Ломоносов сделал из своих наблюдений смелые и глубокие выводы, что «планета Венера окружена знатной воздушной атмосферой, таковой (лишь бы не большею), какова обливается около, нашего шара земного». Неясность края диска Солнца и все остальные явления объясняются вступлением на диск Солнца атмосферы Венеры, рассеивающей и поглощающей солнечные лучи. Ломоносову принадлежит честь этого важного открытия, которым он вписал блестящую страницу в летопись русской астрономии. Наблюдения Ломоносова были опубликованы в том же 1761 году особой брошюрой на русском и немецком языках.

Первую часть брошюры занял журнал астрономических наблюдений Красильникова и Курганова. Затем следовало изложение наблюдений самого Ломоносова и, наконец, особое «Прибавление», составленное им же в просветительских и полемических целях. Ломоносов указывает на необходимость скорейшего распространения в народе правильных естественнонаучных представлений. Одной из обязанностей ученых является «отводить от людей непросвещенных никаким учением всякие неосновательные сомнительства и страхи, кои бывают иногда причиною нарушения общему покою. Нередко легковерием наполненные головы слушают и с ужасом внимают, что при таковых небесных явлениях пророчествуют бродящие по миру богаделенки, кои не токмо во весь свой долгий век о имени астрономии не слыхали, да и на небо едва взглянуть могут, ходя сугорбясь».

Ломоносов не скрывает, что его «изъяснение» главным образом «простирается до людей грамотных, до чтецов писания и ревнителей к православию», то есть адресовано представителям старого мировоззрения, упорно отстаивающим свои взгляды и препятствующим «высоких наук приращению». Ломоносов смело выступает в защиту системы Коперника и учения о множестве обитаемых миров. Он видит новое блестящее подтверждение этого учения в только что сделанном им открытии атмосферы на Венере. Но он уже слышит возражения своих противников: «Читая здесь о великой атмосфере около помянутой планеты, скажет, кто: подумать де можно, что в ней потому и пары восходят, сгущаются облака, падают дожди, протекают ручьи, собираются в реки, реки втекают в моря; произрастают везде разные прозябания; ими питаются животные. И сие де подобно Коперниковой системе: противно де закону».

Ломоносов пытается отвести от науки лобовой удар раздраженных ревнителей «закона» и выдвигает положение, что «священное писание не должно везде разуметь грамматическим разумом, но нередко и риторским разумом», то есть не все понимать дословно. Поэтому-де только и происходит «спор о движении и стоянии земли» и «богословы западныя церкви», понимая дословно приведенные в библии слова Иисуса Навина: «Стой, солнце, и не движись, луна» — «хотят доказать, что земля стоит». Ломоносов вспоминает, что спор этот начался еще с языческих времен, приводит рассказ о Клеанте и утверждает, что «еллинские жрецы и суеверы» «правду на много веков погасили».

Ломоносов стремится обеспечить свободное развитие естественных наук в России. Он выдвигает требование независимости научного исследования от вопросов богословия и невмешательства представителей религии в дела науки. Еще в 1759 году он пытался узаконить это как одну из «привилегий» для академического университета: «Духовенству к учениям, правду физическую для пользы и просвещения показующим, не привязываться, а особливо не ругать наук в проповедях».

Однако сдержанный и примирительный тон его выступления под конец прорывается откровенным сарказмом. Ломоносов откровенно начинает издеваться над духовенством, причем особенно намекает на его корыстолюбие и даже посмеивается над якобы универсальным значением евангелия для всех живых и мыслящих существ: «Некоторые спрашивают, ежели де на планетах есть живущие нам подобные люди, то какой они веры? Проповедано ли им Евангелие? Крещены ли они в веру христову? Сим дается ответ вопросный. В южных великих землях, коих берега в нынешние времена почти только примечены мореплавателями, тамошние жители, также и в других неведомых землях обитатели, люди видом, языком и всеми поведениями от нас отменные, какой веры? И кто им проповедывал Евангелие? Ежели кто про то знать и их обратить и крестить хочет, тот пусть по Евангельскому слову (не стяжите ни злата, ни сребра, ни меди при поясах ваших, ни пиры на пути, ни ризу, ни сапог, ни жезла) туда пойдет. И как свою проповедь окончит, то после пусть пойдет для того и на Венеру. Только бы труд его не был напрасен. Может быть тамошние люди в Адаме не согрешили».

Отстаивая учение Коперника, Ломоносов прибегает и к стихотворной шутке. Он включает в «Прибавление» остроумную притчу, доказывающую превосходство и правоту Коперниковой системы мира:

Это простое, доступное и убедительное стихотворение, полное народного здравого смысла, вскоре приобрело значительную популярность. Из брошюры Ломоносова в том же году оно было перепечатано в сатирическом журнале М. Д. Чулкова «И то и оно» и приведено в «Адской почте» Ф. Эмина. А включение в знаменитый «Письмовник» составленный верным учеником Ломоносова Николаем Кургановым, сделало это стихотворение известным нескольким поколениям грамотных русских людей. «Письмовник» Курганова представлял собой сборник энциклопедического содержания, многократно переиздававшийся и служивший для самообразования широких, преимущественно демократических слоев народа.

Настойчивая просветительская деятельность Ломоносова и серьезный отпор, который он давал притязаниям церковных кругов, значительно укрепили позиции передовой науки. Этим и объясняется, что в том же 1761 году Академией наук при несомненном содействии Ломоносова было выпущено второе издание книги Фонтенелля «Разговоры о множестве миров», столь решительно осужденной синодом.

Астрономические воззрения Ломоносова отражали его передовое, прогрессивное мировоззрение. В них отчетливо проявился его широкий философский подход к изучению природы, его материалистическое понимание всех совершающихся в ней процессов. Это и позволяло ему высказать новые, смелые и замечательные мысли по ряду вопросов, которые не могли и не умели поставить должным образом современные ему западноевропейские исследователи. Ломоносов видел там, где все еще блуждали в потемках.

Ломоносовское понимание природы было основано на ясном представлении о материальном единстве мира. «Во всех системах Вселенной элементы и начала одни и те же, — писал Ломоносов в 1756 году в своих заметках по теории электричества. — И материя пылающего солнца — та же самая, что и внутренняя (материя) в раскаленных телах».

«Я натуру нахожу везде самой себе подобную, — писал Ломоносов в «Изъяснении» к своему «Слову о явлениях воздушных». — Я вижу, что лучи от самых отдаленных звезд к нам приходящие тем же законам в отвращении и преломлении, которым солнечные и земного огня лучи последуют, и для того тоже сродство и свойство имеют».

Но эта материя, составляющая вселенную, находится в непрестанном развитии. Все тела как на нашей Земле, так и в необъятном космическом пространстве постоянно изменяются. В своем сочинении «О слоях земных», говоря о всеобщей изменчивости в природе, Ломоносов указывает, что «главные величайшие тела мира, планеты и самые неподвижные звезды изменяются, теряются в небе, показываются вновь». Идея развития и изменяемости и привлекла внимание Ломоносова к существованию переменных звезд, которых в его время было открыто всего пять.