Текст книги "Шестьдесят лет у телескопа"

Автор книги: Гавриил Тихов

сообщить о нарушении

Текущая страница: 5 (всего у книги 10 страниц)

«Знаток сапфиров»

Неудача затмения 1914 года натолкнула меня на мысль о необходимости найти способ наблюдать солнечную корону вне затмения.

Начинать надо было с изучения голубого цвета ясного неба и его темноты. Для этого нужно было изобрести специальный прибор. Мне удалось придумать такой прибор. Он был назван цианометром.

Постройкой цианометра я заинтересовался еще в 1912 году и нашел принцип его конструкции. В приборе следовало использовать свойство обратимости спектроскопа, которая позволяет правильно воспроизводить все оттенки ясного дневного неба.

Однако цианометр при его теоретической правильности оказался в моем кустарном «производстве» слишком громоздким.

Транспортировать его на высокие горы, откуда удачнее всего проводятся такие наблюдения, было невозможно.

В то время мне случилось прочитать в журнале «Исторический вестник» рассказ Тенеромо «Лев Толстой-пастух». В рассказе, между прочим, приписываются Толстому слова о том, будто бы древние плохо различали цвета и что в библии нигде не говорится о синем цвете неба.

Меня это очень заинтересовало. Я купил библию и быстро нашел в ней несколько мест, в которых ясное небо сравнивается с сапфиром. Купил небольшой сапфир, исследовал спектральный состав света, проходящего через него, и увидел, что спектр сапфира очень близок к спектру света ясного неба, так что ясное небо надо называть не голубым и не синим, а сапфирным.

Кристаллы сапфира меняют чистоту окраски в зависимости от угла зрения между поверхностью грани и линией зрения.

Этим свойством я и воспользовался, чтобы построить цианометр с небольшим кристаллом сапфира. Он был выпилен из довольно большого кристалла, подаренного мне нашим знаменитым минералогом академиком Александром Евгеньевичем Ферсманом.

С Ферсманом мы познакомились случайно. В 1921 году я принимал участие в экспедиции на остров Кильдин в Ледовитом океане. В том же поезде, что я, ехал со своими сотрудниками и Александр Евгеньевич для изучения Хибинских гор на Кольском полуострове. Как опытный путешественник, академик дал нам много ценных практических советов. Держался он очень просто.

Позднее мы встречались не раз.

Заинтересовавшись сапфирами, я стал изучать оптические свойства сапфиров ориентальных, уральских, австралийских, сплавленных и искусственных. Я увидел, что в спектре света, прошедшего через каждый из этих драгоценных камней, есть свои особенности, и научился по спектру определять их сорт.

Как-то раз я пришел в Минералогический музей Академии наук и попросил Ферсмана показать мне все сапфиры, хранящиеся здесь. Александр Евгеньевич охотно согласился. Меня особенно заинтересовал один камень с площадью поверхности в половину квадратного сантиметра и толщиной 2 миллиметра.

«Вот, – подумал я, – был бы прекрасный сапфир для цианометра».

Сапфир сдвинулся в картонной коробочке, и из-под него показалась этикетка с четко выведенной надписью: «Из коллекции графа Кочубея».

С разрешения Александра Евгеньевича я вынул камень из коробочки, приставил его к щели карманного спектроскопа и немедленно обнаружил в нем полосу поглощения, характерную для искусственных сапфиров.

– А ведь это искусственный сапфир, – сказал я.

– Не может быть, – возразил Александр Евгеньевич.

– Уверяю вас.

– Дайте, я посмотрю, – заинтересовался Ферсман.

Он вынул из кармана лупу посмотрел через нее на сапфир и сказал:

– Да, это стекляшка.

После этого «сапфир из коллекции графа Кочубея» был снят с витрины музея, а я в глазах Александра Евгеньевича приобрел славу «знатока сапфиров».

Прошло некоторое время. Я получаю от Александра Евгеньевича записку: он приглашает меня на такой-то день и час в Минералогический музей для экспертизы одного сапфира.

Приезжаю. В музее уже находятся Ферсман, ювелир и оценщик из ломбарда. Усаживаемся за стол. Александр Евгеньевич дает слово оценщику ломбарда, и он рассказывает нам следующее: некто заложил в ломбарде большой сапфир и не выкупил его вовремя. Теперь надо продать этот камень с молотка, но для оценки необходимо определить сорт. Вот почему ломбард обратился к Александру Евгеньевичу.

Ферсман, в свою очередь, сказал, что для экспертизы он пригласил меня и ювелира.

Было решено так. Каждый из экспертов рассмотрит сапфир, напишет свое мнение на бумажке и положит ее на стол вниз написанным. Когда все мнения будут записаны, то бумажки перевернут и прочтут вслух.

Первым стал рассматривать сапфир в лупу Александр Евгеньевич. После него я вынул из кармана спектроскоп и посмотрел через него на сапфир.

Затем сапфир перешел в руки ювелира, который вскоре так-же написал свое мнение на бумажке.

После этого были перевернуты все три бумажки. Оказалось, что на всех было написано: «Австралийский сапфир». К этому оценщик прибавил: «Я тоже считаю этот сапфир австралийцем». Слава «знатока сапфиров» за мной окончательно укрепилась.

Спроектированный мною и построенный одним опытным механиком цианометр был назван «библейским цианометром». Теперь он известен под названием «сапфирный». Он величиной немногим больше шестикратного призматического бинокля и удобен для наблюдений в путешествиях.

Впоследствии был построен второй, несколько усовершенствованный сапфирный цианометр. С помощью этих приборов я произвел сотни наблюдений в разных местах Советского Союза, в том числе в горах Казахстана. Эти наблюдения опубликованы в нескольких статьях и, наконец, в монографии «Наблюдения ясного неба сапфирным цианометром», изданной в 1948 году.

Пепельный свет Луны

Часто авторы фантастических романов или рассказов пишут о Земле, увиденной отважными путешественниками на Луну. И обычно родная Земля предстает перед ними зеленым диском.

Так ли это на самом деле? Можно ли определить с Земли цвет нашей планеты, узнать, какой видели бы ее люди, попавшие на Луну?

Оказывается, можно. Для этого нужно изучить цвет пепельного света Луны, то есть цвет того слабого света, которым светится вся Луна, когда ее яркая часть имеет вид узкого серпа.

Этот вопрос заинтересовал меня потому, что пепельный свет происходит от освещения Луны Землею. Дело в том, что отсутствие атмосферы вокруг Луны дает неискаженное отражение света Земли. Следовательно, изучая цвет пепельного света, мы тем самым определяем цвет Земли, как он виден с Луны.

Цвет яркого серпа Луны – это цвет Солнца, измененный отражательными свойствами лунной поверхности. Цвет пепельного света – цвет Земли, также измененный лунной поверхностью.

Сравнивая цвет пепельного света с цветом яркого серпа, мы тем самым сравниваем цвет Земли, видимой с Луны, с цветом Солнца, видимым оттуда же.

Для решения этого вопроса я фотографировал при помощи бредихинского астрографа яркий серп Луны и пепельный свет Луны в разных участках спектра – от красных лучей до начала ультрафиолетовых. Для этого применялись разные сорта фотопластинок и разные светофильтры.

Чтобы получить одинаковую плотность от пепельного света и серпа, приходилось пользоваться разными диафрагмами и весьма различными выдержками: от 5 до 20 минут для пепельного света и несколькими секундами – для яркого серпа.

Мне удалось разделить свет Земли на две части: свет, отраженный облаками и вообще крупными частицами, и свет, рассеянный самим воздухом и мелкими частицами. Оказалось, что рассеянный свет играет весьма значительную роль в свете, посылаемом Землей в пространство. Он мало заметен в красных лучах, зато в фиолетовых значительно превосходит свет, отраженный облаками. Обе части земного света равны друг другу, в синих лучах.

Таким образом, цвет Земли представляет собой смесь, нормальной сапфирности неба со значительным количеством белого света. Иными словами. Земля, видимая с Луны, имеет цвет сильно белесоватого неба. Если бы мы посмотрели на Землю из пространства, то увидели бы диск бледновато-голубого цвета и едва ли различили бы какие-либо подробности на самой земной поверхности.

Громадная часть падающего на Землю солнечного света успевает рассеяться атмосферой и всеми ее примесями раньше, чем дойдет до поверхности Земли. А то, что отражается самой поверхностью, успеет опять-таки сильно ослабеть вследствие нового рассеяния в атмосфере.

Если меняется отражательная способность атмосферы в целом, то должны меняться яркость и цвет пепельного света. Отражательная способность атмосферы зависит от облачности неба, прозрачности воздуха и от других местных причин. Эти изменения в разных местах могут взаимно уравновешивать друг друга, но, несомненно, не всегда.

Бывают длительные промежутки необыкновенной облачности или ясности, которые захватывают громадные пространства земной поверхности. А иногда и вся атмосфера загрязняется вулканической пылью, вызывающей особенно яркие зори.

Все это изменяет отражательную способность нашей атмосферы и влияет на яркость и цвет пепельного света Луны. Вот почему большой интерес представляют систематические наблюдения пепельного света.

Институт имени П. Ф. Лесгафта

В 1919 году я стал снова читать лекции, но теперь в Петроградском университете по своей специальности – астрофизике.

Среди моих слушателей были В. А. Амбарцумян, В. П. Цесевич, В. Б. Никонов, Н. И. Кучеров, Н. А. Козырев и другие, ставшие впоследствии известными астрофизиками. Все они одновременно работали в лаборатории Научного института имени Лесгафта, которой я заведовал.

На пост заведующего лабораторией меня представил знаменитый революционер шлиссельбуржец Николай Александрович Морозов. Он провел в заключении 29 лет.

С юных лет Морозов увлекался наукой. В заточении он усиленно занимался физикой, математикой и особенно астрономией.

Мое знакомство с Морозовым произошло в 1905 году, вскоре после его освобождения из Шлиссельбургской крепости.

Николай Александрович приехал в Пулково как-то утром, одетый в принятый в то время парадный костюм – черный суконный сюртук. После официального визита директору обсерватории Морозов пришел в астрофизическую лабораторию. Он представился всем пулковским астрофизикам.

Зашел Николай Александрович и в мою комнату. Завязался разговор. Я был удивлен его полной осведомленностью в тогдашних злободневных вопросах астрофизики. На это Морозов ответил, что в последние несколько месяцев заключенным в крепости выдавалась научная литература, даже зарубежная.

Впоследствии нас очень сблизила работа в Институте Лесгафта, где он с 1918 года был директором, и работа в Русском обществе любителей мироведения. Николай Александрович был его председателем. Общество сыграло большую роль в распространении астрофизических и геофизических знаний в нашем отечестве.

Атмосфера дружбы царила в доме Морозовых. У Николая Александровича был мягкий, доброжелательный характер. Его жена, Ксения Алексеевна, тоже отличалась большой добротой и сердечностью.

Я довольно часто проводил вечера в приятном, гостеприимном доме, где встречался с интересными учеными, писателями, художниками и общественными деятелями.

В Институте Лесгафта астрофизическая лаборатория занималась в основном обработкой негативов небесных светил, полученных мной на бредихинском астрографе.

Работы нашей лаборатории печатались в «Известиях» Института Лесгафта, которые в те годы представляли собой одно из лучших научных изданий в Советском Союзе.

В то время я жил в Пулкове, и поездки мои в Ленинград были сопряжены с большими трудностями. Я шел пешком на станцию Александровскую, подчас при вьюге, взбирался на открытую площадку вагона – проникнуть внутрь не было никакой возможности, – наконец приезжал на Варшавский вокзал. Оттуда на трамвае добирался до Васильевского Острова – в университет. На дорогу требовалось не менее двух часов.

Из университета направлялся в астрофизическую лабораторию. В институте у меня была особая комната, где я ночевал одну или две ночи в неделю. В Пулково возвращался тем же многотрудным путем.

Читать курс астрофизики я перестал в 1931 году по недостатку времени, а расстаться с лабораторией в институте пришлось по необходимости: в 1941 году, в связи с эвакуацией в Алма-Ату.

У ИСТОКОВ НОВОЙ НАУКИ

Звезда пожаров

Каждые полтора-два года на южном крае небосклона появляется небольшая яркая звезда. Она выделяется среди мерцающих светил ровным красноватым пламенем. Древним народам ее красный цвет напоминал зловещий отблеск пожаров и пролитую в битвах кровь. Поэтому и назвали звезду грозным именем бога войны: греки – Арес, римляне – Марс.

С тех давних лет Марс, наш близкий сосед, приковывает к себе внимание астрономов, поэтов, писателей-фантастов.

Марс считают самой загадочной планетой. Выходят книги под названием «Загадка Марса», читаются публичные лекции о Марсе и его тайнах, о тайнах Марса спорят ученые.

Разгадке этих тайн я, как и многие другие ученые, посвятил много лет жизни. И поэтому о Марсе хочется рассказать подробнее.

Великие ученые Коперник и Кеплер исследовали движение Марса. Наблюдал его известный астроном Тихо Браге.

В 1659 году астроном Гюйгенс заметил на планете смутные темные очертания. К концу XVIII века ученые различили на Марсе красноватые пустыни, зеленовато-голубые резко очерченные пятна, которые условно назвали «морями», и белые участки у полюсов. Так зародилась наука о Марсе – ареография.

В XIX веке стали появляться первые марсианские карты. Вот карта Марса. Почти вся поверхность планеты – суша, только одна шестая часть – «моря» (так называемые Асидалийское, Южное, Эритрейское, «море» Времени и другие. По своим оптическим свойствам поверхность «морей» сходна с участками нашей земной растительности.

В 1860 году ученый Лиэ, много лет наблюдавший оптические свойства Марса, высказал предположение, что «моря» Марса не что иное, как участки растительности. Предположение подкреплялось и тем, что «моря» изменяют свою окраску в зависимости от марсианских времен года.

На Марсе есть «проливы» и «заливы». Некоторые участки поверхности именуются оазисами – Нильский, Гиперборейский.

Есть у наблюдателей Марса несколько особенно радостных и тревожных дней. Приходят они через 15–17 лет. Их с нетерпением

ждут астрономы, тщательно к ним готовятся. Эти дни – всегда событие. Я говорю о великих противостояниях Марса, во время которых он особенно близко подходит к Земле. Правда, близость чисто астрономическая – 56 миллионов километров. Именно в период великого противостояния астрономы с наибольшим успехом могут изучать далекую планету.

Во всем мире, во всех странах обсерватории готовятся к наблюдениям планеты во время противостояния. «Что нового расскажет Марс о себе на этот раз?» – думают ученые.

В противостояние 1877 года вел подготовку и малоизвестный итальянский астроном Скиапарелли. Сотни телескопов, многие сильнее астрономической трубы Скиапарелли, были направлены на спокойную красноватую планету, но только он один заметил на поверхности Марса очень тонкие правильные линии.

Итальянский астроном продолжал наблюдения. Каждый раз он замечал всё новые и новые тонкие линии. Длина линий неодинакова, хотя все они тянутся на большие расстояния. Неодинакова у них и ширина. Линии получили название каналов. Несмотря на то что поверхность Марса будто бы оплетена сетью, Скиапарелли установил: каналы-это единая строгая система. К 1888 году на карте, вычерченной ставшим знаменитым итальянцем, было уже 133 канала.

Открытие Скиапарелли молниеносно облетело весь мир. Кое-кто не верил в существование каналов; некоторые, наоборот, занялись серьезным их изучением.

Более двадцати лет жизни посвятил исследованию Марса американский астроном Лоуэлл. В телескоп более мощный, чем у Скиапарелли. Лоуэлл обнаружил множество новых каналов.

В местах их пересечения были замечены темные пятна почти правильной круглой формы. Их назвали оазисами. И оазисы и каналы располагались в строгой последовательности.

Чем объяснить ее, эту последовательность? Великой деятельностью природы или вмешательством великого разума?

К 1909 году, когда все ждали очередное великое противостояние, замеченных каналов было уже около 700. Волнение, с которым ученые всего мира готовились к этому событию, захватило и меня. Мне страстно захотелось получить фотографии Марса.

Я попросил Аристарха Аполлоновича Белопольского уступить мне на некоторое время 30-дюймовый рефрактор. Как всегда Аристарх Аполлонович согласился выполнить просьбу, хотя пойти на это ему было совсем нелегко. С юных лет в каждый ясный день он наблюдал Солнце, а в каждую ясную ночь – звезды.

Я видел, как он томится без 30-дюймового рефрактора. Наконец он не выдержал и сказал мне:

– Пока вы будете работать с тридцатидюймовым рефрактором, я воспользуюсь вашим маленьким бредихинским астрографом.

Я очень обрадовался такому выходу.

Подготовку к наблюдениям великого противостояния мы вели совместно с Н. Н. Калитиным.

Мы знали, что наблюдение Марса – дело нелегкое. Трудно рассмотреть на небольшом диске планеты, который видно в телескоп, мелкие детали ее поверхности. Мешают и колебания земной атмосферы. Из-за них изображение дрожит, расплывается, тускнеет. Если попробовать увеличить диск, смотреть на него в более сильный телескоп, то результаты еще хуже: диск Марса увеличивается, но изображение расплывается, четкость деталей снижается.

Мы решили фотографировать через светофильтры – тонкие стеклянные пластинки. Приступили к изготовлению светофильтров, окрашивая желатин на стекле анилиновыми красками: в основном это были темно-красный, светло-красный, желтый и зеленый.

В те времена еще не было в продаже фотопластинок, чувствительных к лучам света, проходящим через такие светофильтры.

Но были уже порошки, спирто-водный раствор которых делал обычные фотопластинки чувствительными к таким лучам.

Сделали мы и деревянную камеру, надевающуюся на рефрактор.

Светофильтры, думали мы, прежде всего помогут нам усилить контрастность между окрашенными в разные цвета участками марсианской поверхности. Красный светофильтр должен показать зеленоватые пятна «морей» более темными. Зеленый – даст белые пятна зелеными, и зеленые – светлыми.

Известно, что для каждого вещества характерна определенная, только ему одному свойственная окраска. Нет даже двух веществ, окрашенных точно в один цвет. Поэтому безошибочно судить о цвете – уже кое-что знать о природе вещества. В этом второе преимущество светофильтров.

Наблюдения производились в августе, когда в южном полушарии Марса был конец лета. Вылавливали Марс через малейший просвет в облаках, через всякое просветление в тумане который довольно часто закрывал небо.

Интересно, что наиболее спокойные изображения Марса мы получили в туманные ночи. И это понятно: туман образуется преимущественно при спокойной, безветренной погоде.

Каждая выдержка снимка продолжалась всего несколько секунд. Удалось получить около тысячи изображений Марса. Некоторые из них позволили сделать ряд совершенно новых научных выводов.

Вот они.

Полярные шапки на Марсе состоят из такого же снега, и льда, как на Земле. Знаменитые каналы Марса имеют такой же цвет, как и «моря», которые считают участками растительности.

Обнаружили мы сходство оптических свойств атмосферы Марса с оптическими свойствами атмосферы Земли.

В 1918 и в 1920 годах были очередные противостояния Марса, не столь благоприятные, как в 1909 году, но все же довольно удобные для наблюдения в Пулкове.

Я решил вновь исследовать Марс, воспользовавшись 15-дюймовым рефрактором. Опять были применены светофильтры и спектроскоп, с помощью которого я изучал поглощение разных лучей спектра теми зонами Марса, где предполагается существование растительности.

Великая проблема

Наблюдения Марса в 1909 году были моим первым шагом на пути изучения великой проблемы – проблемы жизни на далеких мирах.

Чтобы ответить на вопрос, извечно волнующий умы человечества, надо определить, что же такое жизнь, где ее границы.

За тысячелетия до того, как люди узнали об истинном месте Земли во Вселенной, их интересовала мысль о существовании жизни на других планетах. Можно насчитать более сотни имен философов, ученых, писателей, которые утверждали, что жизнь не ограничивается нашей планетой, а широко распространена во Вселенной.

Самые древнейшие книги, известные человечеству, – это индийские Веды.

В них упоминается, что далеко от Земли на других небесных светилах есть жизнь, что и «там души человеческие перевоплощаются».

Древнегреческий мыслитель Митродор из Лапсака писал, что говорить о Земле, как единственном мире, населенном в бесконечном пространстве, было бы столь же неразумно, как верить, будто на громадном поле растет всего один колос.

Вот имена некоторых великих ученых, утверждавших, что во Вселенной есть жизнь. Во Франции – Декарт и Паскаль, в Италии – Бруно и Галилеи, в Германии – Кеплер и Лейбниц, в Англии – Ньютон, в России – Ломоносов.

В 1743 году в стихотворении «Вечерние размышления» Ломоносов писал:

 
Открылась бездна, звезд полна;
Звездам числа нет, бездне дна —
…Уста премудрых нам гласят:
Там разных множество светов,
Несчетны солнца там горят.
Народы там и круг веков:
Для общей славы божества
Там равна сила естества.
 

Когда была доказана множественность миров, но ученые еще не знали о физической природе далеких светил, распространилось буквально поветрие – населять планеты, звезды. Луну животными и даже разумными существами.

Один из основателей астрофизики, замечательный ученый В. Гершель выдвинул теорию строения Солнца, при которой там была бы возможна жизнь.

Многолетними трудами астрономов, физиков, химиков были изучены физические, условия на небесных телах. И тогда пришлось отказаться от идеи жизни на Солнце, Луне, звездах, астероидах.

В ХIХ веке было накоплено достаточное количество знаний, чтобы определить, что же такое жизнь.

Фридрих Энгельс писал, что жизнь есть способ существования белковых тел, и этот способ существования заключается по своему существу в постоянном обновлении их химических составных частей путем питания и выделения.

Белковые вещества – это смесь углерода с водородом, кислородом и азотом, то есть смесь веществ, широко распространенных в природе.

Итак мы, материалисты, считаем, что жизнь является высшей стадией развития материи и должна возникать там, где есть для этого условия. Следовательно, жизнь есть не только на Земле, но и на бесчисленном множестве других тел Вселенной, удобных для жизни. Ученые исходят из того, что свойства жизни во Вселенной едины по существу, но различны по форме и проявлению и что приспособляемость жизни к условиям среды очень велика.

Это научное положение можно объяснить очень просто. Единые по существу проявления жизни – не что иное, как то, о чем мы говорили: белковые вещества. В зависимости от физических и химических свойств окружающей среды эти вещества облекаются в различную, весьма многообразную форму.

Представьте себе только те живые существа, которые вас окружают, и вы уже будете знать несколько форм существования белковых тел.

Но, как бы ни велика была разница между тополем, например, и летучей мышью, у них есть общее – они состоят из одних и тех же белковых веществ.

Как вообще развивалась наука о жизни на Земле?

На заре научной мысли люди могли наблюдать только высокоорганизованные существа. Почти никому из древних не приходила мысль о том, что в чистой воде или в воздухе могут обитать какие-то невидимые материальные организмы.

Открытие Левенгуком микроскопа сразу присоединило к миру живых существ огромные области водных пространств, кишащих богато и разнообразно развитым живым миром.

Опыты Пастера присовокупили к этому и воздушный океан, тоже неожиданно оказавшийся заселенным микроорганизмами, вплоть до слоев атмосферы над самыми высокими горами.

Экспедиции в Сахару показали, что и раскаленные, совсем безводные пески населены мельчайшими живыми организмами.

Советские полярники принесли сведения относительно Арктики и Антарктики. Оказалось, что почти нет на земле места, где не могли бы жить многочисленные организмы.

На основании современных достижений науки можно делать определенные заключения о существовании жизни на других планетах, исследуя условия, необходимые для развития живых организмов.

Но до сих пор встречаются ученые, отрицающие возможность жизни на планетах, физические свойства которых отличны от земных.

Английский астроном Джинс в книге «Движение миров» пишет: «Жизнь, существующая на нашей земле, является единственной жизнью в солнечной системе… Мы должны смотреть на жизнь, как на болезнь, которой начинает страдать материя на старости лет. Вселенная активно враждебна жизни…»

Материалисты убеждены в обратном. Если будет доказано существование жизни хотя бы на одной планете солнечной Системы, кроме Земли, – говорят они, – то это подтвердит правильность утверждения о широко распространенной жизни во Вселенной, окончательно выбьет почву из-под ног сторонников возможности жизни только на Земле.

Поэтому советская наука обратила пристальное внимание на Марс, столь похожий на нашу Землю.

Если на Марсе есть растительная жизнь и это будет практически доказано, то ведь такое открытие свидетельствует о многом: жизнь на этой планете – часть общей проблемы существования жизни во Вселенной.