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.

---

И если когда-нибудь все-таки будут построены сверхчувствительные нейтринные телескопы, с их помощью в звездном мире откроют много необычного. Среди прочего станет возможным прогноз вспышек сверхновых звезд. Оказывается, задолго до того как вспыхнуть в видимом свете, кандидаты в сверхновые звезды начинают интенсивно излучать все более и более мощные потоки нейтрино. А разве не будоражит нашу фантазию такая возможность, как познание антимиров из антивещества, что с помощью нейтрино могло бы быть сильно облегчено? Право же, обидно сознавать, что вокруг нас (и даже в нас самих!) движутся мириады частиц, в которых заложена ценнейшая информация о космосе, а мы эту информацию пока не умеем извлекать и использовать!

Веками астрономы стремились подняться над Землей, в верхние, прозрачные и спокойные слои атмосферы. Они строили обсерватории на высоких плоскогорьях, поднимались на вершины гор, а в последние годы им удалось даже вывести обсерватории на космические орбиты. И теперь, когда, казалось, цель достигнута, астрономы подумывают о том, чтобы зарыться поглубже в Землю и оттуда, сквозь всю толщу земного шара, изучать космос!

Парадоксально? Конечно. Но в этой внешней противоречивости действий отражается внутренняя противоречивость науки, в конечном счете и обеспечивающая ее прогресс. А средства изучения космоса и должны быть многообразны, как многообразна сама Вселенная — видимая и невидимая.

ЗААТМОСФЕРНЫЕ ОБСЕРВАТОРИИ

«Только с момента применения реактивных

приборов начнется новая великая эра в астрономии:

эра пристального изучения неба».

К. Э. Циолковский

Все выше и выше!

Еще в прошлом веке астрономы старались забраться как можно выше, чтобы уменьшить до минимума вредное влияние атмосферы. Напомним, что воздушная оболочка нашей планеты создает существенные помехи при астрономических наблюдениях. Постоянное движение воздушных масс размывает, портит изображения небесных тел и даже в самые небольшие телескопы хорошо видно струйчатое течение воздуха. Из-за этого в наземных условиях приходится применять ограниченные увеличения (как правило, не более чем в несколько сотен раз).

Не в полную силу работают телескопы и по другой причине. Из-за непрозрачности атмосферы почти ко всем электромагнитным излучениям с наземных обсерваторий мы исследуем Вселенную сквозь две узкие «щели» — видимого, света и «радиоокно».

На вершинах гор воздух чище, спокойнее и если к тому же для горной обсерватории выбрано место с хорошим астроклиматом (в частности, с большим количеством ясных дней в году), условия для изучения Вселенной становятся вполне благоприятными. По этой причине еще с конца прошлого века все крупные астрономические обсерватории сооружаются на вершинах гор или на высоких плоскогорьях.

Но так уж устроен человек, что он не способен навсегда удовлетвориться достигнутым. Еще более века назад, в 1870 году французский исследователь Солнца Ж. Жансен, основавший обсерваторию на вершине Монблана, продолжил исследования дневного светила с воздушного шара. Так впервые астрономы оторвались от поверхности Земли и двинулись навстречу звездам.

Примеру Жансена последовали и другие ученые, в частности, Д. И. Менделеев, наблюдавший солнечное затмение с воздушного шара. Астрономы, поднявшись над облаками, фотографировали поверхность Солнца, его спектр. Позже с воздушных шаров наблюдали кометы и метеоры.

Когда в обиход прочно вошли самолеты, их также стали использовать для астрономических целей. Особенно распространенными стали полеты по ходу лунной тени во время полных солнечных затмений. Спешащий за тенью самолет продлевал для наблюдателей на его борту полную фазу затмения, в обычных условиях не превышающую семи минут.

После второй мировой войны «баллонная астрономия» (стал употребляться и такой термин) превратилась в одно из перспективных средств изучения Вселенной. Начиная с 1951 года известный французский астроном О. Дольфус совершил ряд высотных полетов на воздушных шарах, сначала в открытой корзине, а затем в герметической гондоле. Его стратостат, на котором в 1969 году Дольфус достиг высоты 13 км, состоял из 105 метеорологических шаров, каждый из которых имел диаметр 183 см. Дольфусу удалось сфотографировать спектр Венеры и найти в составе ее атмосферы водяные пары.

Примеру Дольфуса последовали американские ученые. Астроном М. Шварцшильд в 1957 году начал серию запусков стратостатов с астрономическими приборами, но без человека на борту (рис. 46). Его «Стратоскоп-2» взлетел на высоту 24 км и поднял в стратосферу управляемый по радио 36 дюймовый телескоп, равный по диаметру знаменитому Ликскому рефрактору! Кстати сказать, на такую же высоту в гондоле стратостата поднялись в 1961 году и два американских исследователя М. Росс и В. Празер.

На высоте в 34 км практически полностью используется разрешающая сила телескопов и становится доступным изучению весь электромагнитный спектр.

Результаты не замедлили сказаться. На тысячах снимков солнечной поверхности необычайно отчетливо и в крупном масштабе виднелись гранулы — вершины бьющих наружу конвективных струй солнечной атмосферы. Отлично различима на снимках тонкая структура солнечных пятен. Со стратостатов были также получены снимки Юпитера, спектры Луны и некоторых планет, звезд и галактик. В инфракрасной части спектра звезды Миры Кита и других холодных звезд удалось заметить полосы воды.

«Стратоскопы» Шварцшильда, наполненные газом, достигали в высоту 198 м (как 65-этажный небоскреб!). После выполнения программы по радиокоманде с Земли гондола с приборами отделялась от стратостата и на парашютах опускалась к исследователям.

Рис. 46. Телескоп, поднимаемый стратостатом.

Французские и швейцарские астрономы с помощью стратостатов впервые получили «ультрафиолетовые» спектры Солнца и сотен звезд. В 1960 году американский стратостат «Короноскоп» доставил на высоту 26 км коронограф и другие приборы для изучения Солнца. То, что раньше удавалось увидеть лишь в моменты полных солнечных затмений, теперь стало доступным изучению в любой день.

Первая советская стратосферная обсерватория отправилась в полет в ноябре 1966 года. Вес ее научной аппаратуры достигал 7,6 тонны! Среди этих приборов был и рефлектор с поперечником 1 м. После этого был произведен еще ряд запусков, итоги которых оказались весьма ценными для науки. На поверхности Солнца открыта неизвестная ранее тонкая структура — множество «пятен», диаметром не более 300 км, существование которых объясняет ряд аномалий в магнитных полях Солнца. Спектрограммы Солнца показали, что дейтерия на Солнце практически нет.

Выявлены новые закономерности в образовании хромосферных вспышек — невообразимо мощных взрывов на Солнце. Организатором этих стратосферных исследований Солнца является директор Пулковской обсерватории член-корреспондент АН СССР В. А. Крат.

Запуски воздушных шаров (или баллонов) в стратосферу для астрономических исследований стали обычным делом. С 1972 года на высоты 30–35 км ежегодно запускаются сотни шаров. В этом изучении Вселенной с границ земной атмосферы баллонам помогают ракеты.

Началом «ракетной астрономии» можно считать тот день, когда в 1946 году группа американских исследователей во главе с Тауси установила спектрограф на одну из трофейных ракет «Фау-2» и отправила эту ракету в верхнюю стратосферу на высоту около 200 км. Здесь, в верхней точке траектории, господствовали условия, равноценные межпланетному пространству. Вся атмосфера практически оставалась внизу, а на черном звездном небе ослепительно ярко сияло Солнце. Вот почему запуски ракет ознаменовали начало заатмосферных наблюдений космоса.

Эти запуски давно уже стали заурядными событиями в научной жизни ряда стран, в частности, и Советского Союза. Используются, разумеется, уже не трофейные, а специальные ракеты, оснащенные разнообразными приборами для фотографирования небесных тел и их спектров в невидимых глазом лучах. Особенно впечатляющи успехи «ракетной астрономии» в области «ультрафиолетовой» астрономии.

Обсерватерии на орбитах

Исследование космоса с помощью высотных геофизических ракет имеет один существенный недостаток. Пребывание ракеты (а стало быть, и астрономических приборов) на максимальной высоте весьма кратковременно. Между тем в ряде случаев требуются наблюдения гораздо большей длительности. Отсюда и родилась идея о создании Орбитальных Астрономических Обсерваторий (ОАО).