Феликс Зигель - Астрономы наблюдают

• Название: Астрономы наблюдают
• Автор: Феликс Зигель
• Издательство: Наука
• Жанр: Научпоп
• Год: 1985

Автор в доступной, увлекательной форме рассказывает о том, как астрономы наблюдают небо (с древности до наших дней). Читатель познакомится с главными инструментами астрономов в прошлом и настоящем. Он узнает о радиотелескопах и новых технических средствах исследования невидимых космических излучений. В книге уделено внимание жизнеописанию великих астрономов-наблюдателей — творцов астрономической техники. Новое издание книги дополнено рассказом о перспективах наземной астрономии.

Для самого широкого круга читателей, интересующихся астрономией и ее историей.

---

Как бы там ни было, уже первые ахроматические телескопы Доллонда произвели переворот в телескопической технике. Телескоп Гюйгенса длиной 64 м давал худшие изображения, чем ахромат Доллонда длиной всего около полутора метров. Доллонд обнаружил, однако, что полностью избавиться от хроматической аберрации практически невозможно — некоторая окраска изображения (или, как говорят, вторичный спектр) все же остается. Позже для «визуальных» рефракторов вторичный спектр оставляли в виде желто-зеленых лучей, к которым наиболее чувствителен человеческий глаз. Для фотографических же наблюдений удобнее коротковолновый синий или фиолетовый вторичный спектр. В поисках новых средств для уменьшения хроматической аберрации Доллонд изобрел апохроматический объектив, состоящий из трех линз — двояковогнутой, расположенной между двояковыпуклой и плоско-вогнутой. Из-за сложности изготовления апохроматы до сих пор являются большой редкостью. Зато качество изображений в них превосходное.

Дальнейшее совершенствование ахроматических рефракторов выразилось в постепенном увеличении диаметра их объектива и улучшении качества оптического стекла. В этом деле в начале XIX века особенно преуспел немецкий оптик и астроном Иосиф Фраунгофер. Когда Наполеон ввел континентальную блокаду, из Англии в Европу перестали поступать «доллонды». Как их строить, никто не знал. Лишь Фраунгофер, с юных лет очень тщательно изучавший оптику, нашел выход из положения. Он сам стал изготовлять высококачественный флинтглас, изобрел новые, более совершенные шлифовальные машины и вскоре добился того, что его рефракторы и по размерам и по качеству значительно превзошли «доллонды».

Крупнейший из рефракторов Доллонда имел объектив диаметром 4 дюйма[6]. Первый же из телескопов Фраунгофера был почти вдвое больше — он обладал ахроматическим 7-дюймовым объективом. В 1818 году Фраунгофер начал изготовление 9-дюймового рефрактора. Этот инструмент был лучшим творением знаменитого немецкого оптика. В 1824 году его установили на Дерптской обсерватории и некоторое время он оставался крупнейшим рефрактором мира. Дерптский рефрактор был снабжен часовым механизмом, вращавшим его в сторону суточного движения звезд. На окулярном его конце употребляли для угловых измерений высокоточный микрометр. Словом, фраунгоферовский 9-дюймовый рефрактор считался в ту пору высшим достижением телескопической техники. На нем было измерено расстояние до звезды Веги.

В 1826 году преждевременная смерть помешала Фраунгоферу создать более крупные инструменты. Но его преемники и ученики Мерц и Малер продолжили его дело. В 1839 году им удалось изготовить для новой Пулковской обсерватории великолепный 15-дюймовый рефрактор, который восемь лет сохранял первенство среди рефракторов мира. При диаметре объектива 38 см пулковский рефрактор имел в длину около 7 м. Он был удобен в обращении и отличался превосходными оптическими качествами. Больший рефрактор с объективом в 18 дюймов Мерцу удалось изготовить для Миланской обсерватории лишь в 1879 году.

Еще Гюйгенс предложил в качестве окуляра использовать систему из двух плоско-выпуклых линз, направленных выпуклостью в одну сторону (рис. 17, слева). Позже Рамсден предложил сходный окуляр, где плоско-выпуклые линзы обращены выпуклостью друг к другу (рис. 17, справа). В отличие от окуляра Гюйгенса, окуляр Рамсдена можно использовать как обыкновенную лупу.

Рис. 17. Окуляры Гюйгенса (слева) и Рамсдена. D — диафрагма.

Оба типа окуляров хотя и лучше однолинзовых, но все же и у них оставались многие аберрации. Для максимально возможного устранения этих искажений были созданы многолинзовые сложные окуляры, обеспечивающие высокое качество изображения в сочетании с большим полем зрения. Кстати сказать, ахроматические оптические системы и объективов и окуляров в лучших своих вариантах уменьшают не только хроматическую, но и сферическую и другие типы аберраций. Полное устранение всех искажений — вот к чему уже третий век стремится телескопическая техника.

Старинные обсерватории России

Уже спустя шесть лет после изобретения зрительных труб в Москве появились заморские диковины — «трубочки, что дальнее, а в них смотря, видится близко». В описях дворцового имущества первых Романовых встречается перечень зрительных труб, которые, видимо, употреблялись больше для забавы, чем для каких-либо серьезных целей.

Вскоре появились в России и угломерные астрономические инструменты, завезенные с Запада. Однако до конца XVII века, по-видимому, никто их для научных целей не использовал. В начале второй половины XVII века в России был опубликован перевод книги Гевелия «Селенография», что способствовало распространению астрономических знаний среди просвещенной части тогдашнего русского общества. Первым русским астрономом принято считать Алексея Артемьевича Любимова, известного в исторической литературе под именем Афанасия, архиепископа Холмогорского.

В последнем десятилетии XVII века на побережье Ледовитого океана, в далеких от столицы Холмогорах, Афанасий занимался астрономическими наблюдениями в специально оборудованном для этой цели помещении. Судя по дошедшим до нас документам, Афанасий устроил обсерваторию в «задней келье» своего дома. К 1691 году в Холмогорах завершили строительство каменного собора, построенного под руководством Афанасия. Вполне возможно, что высокую колокольню этого собора Афанасий использовал как астрономическую вышку (что позже русские астрономы делали не раз). К сожалению, сведения о научной деятельности Афанасия крайне скудны и мы не знаем ни характера, ни результатов его астрономических наблюдений. На Куроострове, всего в двух километрах от Холмогор, в 1711 году, спустя девять лет после смерти Афанасия, родился Михаил Васильевич Ломоносов. В юности он, несомненно, слышал рассказы об Афанасии и его обсерватории, так что вполне возможно, что эти рассказы возбудили у Ломоносова интерес к астрономии.

Эпоха великих преобразований, связанных с энергичной деятельностью Петра и его соратников, была вместе с тем эпохой зарождения в России астрономической науки. Сам Петр, как известно, высоко ценил астрономические знания, понимая их значение для кораблевождения и картография. Во время заграничных путешествии Петр посетил Гринвичскую, Парижскую и Копенгагенскую обсерватории, где произвел самостоятельно астрономические наблюдения. В разных европейских странах Петр приобретал телескопы и угломерные инструменты, предполагая организовать в России научные астрономические наблюдения с их практическим выходом в теорию кораблевождения и геодезию. Особенно интересовали Петра солнечные затмения и солнечные пятна, которые он неоднократно наблюдал. Под руководством Петра началось систематическое картографирование нашей Родины, невозможное без астрономических определений широты и долготы. Весьма успешной оказалась экспедиция по картографированию Каспийского моря, об очертаниях и размерах которого в Европе были самые смутные представления. Подробную карту побережья Каспийского моря, составленную по заданию и под руководством Петра, высоко оценили на западе и Парижская Академия наук по этому случаю избрала Петра своим членом. Но Петра гораздо больше волновали не почетные звания, а дальнейшее развитие отечественной науки. Задумав учредить в России собственную Академию наук, Петр в проекте этого крупнейшего научного учреждения России предусмотрел и государственную астрономическую обсерваторию.

Впрочем, еще раньше (в 1700 году) в здании Московской Сухаревой башни, несколько напоминавшей адмиральский корабль тех времен, Петр учредил школу математических и «навигацких» наук. Здесь готовились офицерские кадры военно-морского флота и поэтому в 1716 году школа была переведена в новую столицу и преобразована в Санкт-Петербургскую морскую академию.

В первые же 16 лет XVIII века Сухарева башня служила не только школой, но и астрономической обсерваторией, где на одном из верхних этажей вел наблюдения ближайший соратник Петра Яков Вилимович Брюс. Кроме небольших рефракторов на Сухаревской обсерватории находились секстанты и квадранты, а также огромный звездный глобус диаметром более 2 м, вывезенный из Голландии еще при отце Петра. Наблюдения Брюса, как и Петра, носили, по-видимому, «ознакомительный» характер. Никаких открытий в астрономии они не сделали, но их роль в распространении астрономических знаний в России, конечно, очень велика.

В 1726 году, покинув государственную службу, Брюс уединился в своем подмосковном имении Глинки, где целиком предался научным занятиям, главным образом астрономии. Дом Брюса в Глинках имеет по обе свои стороны две обширные лоджии, которые и служили Брюсу площадками для наблюдений. Многие из астрономических инструментов Брюса после его смерти в 1735 году достались в наследство Петербургской академической обсерватории.