Большая книга занимательных фактов в вопросах и ответах - Кондрашов Анатолий Павлович (полная версия книги txt) 📗

1.243. Чем рефракторы отличаются от рефлекторов?

Основной частью оптического телескопа является объектив, предназначенный для того, чтобы собрать лучи, идущие от наблюдаемого объекта, и сфокусировать их. По типу используемых объективов телескопы делят на рефракторы и рефлекторы. У рефрактора объектив состоит из стеклянной линзы, которая собирает лучи и концентрирует их в определенной точке своей оси – фокусе. Самые первые телескопы были рефракторами. Самый большой из современных действующих рефракторов находится в обсерватории Йеркса (США), диаметр его объектива равен приблизительно 1 метру. В рефлекторах лучи собираются в фокусе не линзой, а зеркалом параболической формы. Рефлекторы лишены главного недостатка рефракторов – хроматической аберрации. Кроме того, у них имеется возможность поддерживать зеркало с обратной стороны, что позволяет строить телескопы больших размеров. Существуют также телескопы, совмещающие черты рефракторов и рефлекторов.

1.244. Какой длины был телескоп Гевелия?

Основным недостатком однолинзовых телескопов-рефракторов (а первые телескопы были именно однолинзовыми) является хроматическая аберрация. Линза объектива ведет себя как призма и не только преломляет свет, но и разлагает его на составляющие цвета. При этом фокус красных лучей располагается дальше от объектива, чем фокус синих лучей, вследствие чего изображение «размывается». Первым способом уменьшения хроматической аберрации стало применение линз с большим фокусным расстоянием. Именно поэтому телескоп знаменитого польского астронома Яна Гевелия (1611–1687) имел длину почти 50 метров (при диаметре объектива не более 20 сантиметров). В дальнейшем хроматическую аберрацию в рефракторах научились в значительной степени устранять с помощью специальных линз и входящей в устройство телескопа системы фокусировки.

1.245. Во сколько раз современный телескоп «зорче» человеческого глаза?

Чем больше света «соберет» оптический прибор, тем менее яркие и более далекие объекты он «увидит». Именно поэтому зеркала телескопов становятся все больше и больше. Рабочая (эффективная) площадь главного зеркала телескопа диаметром 8 метров равна примерно 48 квадратным метрам, а площадь человеческого зрачка в сумерках – примерно 20 квадратным миллиметрам. Телескоп соберет во столько раз больше света, во сколько его площадь больше площади зрачка, то есть приблизительно в 2,5 миллиона раз!

1.246. У какого телескопа выше разрешающая способность – радио– или оптического?

Недостатком радиотелескопов долгое время была их низкая разрешающая способность, достигавшая даже у больших радиотелескопов лишь нескольких минут дуги. Проблема была решена посредством использования техники интерферометрии, когда сигналы, попадающие на разные радиотелескопы, собираются и обрабатываются на компьютере. В этом случае два и более радиотелескопа ведут себя как единый инструмент с диаметром, равным расстоянию между отдельными радиотелескопами. Применяя одновременно три радиотелескопа, установленных в США, Австралии и Южной Африке, астрономы смогли разглядеть строение пульсара, находящегося на расстоянии в 1600 световых лет от Земли в созвездии Паруса. Облако раскаленного газа, излучающее радиоволны, имеет поперечник 500 километров, а в его центре находится нейтронная звезда диаметром около 10 километров. Если бы такой разрешающей способностью обладал оптический телескоп, он мог бы разглядеть с Земли крупный вирус на поверхности Луны.

1.247. Что такое «световое загрязнение» атмосферы и кому оно мешает?

Свет от наземных источников – серьезная помеха для астрономических наблюдений. Издавна обсерватории строили вдали от городов. Когда-то и Гринвич, и Пулково, и даже Воробьевы горы были темными уголками, а сейчас все чаще говорят о «световом загрязнении» атмосферы, мешающем изучать далекие светила. Согласно проведенным итальянскими астрономами исследованиям, свет одного-единственного уличного фонаря способен помешать наблюдателю, находящемуся от него на расстоянии 200 километров. Свет больших городов уже вредит даже телескопам, установленным на Канарских островах, в горах Чили и на Гавайях. Кто действительно испытывает большие затруднения, так это астрономы-любители, живущие в больших городах. Если при идеальных условиях можно увидеть звезды приблизительно 6,5 звездной величины, то в центре большого города с трудом можно разглядеть объекты 2,5 звездной величины. Если количество и мощность источников света будут нарастать так же, как до сих пор, то в 2025 году итальянцы перестанут видеть Млечный Путь с территории своей страны. Уже сейчас 70 процентов американцев не могут его видеть. А опрос, проведенный среди английских старшеклассников, показал, что лишь один из десяти видел Млечный Путь. В США создана Международная ассоциация темного неба, в которую вошли почти три тысячи астрономов всего мира. Члены ассоциации подчеркивают, что они борются не против освещения, а против плохих источников света. Вреднее всего для астрономии уличные фонари с обычными или галогенными лампочками накаливания, испускающими очень широкий спектр частот. Немногим лучше синевато-зеленоватый свет ртутных фонарей, а предпочтительнее всего натриевые лампы низкого давления с желтоватым светом, который забивает всего один процент спектра, интересующего астрономов. Если такой фонарь еще и снабжен рефлектором, направляющим свет к земле, то вреда для телескопов почти нет. Вдобавок натриевые лампы берут на 30 процентов меньше энергии, чем ртутные, и на 50 процентов меньше, чем галогенные.

1.248. Почему в сентябре 2000 года радиоастрономы с радостью восприняли весть о том, что спутники связи системы «Иридиум» будут спущены со своих орбит?

Мощность радиоизлучения от сотовых телефонов ничтожно мала по сравнению с космическими источниками, но они находятся гораздо ближе к радиотелескопам. Один мобильный телефон, помещенный на Луне, мог бы забить своим излучением все, кроме трех самых мощных естественных источников радиоволн во Вселенной. Поэтому в сентябре 2000 года радиоастрономы с радостью восприняли весть о том, что 66 спутников связи системы «Иридиум» будут спущены со своих орбит. Эта система, позволявшая с помощью карманного спутникового телефона связаться из любой точки Земли с любой другой точкой, не нашла достаточного количества абонентов, и фирма обанкротилась. На планете набралось всего 55 тысяч человек, нуждающихся в постоянной возможности выйти на связь из любого захолустья и готовых заплатить 7–8 тысяч долларов за такую возможность (не считая повременной платы за разговоры). Между тем спутники и телефоны этой системы вещали на частотах, близких к частоте излучения космических газовых облаков и грозили помешать их исследованию.

1.249. Обязательно ли выносить оптический телескоп за пределы атмосферы для существенного повышения его разрешающей способности?

Поскольку зеркалу телескопа надлежит поворачиваться, отслеживая объект в ночном небе, оно не должно быть слишком тяжелым, иначе в процессе поворота оно будет деформироваться под влиянием собственного веса, сводя на нет высокоточную обработку, проведенную при его изготовлении. Следствием указанного ограничения на массу зеркала является ограничение на его размеры. Именно поэтому до 1975 года наиболее крупным в мире был американский телескоп с зеркалом диаметром 5 метров, установленный на горе Паломар в Калифорнии. Затем этот рекорд был побит: на Северном Кавказе, близ станицы Зеленчукской, закончилось строительство телескопа с зеркалом диаметром 6 метров. В последнее десятилетие ХХ века наступил новый этап в развитии оптических телескопов, связанный с внедрением так называемой активной оптики. Решение проблемы свелось к изготовлению тонких зеркал (толщиной около 20 сантиметров при диаметре 8– 10 метров), форму которых корректирует компьютер с помощью нескольких десятков подвижных гидравлических опор. Альтернативой монолитным зеркалам, состоящим из единого блока, стали составные зеркала. Так, зеркала двух телескопов, установленных на гавайском потухшем вулкане Мауна Кеа, каждое по 10,8 метра в диаметре, состоят из 36 шестиугольных фрагментов размерами не более 2 метров. Другой прорыв в области совершенствования оптических телескопов связан с внедрением адаптивной оптики, позволяющей если не полностью устранить, то существенно сократить деформации изображений небесных объектов из-за атмосферной турбулентности. Эта технология обеспечивает «подстройку» зеркала телескопа под изменения, происходящие в атмосфере, так что расфокусировка изображения, вызванная перепадами плотности воздуха, его потоками и ветром, сводится к минимуму. Специалисты утверждают, что стоимость таких наземных телескопов намного меньше, чем стоимость только ремонта в космосе орбитального телескопа «Хаббл», а их разрешающая способность на порядок (приблизительно в 10 раз) выше, чем у прибора, вынесенного в космос.