Текст книги "Девять цветов радуги"
Автор книги: Александр Штейнгауз
сообщить о нарушении
Текущая страница: 12 (всего у книги 23 страниц)
ТЕЛЕСКОП И МИКРОСКОП
…старое, но грозное оружие.
В. В. Маяковский
1600 год… Начало эпохи великих социальных и научных революций.
Начало века, в котором засияли в науке имена Галилея, Гюйгенса, Декарта, Кеплера, Лейбница, Ньютона. Эти люди так много сделали для науки, что благодарные потомки недаром ставили им памятники. Но, наверное, нет памятника тем безыменным голландским шлифовальщикам, чьими руками в самом начале того же XVII века был создан первый телескоп и первый микроскоп – самое важное оружие науки на протяжении многих-многих лет.
Трудно себе представить, что было бы, если в XVII веке не сделали все эти великие изобретения. Конечно, рано или поздно они все равно были бы сделаны. Но имена названных здесь ученых, возможно, и не вошли бы в историю, ибо научные заслуги большинства из них так или иначе связаны с использованием тех знаний, которые дал им телескоп.
Триста шестьдесят лет прошло с тех пор, как любопытный детский глаз заглянул в поставленные одна за другой линзы. За эти долгие годы было сделано много великих открытий и изобретений, определивших об-лик нашей сегодняшней жизни. Но не все они продолжают служить человеку. Многие уже безнадежно устарели. Паровую машину сменили паровая турбина и электродвигатель. Паровоз уступает место более совершенным электровозу и тепловозу. Телеграф Морзе вытеснен телетайпом. А в недалеком будущем уйдут на покой и некоторые другие изобретения, принесшие в свое время великую пользу.
Но телескопу и микроскопу суждено существовать очень долго, а скорее всего – всегда.
Конечно, современные оптические инструменты сильно изменились в сравнении со своими «прародителями», но принцип их действия остался все тем же. Резко изменилось другое – точность и качество изготовления, а следовательно, и возможности этих инструментов.
Телескопы
Все сведения о небесных телах доставляет нам свет. Только он является тем мостиком, который соединяет Землю с великой Вселенной. Уловленный телескопами и запечатленный на рисунках, фотопластинках и звездных картах, свет позволил астрономам накопить множество знаний и создать первые серьезные теории о происхождении и строении Вселенной.
Мы являемся свидетелями начала новой астрономии – астрономии эпохи космических путешествий. Эпохи, в которую человечество приступит к непосредственному исследованию многих небесных тел. Совсем недавно советскими людьми был запущен первый искусственный спутник. Но за это короткое время ученые и инженеры добились новых блестящих успехов. Эти успехи превзошли самые смелые прогнозы специалистов, недооценивших возможностей современной ракетной техники и темпов ее развития. Так, например, лет пять назад считалось, что высадка человека на Луну окажется осуществимой лет через сто после запуска первого спутника, теперь же можно смело сказать, что мы будем свидетелями этого великого события в 70-е годы нашего столетия.
Столь большие успехи породили у некоторых людей мнение, что теперь наступает пора прямых исследований и что телескоп со временем перестанет быть главным орудием исследования Вселенной, потому что путешествия человека к звездам и тем более на другие планеты сделают его ненужным.
Это – ошибочное мнение.
Несомненно, люди посетят планеты, и, видимо, в первую очередь Марс. И очень хотелось бы, чтобы это произошло еще при жизни создателей первого спутника. Но самые крупные планеты солнечной системы, к сожалению, еще надолго останутся недоступными для человека. Главное средство обороны этих планет от посягательств землян – огромная сила тяготения. Так, например, на Юпитере, самой большой планете солнечной системы, все тела приобретают вес в 3 раза больший, чем на Земле. Даже если не будет никаких других препятствий[24]24
Может оказаться, что Юпитер вовсе не имеет «тверди», то есть, что плотность внешних слоев его поверхности недостаточно велика.
[Закрыть], посадка ракеты на Юпитер и ее возвращение хотя бы к одному из спутников этой планеты из-за очень большой силы тяготения вряд ли окажутся возможными в ближайшие десятилетия. Что же касается визита на какую-нибудь звезду или хотя бы близкого подлета к ней, то такая экспедиция никогда не будет возможной – достаточно лишь вспомнить о температурах, существующих на поверхности звезд, чтобы понять это.
Таким образом, телескоп навсегда останется одним из главных инструментов, с помощью которого будет вестись большинство астрономических наблюдений и исследований. Но это вовсе не означает, что развитие ракетной техники никак не повлияет на эти исследования. Оно уже начало сказываться на них. И о первых результатах здесь будет сказано несколько слов.
Часто говорят, что телескоп увеличивает наблюдаемые объекты. Это неверно. Изображение в телескопе всегда меньше наблюдаемого небесного тела. Правильнее говорить, что телескоп увеличивает угол, под которым наблюдается тот или иной объект. Иными словами, изображение в телескопе имеет увеличенные угловые размеры в сравнении с видимыми невооруженным глазом. Телескоп как бы приближает к нам наблюдаемые объекты. Однако такое увеличение не всегда возможно даже при использовании самых больших телескопов. И вот почему.
Объекты астрономических наблюдений в зависимости от угловых размеров, наблюдаемых невооруженным глазом, можно разделить на две категории.
К первой относят все небесные тела, угловой размер которых, определяемый как отношение поперечника тела к его расстоянию до Земли, достаточно велик. К таким объектам в первую очередь следует отнести Солнце и Луну, видимые под углом в 0,5°. Сюда же входят и планеты, хотя их угловые размеры значительно меньше: у Юпитера – 57', или 0,0158°, а у Марса – не более 19,2', или 0,00535°. Многие галактики тоже видны под большими углами, даже значительно большими, чем Солнце и Луна. Например, туманность Андромеды, вернее, ее главное тело, имеет около 40' в ширину и 160' в длину. Однако расстояние до нее так велико, что ее яркость соответствует девятой звездной величине. И даже глазу, вооруженному телескопом, она представляется не очень яркой звездой. Только фотографирование с большой выдержкой позволяет получить ее четкое изображение.
Вторая категория – так называемые точечные объекты – очень многочисленна. К ней относятся все звезды. Самая близкая из них так далека от нас, что численное значение отношения ее поперечника к расстоянию до Земли необычайно мало. Даже при максимальном теоретически возможном увеличении телескопа звезда все равно будет выглядеть светящейся точкой – такой же, как и при наблюдении невооруженным глазом. Изображение звезды в телескопе будет отличаться лишь большей яркостью да отсутствием лучей, которые мы видим у ярких звезд.
Итак, объекты первой группы при рассмотрении в телескоп приобретают большие угловые размеры, при этом на их поверхности могут быть различены детали, недоступные невооруженному глазу; а угловые размеры точечных объектов остаются практически неизменными.
Зачем же в таком случае рассматривать их в телескоп?
Прежде чем ответить на этот вопрос, отвлечемся от астрономии.
В некоторых районах нашей страны вода в источниках очень жесткая: она плоха и для стирки, и для мытья. В таких местах очень ценится дождевая вода. И, когда начинается дождь, люди, запасаясь водой, ставят под его струи ведра, корыта, тазы. Но ни одному даже самому несведущему в физике и математике человеку не придет в голову выставить под дождь бутылку – слишком мало капель попадет в ее узкое горлышко.
Нечто похожее происходит и при наблюдении звезд.
Все лучи, приходящие на Землю от какой-либо звезды, имеют практически одно и то же направление. Иными словами, пути всех фотонов, мчащихся от этой звезды к Земле, параллельны. Оптическая система, находясь на пути такого «дождя» фотонов, меняет направление каждого из них таким образом, что пути их перекрещиваются в одной точке. В глазу эта точка (фокус) находится на сетчатке, а в телескопе – в фокальной плоскости, где обычно устанавливается фотопластинка. Захваченные входным зрачком оптической системы световые кванты отдадут свою энергию: в глазу – палочкам и колбочкам, в телескопе – светочувствительным зернышкам фотоэмульсии или опять-таки палочкам и колбочкам глаза наблюдателя.
В невооруженный глаз фотонов попадает очень мало, а на фотопластинку или в глаз наблюдателя, вооруженный телескопом, – значительно больше.
Это и понятно. Ведь наибольший диаметр зрачка человеческого глаза не превышает 8 миллиметров. И, следовательно, площадь, с которой глаз собирает капли светового «дождя» – фотоны, равна 50 квадратным миллиметрам. Зато входной зрачок построенного в США телескопа имеет диаметр 5000 миллиметров. Площадь его равна 19,6 квадратного метра, то есть примерно такая же, как площадь жилой комнаты средних размеров. Соотношение площадей двух этих зрачков показывает, что в единицу времени телескоп собирает в 392 тысячи раз больше фотонов. Хороший наблюдатель в самых благоприятных условиях может увидеть невооруженным глазом звезды шестой величины. С помощью 5-метрового телескопа ему же удастся увидеть звезды 18—19-й величины.
Невооруженный глаз в нашем случае можно сравнить с узкогорлой бутылкой, а телескоп – с огромным чаном. И если продолжать эту аналогию, то при наблюдении в телескоп глаз можно уподобить бутылке, а телескоп – воронке с очень широким раструбом, собирающей все капли – фотоны и «вливающей» их в узкое отверстие глаза.
Оптические схемы телескопов.
В наше время астрономы довольно редко смотрят на звезды. Наблюдателя уже довольно давно сменила фотопластинка. Это удобнее по многим причинам, но наиболее важные из них, пожалуй, две.
Во-первых, фотографирование лучше тем, что каждая фотография является самым достоверным документом, сохраняющим на века точнейшие данные о взаимном расположении наблюдаемых объектов, об их светимости и конфигурации, имевших место в то время, когда производилось фотографирование. Обнаружить какие-либо изменения можно, только сопоставив снимки одного и того же участка неба, сделанные в разное время.
Во-вторых, фотографирование позволяет обнаружить звезды и другие объекты, слишком слабые для невооруженного глаза. Это объясняется способностью светочувствительных зерен фотоэмульсии суммировать во времени, накапливать фотохимическое действие фотонов. У глаза эта способность накапливать последовательные возбуждения от отдельных фотонов выражена в значительно меньшей степени. Кроме того, если количество фотонов, попадающих в данную палочку за единицу времени, меньше некоторого минимума (ниже некоторого порога), глаз вообще не ощутит света.
В «паспорте» каждой звезды имеется не только ее фотография, имя и адрес. В него же вписаны и особые приметы гражданки Вселенной – светимость (величина, характеризующая яркость звезды) и спектральный тип. Эти приметы помогают устанавливать специальные приборы – фотометры и спектрографы, применяемые совместно с телескопом. С помощью спектрографа фотографируется спектр звезды, а распределение энергии в этом спектре исследуется особочувствительными термометрами – термопарами.
В наши дни в распоряжении астрономов имеются телескопы различных типов и классов. Одни предназначены для исследования предельно доступных глубин Вселенной, но зато имеют очень малый угол поля зрения; другие так далеко в космос не проникают, но зато позволяют вести фотографирование довольно больших участков неба.
По принципу действия или, вернее, по оптической схеме телескопы можно разделить на три основные группы: рефракторы, рефлекторы и зеркально-линзовые. Первыми появились телескопы, в которых в качестве объектива использовалась собирающая линза, а в качестве окуляра – рассеивающая. По такой оптической схеме была собрана труба Галилея.
Схема трубы Галилея.
Кеплер создал другую оптическую схему, по которой и сейчас выполняются рефракторы. В этой схеме собирающие линзы используются и в объективе и в окуляре.
Схема трубы Кеплера.
Первые телескопы давали очень несовершенное окрашенное изображение. Ньютон объяснил причину этого недостатка и даже пришел к выводу, что устранить окрашивание в рефракторах невозможно. Это была ошибка. Но она имела не только вредные, но и полезные последствия: она натолкнула Ньютона на мысль о постройке телескопа по иной оптической схеме. Такой телескоп был собственноручно изготовлен ученым в 1668 году. Это был первый в мире рефлектор – телескоп, у которого в качестве объектива используется не собирающая линза, а вогнутое зеркало. Окрашивание объектов в рефлекторе принципиально отсутствует, потому что свет не проходит сквозь линзу, а отражается от полированной поверхности зеркала.
Правда, сама идея рефлектора принадлежит не Ньютону – она была высказана еще за пять лет до него соотечественником великого физика – Грегори, но его оптическая схема несколько отличалась от предложенной Ньютоном. Поэтому последнему часто приписывают и славу изобретателя рефлектора. На самом деле он был первым, кто построил телескоп-рефлектор. Грегори же не повезло: уже после того как Ньютон построил свои телескопы, оптическую схему, подобную предложенной Грегори, вновь описал другой ученый – Кассегрен. И оптику, выполненную по этой схеме, до сих пор часто называют кассегреновской.
Ошибка Ньютона была исправлена лишь в 1729 году, когда появился первый ахроматический (неокрашивающий) объектив. С тех пор рефракторы вновь обрели признание.
В настоящее время строятся и применяются оба типа телескопов. Каждому присущи свои достоинства и недостатки; каждый тип применяется для решения особого круга задач: с помощью рефракторов ведутся астрономические наблюдения и исследования, с помощью рефлекторов– астрофизические, например исследования спектров.
Совсем недавно появился новый тип телескопа. Его изобрел советский ученый Д. Д. Максутов.
Телескоп Максутова. У телескопа автор Д Д. Максутов.
Схема этого телескопа представляет собой сочетание рассеивающей линзы – мениска – и вогнутого зеркала сферической формы. Преимуществами этого типа телескопов являются большая простота и весьма малая длина инструментов.
Наиболее мощными инструментами в настоящее время являются рефлекторы. Диаметр главного зеркала, наиболее крупного из всех существующих, равен 508 сантиметрам. Этот телескоп установлен в обсерватории на горе Маунт Паломар, в Калифорнии. Диаметр объектива самого крупного рефрактора равен всего лишь 102 сантиметрам. Это означает, что самый большой рефлектор позволяет собирать в 25 раз больше света, чем самый большой рефрактор.
В СССР совсем недавно был построен рефлектор с диаметром зеркала в 260 сантиметров. Он установлен в Крымской астрофизической обсерватории в Симеизе.
Новый телескоп-рефлектор в Симеизской обсерватории. Его называют ЗТШ-2,6, что означает: зеркальный телескоп Шайна с диаметром главного зеркала 2,6 метра.
Можно не сомневаться, что наши оптики при необходимости сумеют построить и более крупные телескопы, которые позволят астрономам исследовать глубины космоса. Это будут самые большие в мире инструменты.
Обработка зеркала диаметром 2,6 метра на Ленинградском оптико-механическом заводе. Обработка длилась более года и велась при строго постоянной температуре.
Самый большой рефрактор в Советском Союзе установлен в Пулковской обсерватории: диаметр его объектива равен 75 сантиметрам.
По фотографиям вы можете судить, какое огромное и сложное сооружение – современный крупный телескоп. Помимо высоких оптических качеств, это огромное сооружение должно иметь возможность наводиться на требуемый участок неба и вращаться так же плавно и равномерно, как наш земной шар, с тем чтобы с чрезвычайно высокой точностью следить за положением избранной звезды. Строительство подобных телескопов длится годы и обходится очень дорого. Иметь такие инструменты может позволить себе не каждое даже богатое государство.
Новый телескоп-рефрактор, построенный в ГДР.
Строительство нового телескопа в ГДР.
Еще совсем недавно, до эпохи ракет и спутников, многие считали астрономию наукой, оторванной от жизни. Теперь отношение к ней со стороны непосвященных переменилось, но тем не менее они продолжают считать, что практическую пользу астрономия принесет лишь в будущем. Это неверно. Астрономия не только наука, устремленная в будущее, она в то же время одна из самых древних наук. И появилась она для того, чтобы ответить на вопросы, жизненно важные для человеческого рода. Ею успешно занимались жрецы Египта и Двуречья, а в Западном полушарии – жрецы народов майя, инков и ацтеков.
Астрономия для древних народов имела не только мистическое значение и служила не только для укрепления власти жрецов. Основное ее назначение было чисто практическим и необыкновенно важным – она дала народам календарь.
В наши дни календарь кажется извечным, присущим самой природе и само собой разумеющимся явлением. Однако это вовсе не так. Календарь – одно из важнейших изобретений древнего мира, сделанное на основании знаний о законах смены времен года и небесных явлений. Именно календарь помогал народам проводить сельскохозяйственные работы в правильные сроки.
Самый точный календарь, как недавно установили ученые, оказался у народа майя. Хотя летосчисление у этого народа было основано на отличных от принятых теперь принципов, они все же точнее всех других определили длительность года. Вот табличка, в которой сопоставлены длительности года, указываемые различными календарями:
Юлианский календарь 365, 250 000 дня.
Григорианский календарь 365, 242 000 дня.
Календарь майя 365, 242 129 дня.
Точные астрономические данные 365, 242 198 дня.
Жизнь любого народа даже и по настоящий день в какой-то степени подчинена календарю. Есть дни, когда он предписывает веселиться; есть дни, считающиеся печальными. Все это – наследие глубокой старины, когда жрецы, а затем и священники требовали неукоснительного соблюдения календарных предписаний.
Дальнейшее развитие астрономия получила, столкнувшись с новой, очень важной для человечества задачей – с навигацией. Это произошло в то время, когда стало развиваться мореплавание. Только звезды могли указывать дорогу судам вдали от берегов, и морякам поневоле пришлось стать и астрономами. Знание некоторых разделов астрономии необходимо и штурманам наших дней. Навигация по звездам – астронавигация– имеет в наше время важное практическое значение.
Новая, современная астрономия зародилась в эпоху позднего Возрождения, когда ум человеческий впервые за многие века вырвался из оков церковного мракобесия. В 1543 году, в год смерти великого польского астронома Николая Коперника (1473–1543), вышла в свет его книга «Об обращении небесных сфер». Этой книгой Коперник нанес решительный удар освященной веками и римской церковью Аристотелевой картине Вселенной.
Окончательно взгляды Коперника утвердились уже в начале XVII века, когда Галилей сделал свои всем известные наблюдения. Вот что пишет об этом в книге «Наука в истории общества» профессор Дж. Бернал:
«Едва новость о телескопе дошла до профессора физики и военно-инженерного дела в Падуе Галилео Галилея, как он решил сделать себе такой же прибор, чтобы направить его на небо. Галилей уже в то время был убежденным последователем Коперника, причем он одновременно глубоко интересовался движениями маятника и связанной с этим проблемой свободного падения тел. За несколько первых ночей наблюдения неба он увидел достаточно для того, чтобы разгромить всю аристотелевскую картину этой безмолвной стихии. Ибо Луна оказалась не совершенной сферой, а покрытой морями и горами; планета Венера, так же как и Луна, имела фазы, в то время как планета Сатурн казалась разделенной на три планеты. И, что важнее всего, Галилей заметил, что вокруг Юпитера вращаются три звезды или луны – миниатюрная модель системы Коперника, которую каждый смотрящий в телескоп мог увидеть собственными глазами».
В наши дни астрономия представляет собой по существу не одну, а несколько объединившихся ради единой цели наук. Здесь и небесная механика, изучающая законы движения небесных тел; и астрофизика, исследующая физические процессы и химический состав небесных тел и межзвездного вещества; и космогония – наука, стремящаяся постигнуть тайны происхождения и развития небесных тел; и даже астроботаника – новая область астрономии, изучающая растительные покровы Марса.
Астрономия – одна из немногих наук, привлекающая к себе с давних пор множество любителей. Нередки случаи, когда им удавалось делать весьма ценные наблюдения. Очень большую помощь оказали они при наблюдениях за полетом первого искусственного спутника. Правда, пока еще любителям трудно приобрести инструмент хорошего качества и часто они самостоятельно изготовляют простейшие телескопы. Теперь оптическая промышленность нашей страны стала одной из сильнейших в мире, и надо полагать, что скоро в продаже появятся хорошие любительские телескопы. И тогда астрономов-любителей будет у нас не меньше, чем радио– или фотолюбителей[25]25
Г. Г. Слюсарев в своей книге «О возможном и невозможном в оптике» рассказывает, как сделать простейший телескоп.
«В качестве объектива можно взять очковое собирательное стекло от 2 до 4 положительных диоптрий (для дальнозоркого), в качестве окуляра – сильную положительную линзу с фокусным расстоянием в 3–4 сантиметра каждая, ставя их одну за другой, выпуклыми сторонами внутрь. Линзы оправляются картоном и вставляются в две трубы (длинную для объектива и короткую для окуляра) с таким расчетом, чтобы была возможность подфокусировки на далекие и на близкие расстояния.
Такая труба при условии диафрагмирования отверстия объектива до 2–3 сантиметров в диаметре позволяет получить неплохие изображения небесных светил. Можно наблюдать лунные цирки, Юпитер и четыре его спутника, туманности Андромеды, Ориона и другие. При фокусном расстоянии объектива в 50—100 сантиметров и хороших атмосферных условиях можно на Сатурне рассмотреть если не кольца, то, по крайней мере, неясной формы образования, замеченные впервые Галилеем в трубе приблизительно такого же качества. Как известно, Галилей умер, так и не выяснив, что это были за образования. Причиной этой неудачи нужно считать… дифракцию».
Очковое стекло, вставляемое в оправы «модной» формы, не совсем удачно для применения в таком телескопе. Лучше брать круглое, хорошо вырезанное стекло.
[Закрыть].
Одним из важнейших разделов астрономии является изучение планет солнечной системы. Они с давних пор привлекали внимание астрономов и тем, что были наиболее доступны для наблюдений, и тем, что ученые уже давно предчувствовали их близкое родство с Землей.
Эти предчувствия подтвердились, когда Ломоносов открыл атмосферу на нашей ближайшей соседке Венере. К сожалению, она очень непрозрачна, и мы до сих пор знаем об этой планете гораздо меньше, чем о более отдаленном Марсе. Изучению Венеры мешает также и то, что она ближе к Солнцу, и поэтому наблюдать ее менее удобно, чем Марс.
Но эта планета ближе к Земле, чем Марс, и поэтому именно в ее сторону, а не к Марсу были запущены первые автоматические межпланетные станции с различными научными приборами на борту. Пока еще неизвестно, каковы результаты изучения этих планет с помощью космических станций. Но несомненно одно – они позволят ученым делать новые открытия, важные не только для астрономов, но и для тех, кто изучает Землю. Ведь изучив особенности нашей ближайшей (не считая Луны) соседки, мы сумеем лучше понять и нашу родную планету.
Нам станут более понятными процессы, протекающие в нашей атмосфере; быть может, мы сумеем понять происхождение магнитного поля Земли.
Этот снимок сделан в радостные дни октября 1957 года, когда был запущен первый в истории искусственный спутник Земли. Астрономы-любители оказали в те дни большую помощь ученым.
Вероятно, в недалеком будущем люди сумеют послать к Венере и другим планетам такие автоматические станции, которые, «приземлившись» на поверхности планет, позволят уже самым непосредственным образом изучать их. И тогда мы сумеем узнать, есть ли жизнь на планетах солнечной системы, хотя бы самая примитивная, и изучать эти внеземные формы жизни. И, конечно, ученые постарались бы как можно скорее получить точную карту каждой из планет.
Точная карта планеты… Это действительно было бы бесценным приобретением для нашей земной науки. По ней мы могли бы судить не только о другой планете, а сумели бы, видимо, узнать и кое-что новое о своей.
И недаром столько внимания уделяется изучению поверхности Марса. Исследования этой планеты приняли особенно широкий характер после того, как итальянский астроном Джованни Скиапарелли (1835–1910) увидел на ее поверхности необычайный узор из пересекающихся тонких линий. Он истолковал увиденные линии как сооружения, выполненные разумными существами, и назвал их каналами. Такое толкование, вероятно, выражало заветную и не всегда осознанную мечту человечества – убедиться в существовании разумных существ на других мирах.
И, видимо, именно поэтому сообщение об открытии Скиапарелли привлекло к себе всеобщее внимание.
В годы, последовавшие за этим открытием, вопрос о каналах на Марсе был предметом очень серьезных споров между астрономами. В настоящее время они все же пришли к выводу, что скорее всего никаких образований на поверхности Марса, похожих на те, которые видел Скиапарелли, не существует. Но в то же время они не считают вопрос выясненным до конца.
Наиболее вероятным объяснением открытия каналов они считают оптический обман. Он возникает при наблюдении слабо освещенных объектов, находящихся на пределе видимости. Этому же способствовало и то, что телескоп Скиапарелли был небольшим и в нем сильно сказывались явления дифракции.
По мере того как в распоряжение астрономов поступали все более крупные инструменты, в которых изображение Марса было более ярким, а явление дифракции сказывалось меньше, случаи обнаружения каналов становились все более и более редкими. А в современные большие инструменты их и вовсе не видно. Вы можете убедиться в этом, посмотрев на карту Марса, составленную в обсерватории Пик дю Миди во время последнего противостояния Марса в ноябре 1958 года.
Карта Марса, выполненная во время противостояния в 1958 году.
Наблюдения Марса велись с помощью 61-сантиметрового рефрактора при увеличении в 1200 раз. Угловой размер изображения Марса при этом был равен 19,2'∙1200 = 6,4°. Под таким углом виден пятак, помещенный в 22 сантиметрах от глаза. Помимо карты Марса, в книге приведен один из последних его рисунков (Марс на фотографиях получается хуже, и его до сих пор зарисовывают наблюдатели). Карта и фотоснимок дают некоторое представление о том, каким видят Марс астрономы. Из этого рисунка видно, что каналов на Марсе нет. Либо за шестьдесят лет, прошедшие со времени открытия Скиапарелли, они исчезли, заметенные песчаными бурями, либо, и это почти не вызывает сомнений, никогда не существовали.
В наше время ученые считают, что на Марсе нет разумных существ. Зато они не сомневаются в существовании растительности. Множество фотографий поверхности Марса, сделанных в различных лучах спектра, и другие спектральные исследования, проведенные советскими астроботаниками под руководством Г. А. Тихова, позволяют считать это установленным фактом.
Огромное внимание уделяют астрономы и астрофизики изучению Солнца – этой единственной звезды, которая достаточно близка к нам.
Физические процессы на Солнце, исследуемые учеными, позволяют глубже проникнуть в тайну вещества и ядерных реакций. Эти процессы оказывают очень большое влияние на состояние атмосферы Земли, на погоду, и радиосвязь. Изучив Солнце, ученые сумеют лучше познать и другие звезды.
Солнце исследуют разными методами: фотографируют спектры, его видимую поверхность в лучах света с различными длинами волн, исследуют его корону. И во всех этих исследованиях телескоп является основным прибором.
Вот как описывает Солнце известный английский астрофизик Джемс Джинс (1877–1946):
«Ясно, что Солнце – не мертвый мир, подобно Луне или Меркурию. Наоборот, здесь ничто не пребывает в покое; все находится в бешеном движении; вся поверхность возбуждена, кипит, бурлит и извергается разными путями. Нам понятно, почему это должно быть так.
Внутренность Солнца представляет собой как бы огромную, непрерывно работающую силовую станцию. Энергия, освобождающаяся внутри Солнца, делает его чрезвычайно горячим, так что огромный поток тепла выбрасывается наружу, на поверхность, откуда он и изливается в пространство в виде радиации…[26]26
Все излучение Солнца в секунду исчисляется огромной цифрой с 25 нулями и равно 9∙1025 калорий. Мы знаем, что энергия имеет массу. Если перевести эту цифру в массу, то окажется, что масса Солнца ежесекундно уменьшается на 3170 тысяч тонн!
[Закрыть] При этом поверхность, естественно, не может оставаться спокойной, и мы видим ее сплошь кипящей. Верхние слои, попросту говоря, перевертываются и обращают свои самые горячие стороны к внешнему пространству, что дает возможность быстрее выделиться заключенной в них энергии излучения.
Солнце, сфотографированное через специальные светофильтры, пропускающие практически свет одной длины волны: 1 – в ультрафиолетовых лучах; 2 – в лучах синего цвета; 3– в лучах красного цвета; 4 – для сравнения приведена обычная фотография Солнца в лучах белого цвета.
Но и этого еще недостаточно. Огромные фонтаны пламени, называемые протуберанцами, там и сям бьют над солнечной поверхностью на сотни тысяч километров в высоту. Они – большей частью малинового цвета – часто принимают самые фантастические формы. Одни из них стоят почти спокойно, другие же выпускают побеги со скоростью тысяч километров в секунду. Некоторые совершенно отделяются от Солнца, взлетая на высоту сотен тысяч километров…
Фантастическая архитектура малинового пламени протуберанцев не единственная декорация солнечной поверхности. В разных ее местах мы видим темные зияющие впадины, очень похожие на кратеры действующих вулканов, извергающих огонь и вещество из недр Солнца. На Земле мы называем эти впадины солнечными пятнами…»
На фотографиях, приведенных в книге, можно увидеть снимки Солнца, полученные на разных длинах волн, а также четыре последовательных снимка гигантского взрыва на Солнце.
Четыре последовательных снимка гигантского взрыва на Солнце.
От Солнца путь астрономической науки идет к звездам и отдаленным мирам Вселенной – к галактикам. Для их изучения требуются огромные и объединенные усилия ученых всего мира. Чтобы лучше представить объем уже проделанной работы, достаточно сказать, что обследованы и внесены в каталог уже несколько сотен тысяч одних только галактик. Но исследуются ведь не только галактики, но и отдельные звезды. Очень большой интерес для науки представляет изучение межзвездного вещества и газа. Изображение одной из таких газовых туманностей вы можете увидеть на фотографии.
Фотография одной из галактик.
Познакомившись с фотографиями различных объектов астрономических исследований, вернемся снова к инструменту, с помощью которого они были сделаны, – к телескопу. Мы видим, что он позволил ученым добиться очень многого, но отнюдь не всего, чего им хотелось бы. Телескопы вовсе не идеальны и не всесильны. Их совершенству положены пределы, установленные законами оптики и свойствами земной атмосферы.
Так, например, оказывается невозможным поднять увеличение телескопа выше некоторой, сравнительно небольшой величины. И, если кто-либо из читателей полагал, что большие телескопы строятся только для получения больших увеличений, он ошибался. С ростом диаметра объектива максимально возможное увеличение действительно повышается, однако основная цель строительства гигантских телескопов в другом: в том, чтобы увеличить количество собираемого света и тем самым увеличить глубину проникновения в бесконечные дали Вселенной.
Светящаяся газовая туманность.
Предел увеличению телескопа ставит явление дифракции. Оно сказывается тем сильнее, чем меньше диаметр объектива и чем больше увеличение. Практически наилучшее увеличение даже в очень крупных инструментах не превышает 800 раз. В некоторых случаях наблюдатели сознательно прибегают к удвоению и даже учетверению этой цифры, но количество различимых деталей при этом не повышается. Меняются лишь условия наблюдения, что иногда бывает удобнее для работы. Явление дифракции очень хорошо видно на фотографии Сириуса. Лучи, отходящие от этой звезды, являются следствием дифракции света. На самом же деле их нет.
