Мир астрономии. Рассказы о Вселенной, звездах и галактиках - Мухин Лев Михайлович (читать полностью книгу без регистрации .TXT) 📗
Открытие этого закона незамедлительно позволило установить правильную температуру нашего Солнца. Она оказалась равной примерно 6000 °C. А сейчас мы знаем температуры многих тысяч звезд, знаем химические элементы, присутствующие в этих звездах.
Итак, оптические исследования с помощью телескопов, несомненно, явились фундаментом всей современной астрономии. Они позволили установить размеры планет и расстояния до них, расстояния до звезд и галактик, определить химический состав звезд и температуру. Но, пожалуй, самое главное — то, что наблюдательная астрономия помогла человечеству раздвинуть границы мира и создать объективно верную картину Вселенной.
Прежде чем перейти к разговору о других методах наблюдательной астрономии, мне хотелось бы сделать небольшое «лирическое» отступление. В астрономии, как ни в какой другой науке, ярко проявилась роль любителей и самоучек. Вряд ли мы узнали бы сегодня о музыкальных наклонностях Гершеля, если бы он не занялся астрономией. Бывший музыкант стал великим астрономом и обессмертил свое имя открытиями именно в этой области знания.
Его друг, тоже астроном-любитель, открыл δ Цефея — переменную звезду.
Самоучка Фраунгофер открыл новый этап в наблюдательной астрономии.
Знаменитый астроном и математик Ф. Бессель начинал свой путь клерком торговой конторы в Бремене. Но кто знал бы об этом, если бы сейчас в любом курсе высшей математики не было бы функций Бесселя? Бессель — автор знаменитых «кенигсбергских таблиц», которые до сегодняшнего дня составляют постоянную часть астрономических ежегодников.
Фридрих Вильгельм Бессель (1784–1846) — немецкий астроном, математик, геодезист. Получил значение годичного параллакса звезды 61 Лебедя.
Я уже упоминал о том, что первоклассный астроном В. Ольберс был практикующим врачом. Сегодня каждый студент физфака и даже школьник знает про парадокс Ольберса. Метод Ольберса для вычисления орбит комет использовали целые поколения астрономов. Но ведь деньги-то на жизнь Ольберс получал от врачебной практики днем, а бессмертие зарабатывал ночью!
Еще пара исторических примеров. Основоположник систематического изучения солнечных пятен — аптекарь из Дессау Швабе впервые устанавливает цикличность их появления в первой половине XIX века.
В конце XIX века богатый американский аристократ П. Ловелл строит обсерваторию в Аризоне и своими наблюдениями вносит заметный вклад в исследование планет Солнечной системы.
Очарование и притягательность неба столь велики, что именно в астрономии мы видим наибольшее число примеров абсолютно бескорыстного стремления людей самых различных профессий к познанию тайн мира. Даже сегодня любители вносят свой вклад в наблюдения. Им особенно везет при открытии новых комет. Мне кажется, что этот поистине удивительный феномен в истории астрономии, к сожалению, мало известен широкому кругу читателей, совершенно недостаточно отражен в нашей научно-популярной литературе.
Всеволновая астрономия
Исследования в видимой области спектра охватывают очень узкую часть всего диапазона электромагнитных колебаний, поскольку человеческий глаз практически нечувствителен к длинам волн короче 3900 А и длиннее 7600 А (ангстрем). На рисунке не указан диапазон сверхдлинных радиоволн в тысячи километров длиной, поскольку в астрономии этот район длин волн не используется.
Гамма-излучение занимает область спектра короче 0,1 A. Этот тип излучения хорошо известен на Земле, оно возникает в процессах радиоактивного распада, но приходит на Землю также из космоса. От 0,1 до 100 A простирается диапазон рентгеновского излучения, которое с увеличением длины волны примерно при 3100 А переходит в так называемый дальний ультрафиолет. Ближний ультрафиолет занимает довольно узкий участок в спектре от 3100 до 3900 A. Справа от видимого света располагаются инфракрасные лучи с длинами волн от 0,76 до 1 миллиметра, а затем начиная с одного миллиметра весь дальний участок спектра занимают радиоволны.
Зачем нам понадобилось знакомство со спектром электромагнитных колебаний? Дело в том, что небесные объекты излучают не только в видимой области спектра. Так, например, рентгеновское и гамма-излучение, приходящие на Землю из космоса, несут информацию о грандиозных процессах, происходящих в глубинах Вселенной. Читатель, наверное, слышал термин «радиогалактики», то есть галактики, излучающие в радиодиапазоне. Кроме того, радиометоды дают неоценимую возможность определения расстояний до некоторых небесных тел.
Начнем с радиодиапазона. (Кстати, мы уже говорили об этом участке электромагнитного спектра колебаний, когда обсуждали историю открытия реликтового фона излучения неба.) Компании Bell везло на крупные открытия. Начало радиоастрономии тоже связано с работами инженера этой компании — К. Янского. В 1931 году он экспериментировал с вращающейся радиоантенной для выяснения возможных источников радиошума, которые могли бы помешать установлению коротковолновой радиотелефонной связи. Он работал, в частности, на волне 14,6 метра и столкнулся с непонятным на первый взгляд явлением. Шум, который он исследовал, имел максимум интенсивности, причем максимум был периодическим, с периодом в 23 часа 56 минут. Период этот обладал удивительным постоянством.
Довольно быстро Янский догадался, что максимум помех не связан с Землей, а приходит из космоса. Ведь за 23 часа 56 минут Земля делает полный оборот вокруг своей оси (по обычным часам, отсчитывающим солнечное время), и все звезды снова возвращаются в исходное положение относительно любого пункта Земли. Более того, удалось установить, что источник радиоволн находится в созвездии Стрельца, то есть, по-видимому, Янский занимался прослушиванием центра нашей Галактики. С этого момента и появилось новое направление в астрономии — радиоастрономия.
Радиотелескопы внешне абсолютно не похожи на оптические телескопы. Если диаметр рекордного зеркала Зеленчукского телескопа равен шести метрам, то размеры антенн радиотелескопов достигают иногда сотен метров. Задача радиоастрономов состоит в том, чтобы при помощи приемных устройств определить интенсивность и временные характеристики сигналов в различных диапазонах длин радиоволн, приходящих из космоса.
В принципе радиоастрономия очень похожа на оптическую, их отличают лишь диапазон волн и, соответственно, приемные устройства. Эта наука начала развиваться исключительно быстрыми темпами, хотя поначалу астрономы не обратили внимания на открытие Янского. В известном смысле пресса проявила тогда большую дальновидность, чем ученые. Космический шум транслировался по радио, о нем писали в газетах. Радиотехники и радиолюбители заинтересовались этим, и в 1936 году появились сообщения о шипящих звуках, исходящих, по-видимому, от Солнца. Но и эти факты не насторожили астрономов-профессионалов.
Лишь один человек во всем мире сделал должные выводы из открытия Янского. Это был американский радиолюбитель-коротковолновик Г. Рёбер. На свои средства он построил всю аппаратуру, в том числе и радиотелескоп с жестяным зеркалом диаметром в 9,5 метра, установленным на деревянной раме. Он использовал несколько приемников, настроенных на фиксированные длины волн: 9,33; 62,5 и 187 сантиметров. К весне 1939 года Рёбер наблюдал космическое радиоизлучение на длине волны 1,87 метра, а к 1944 году составил первую радиоастрономическую карту в районе Млечного Пути, где были нанесены контуры радиоизлучающих участков неба. В 1945 году он составил новую карту для волны 62,5 сантиметра. На этой карте он специально выделил созвездия Лебедя, Тельца, Девы и Кассиопеи, что, как мы увидим позже, полностью отражало существование там мощных источников радиоизлучения. Если Янского можно считать отцом радиоастрономии, то Рёбера можно смело назвать первым радиоастрономом.
