• Главная
• В избранное
• Наш E-MAIL
• Добавить материал
• Нашёл ошибку
• Вниз

Астрономия — наука о строении и развитии небесных тел и вселенной.

С этой главы, собственно, и начинается наш разговор об избранном предмете. Определение, вынесенное в качестве эпиграфа, звучит несколько академично. С этим можно согласиться. Но зато как кратко, как исчерпывающе! А краткость — сестра того качества, которое всяк легко отыщет у себя и с трудом признает у другого.

Итак, астрономия. За неопределенное время своего существования на месте скромной обители звездочетов выросло огромное здание весьма причудливой архитектуры. К сожалению, при всем старании автор не нашел исчерпывающего описания этого здания в каком-нибудь одном источнике. Оттуда можно было бы перенести его на эти страницы, снабдив красивой сноской.

Очевидно, для людей искушенных в здании сем все ясно и без проспекта, а неискушенным… Ну, тут могут быть варианты. А так как, по идее, эта книжка должна служить некоторым путеводителем в избранной области, то первейшей обязанностью автора все-таки является проведение небольшой экскурсии по башням и залам фантастической постройки, какой сегодня является храм музы Урании. Мы не будем брать на себя смелость знакомить читателя основательно. Сие — прерогатива науки. Пробежимся по залам туристским галопом, чтобы просто иметь некоторое представление. Право, это сделать стоит. В конце концов такая экскурсия поднимает эрудицию.

Мы начнем знакомство с самого «земного» и едва ли не самого древнего раздела астрономии. Называется он Астрометрия.

Занимается она сугубо практическими вопросами, связанными с направлениями на светила. Знать истинное направление, а значит, никогда не терять дороги — древняя проблема. Может быть, именно поэтому в основу теории астрометрии положено старое как мир понятие о «небесной сфере», то есть об огромном мяче или скорлупе произвольного радиуса, центр которого всегда помещается в глазу наблюдателя. (Отсюда некоторое зазнайство астрометристов — они всегда считают себя центром мироздания.)

На внутренней поверхности «небесной сферы» расположены звезды. И вся эта довольно громоздкая система вращается на воображаемой оси мира. При этом коренные подшипники оси — полюса — находятся: один рядом с Полярной звездой — Северный полюс мира, другой… Впрочем, координаты Южного полюса, к сожалению, не отмечены таким же наглядным ориентиром. Так что для его отыскания проще всего поехать в Антарктиду и там — по отвесу, по отвесу…

Чтобы уточнить задачи, которые ставит перед собой астрометрия, осмотримся в помещениях, занимаемых этой почтенной наукой. На первом месте здесь Сферическая астрономия — это математический мозговой центр астрометрии. Он учитывает изменения небесных координат и разрабатывает методы исправления ошибок. Причем разрабатывает довольно удачно. Помните: «…Советское правительство просит все суда, совершающие рейсы по Тихому океану, в период с такого-то и до такого-то числа не заходить в район, обозначенный координатами…» И знаете, никто не заходит. Ракеты, пущенные из другого полушария, летят с поразительной точностью. В числе прочих есть в том заслуга и сферической астрономии. На тучной ниве этого подраздела пасутся табуны математиков. Математический аппарат капризен. За ним нужен глаз да глаз. Ну как устареет, перестанет расти, развиваться, совершенствоваться. Задачки-то день ото дня все сложнее.

Следующий подраздел — Фундаментальная астрономия. Ее основная задача — точное определение координат звезд, поиск и установление неких «опорных точек на небесной сфере», чего-то вроде «печек», от которых начинаются все танцы. Главное богатство фундаменталистов — вереницы ящиков с негативами ночного неба. Снимки пяти-, десяти… пятидесятилетней давности. Если на минуту углубиться в область фантастики, то заветной мечтой молодых, увлеченных жрецов фундаментальной астрономии наверняка является отыскание негативов, полученных Тихо Браге или, еще лучше, Гиппархом. Сравнивая положение звезд на фотографиях, разнесенных во времени на десятилетия, астрономы выводят законы движения светил, составляют фундаментальные каталоги звезд, строят основную систему координат на небесной сфере.

Работа фундаменталистов граничит с фантастикой. Ну кто может похвалиться, что знает, как выглядело звездное небо… пятьдесят тысячелетий назад? Или как оно будет выглядеть через такой же срок в будущем? Никто! А фундаменталисты могут!

Вот посмотрите, на первом рисунке иллюстрации на странице 65 как раз ковш Большой Медведицы 50 тысяч лет назад.

На втором — ее сегодняшняя фотография. А на третьем — столь же отдаленное будущее. Кто не верит, подождите. Через 500 веков увидите Б. Медведицу, тогда поговорим.

Дальше расположены чертоги Практической астрометрии. «Наконец-то!» — воскликнет обрадованный прагматик и тут же задумается: чем может заниматься практическая астрометрия в наше время? А между тем она по-прежнему решает задачи сугубо практические: помогает определять местонахождение наблюдателя на поверхности Земли, ориентироваться на местности, определять время и вообще делает множество весьма полезных дел. Мореходная, авиационная и геодезическая астрономии — все это пташки из ее гнезда.

Понятно, что все наблюдения в астрометрии должны как-то документироваться для точного измерения относительных расстояний и положений звезд. Возможным это стало с момента первого применения в астрономии фотографии. (Тут история опять промахнулась, и истинный автор фотографического метода не сохранился в ее анналах.) Фотография уже давно из скромного вспомогательного средства превратилась в самостоятельный подраздел — Фотографической астрометрии. С тех пор астрономы-наблюдатели почти забыли, как выглядит небо в окуляр телескопа, зато до тонкостей знают небесные фотопортреты. В ясные ночи на небольшие участки неба нацеливаются телескопы, предназначенные для фотографирования звезд. Называют их астрографами. Точный механизм осторожно поворачивает громадное устройство, компенсируя движение Земли. Представляете себе задачу: не смазать изображение светящейся точки, когда время выдержки измеряется не секундами, а часами. Потом астронегативы измеряются на специальных приборах.

Входит в астрометрию и Служба времени с задачей периодически вычислять точное время по наблюдениям звезд. Служба времени обязана хранить это точное время и распространять его среди всех научных и практических учреждений, которым оно необходимо.

И наконец, еще один подраздел — Служба широты. Обязана она своим существованием тому обстоятельству, что наша планета постоянно ерзает, вращаясь вокруг оси. Из-за этого «ёрзанья» Северный полюс планеты то и дело сползает с одной точки на другую, и путешествует по довольно сложному пути. А это значит, что вместе с полюсом смещается и градусная сетка, опутавшая Землю, — весьма серьезное препятствие для точных работ в геодезии.

Следующей большой отраслью современной астрономии является Небесная механика. Из самого названия ясно, что изучать она должна законы движения небесных тел под действием сил взаимного притяжения. Здесь два алтаря, два бога: Кеплер и Ньютон. Небесная механика интересуется фигурами небесных тел и их вращением. Правда, за последнее время ее мирный характер несколько подыспортился. Потому что расчеты орбит и траекторий любых ракет и ракетных снарядов немыслимы без законов небесной механики.

А теперь центральный раздел современной астрономии — Астрофизика. Ее задачи звучат совершенно неожиданно: изучение физических характеристик и химического состава небесных тел и межзвездной материи! Для такого рода анализов и экспериментов неплохо бы иметь объект в руках. Вроде бы для опыта необходим эффект присутствия. Впрочем, познакомимся поближе с самим разделом науки. Прежде всего астрофизика тоже делится на несколько подотделов.

Первый из них — Практическая астрофизика. Чтобы понять сложные процессы, которые происходят в звездах, надо накопить о них сведения — составить досье. Но много ли узнаешь, даже если очень прилежно день за днем — вернее, ночь за ночью — станешь просто смотреть на светящуюся точку? Вот и приходится придумывать тысячи хитроумных способов, заставляющих недоступно далекое светило рассказывать о себе. Как? Сначала языком света. Люди не просто фотографируют звезды. По фотографиям изучают спектральный состав излучений, измеряют блеск. В связи с этим появились и три конкурирующих раздела практической астрофизики: Астрофотография, Астроспектроскопия и Астрофотометрия. Каждая из них в наши дни — целая наука со своими законами, инструментами и специалистами.

Астрофотография дала возможность открыть множество новых небесных тел: и слабосветящихся звезд, и комет, и малых планет, которые вовсе не видны глазом. Ученые научились получать портреты звезд через светофильтры, а значит, и оценивать количественно их цвет. Наконец, наше родное светило Солнце вот уже более двадцати пяти лет выступает в роли кинозвезды, демонстрируя всем желающим захватывающую пляску своих протуберанцев. Заслуг астрофотографии не перечесть.

Во второй половине XIX века человечество получило в руки новый метод исследования — спектральный анализ. Родилась астроспектроскопия, давшая нам, пожалуй, наибольшую часть всех астрофизических сведений. Спектры недаром называют «паспортами звезд». В коротких цветных полосках зашифрованы и приметы и характеристики раскаленных топок вселенной.

Третий конкурент — астрофотометрия. Область невероятно тонких измерений, сложных и запутанных рассуждений о причинах того или иного вида свечения. Именно методы астрофотометрии позволяют разделить все звезды по их кажущемуся блеску на группы (сейчас эти группы называются звездными величинами) и навести хоть какой-то порядок в небесном хаосе, ввести первую классификацию.

Самым современным подразделом астрофизики считается ее теоретическая часть.

Теоретики изучают строение звезд, звездные атмосферы и даже физику процессов, происходящих в недрах раскаленных гигантов. Они исследуют самые главные, коренные процессы, лежащие в основе всего мироздания. И при этом — поди проверь их выводы. Поставь звезде градусник или расковыряй серединку. Черная зависть гложет астрофизиков-практиков, когда они уверяют, что теоретики чем-то смахивают на шарлатанов. Обвиненные в этом не обижаются. Успехов у них так много, что в астрофизике вырисовывается новый раздел, грозящий отколоться в самостоятельную отрасль науки. Этот раздел носит название Космической физики. Это уж совсем фантастическая наука. Ведь никакая физика невозможна без эксперимента. А тут… Лаборатория — вселенная, а объекты опытов — звезды. Как ни странно, но все именно так. И, как автор надеется показать дальше, самые фантастические гипотезы теоретиков находят свое подтверждение в работах космических физиков. Любопытно.

Радиоастрономия началась с шума. Конечно, с радиошума, который впоследствии перерос во всеобщий.

Примерно в 1928 году дирекция американской фирмы «Белл», обеспокоенная грозовыми помехами трансатлантической радиотелефонной связи, поручила молодому, только что окончившему университет инженеру Карлу Янскому исследовать эти помехи. Энергичный парень горячо принялся за дело. Прежде всего следовало поискать направление, где скрывался источник помех, досаждающий клиентам и снижающий дивиденды акционеров.

Громоздкая деревянная конструкция, вращающаяся на автомобильных колесах, — так выглядела первая направленная система Янского — энергично рыскала своими антеннами по небу. И хотя ее приходилось во время эксперимента толкать вручную, в конце 1932 года молодой инженер подал в совет директоров фирмы доклад не только с указанием источника, но и с первым объяснением механизма явления.

Открытие было оформлено вполне в американском духе. О нем писали газеты, подавая как сенсацию. Шумы и трески транслировались по радио. И люди слушали их так же серьезно, как слушают музыку.

Чем объяснить такое внимание к открытию в эпоху, когда любые научные интересы были весьма далеки от центра внимания мировой общественности? Прежде всего тем, что первый источник максимальных помех оказался расположенным… в направлении центра Галактики, второй же — прямо в противоположной области неба. Шипение и треск оказались космического происхождения. А внеземные новости всегда пользовались популярностью у широкой публики.

Но публика есть публика. В науке она погоды не делает. Поговорили, поахали — и забыли. Астрономы же вообще повели себя странно. Они даже говорить на эту тему не стали. Просто не обратили внимания на открытие американского инженера. Одни из них не были знакомы с радиотехникой и потому не доверяли ей; другие не удостоили новость вниманием по врожденной консервативности. Директора фирмы тоже успокоились. Раз помехи создаются космосом — людям делать нечего. Этого не поправишь.

Лишь один человек в мире увлекся свистами и шипением, доносившимися из просторов вселенной. Это Гроут Рибер — страстный радиолюбитель-коротковолновик. Через пять лет после опубликования результатов работ Янского Рибер по своим чертежам и на собственные средства построил антенну — 9¹/₂-метровое параболическое зеркало из жести — и несколько высокочувствительных приемников.

Весной 1939 года Гроут Рибер приступил к наблюдениям космического радиоизлучения на волне 167 сантиметров возле собственного дома в Уитоне, штат Иллинойс. К 1944 году он составил первую в истории карту радионеба в области, занятой Млечным Путем. Так родилась радиоастрономия.

Во время второй мировой войны космическое радиоизлучение само взяло ученых за шиворот. По странам, охваченным борьбой с фашизмом, стали распространяться радарные установки как средство борьбы с авиацией противника. Повысилась чувствительность приемников. И тогда то из одного, то из другого округа ПВО стали поступать секретные сообщения о периодических сильных помехах, срывающих работу радаров. Сначала это приписывали действию таинственной «противолокации» врага. Но скоро выяснилось, что источником помех служит… Солнце, которое особенно мешало в периоды возникновения на нем пятен.

Обычно войны малоурожайны теоретическими открытиями. Это скорее время максимального напряжения практических способностей людей. Но бывает иногда и наоборот. В 1944 году в оккупированной Голландии немцы, естественно, отобрали у астрономов большую часть оборудования и тем самым обрекли их на сугубое теоретизирование. Как-то весной директор Лейденской обсерватории профессор Оорт предложил молодому астроному Ван де Хюлсту провести коллоквиум по недавно опубликованной статье Рибера.

Ван де Хюлст изучил структуру атомов водорода — распространенного элемента во вселенной — и сделал вывод, что при некоторых условиях эти атомы могут излучать радиоволны длиной 21 сантиметр.

Идею Ван де Хюлста спустя четыре года обосновал и развил теоретически советский радиоастроном И. С. Шкловский, а в 1951 году предсказанное радиоизлучение водорода было почти одновременно открыто в Америке, Голландии и Австралии. Радиоастрономия стала ведущим разделом современной науки.

До сих пор считается, что человек с нормальным зрением должен видеть невооруженным глазом на небе обоих полушарий до шести тысяч звезд. Но возьмите хотя бы театральный бинокль, и число светящихся точек резко увеличится. При этом в космосе мало звезд-одиночек. Большинство, как правило, входит в системы, подчиняющиеся общим законам. Сравнивая особенности отдельных звезд и систем друг с другом, астрономы выводят эти общие законы. А предмет, объединяющий клан серьезных людей, занятых обобщениями, называется Звездной астрономией. Она стоит отдельно, предваряя вход в отделы Космогонии и Космологии.

Вы наверняка слышали выражения «старая звезда», «молодая звезда». У звезд есть возраст — значит, они не вечны. Звезды рождаются, проходят длинный путь и умирают, израсходовав энергию. Проблемы происхождения и развития небесных тел как раз и изучает космогония. Несоразмерности жизни человека и звезды космогонисты ловко обходят при помощи сложных математических доказательств. И конечно, совсем не их вина, что именно в этой отрасли древней науки скопился наиболее обширный архив всевозможных спекуляций: от библии и до гипотезы Хойла — Фаулера.

Еще более умозрительной является космология — наука о вселенной как о едином связанном целом. Ее как-то даже неудобно называть разделом астрономии, настолько она величественна. «Ветер вечности» дует на ее бесконечных просторах, и мы еще не раз встретимся с ним лицом к лицу в последующих главах.

Примерно до середины сороковых годов нашего столетия единственным источником астрономической информации являлся свет. Собственный свет далеких звезд и отраженный от планет и комет, он содержал в себе все сведения о чужих мирах. И люди, хоть и не были уверены в природе света, научились неплохо пользоваться этим даровым носителем информации.

Незнание истинной природы света не помешало человечеству построить множество оптических приборов. Часть из них составляет астрономический арсенал, с которым автор и имеет желание познакомить своего читателя.

Телескоп-рефрактор — самая древняя конструкция оптического прибора. Глубины, питавшие первых изобретателей, до сих пор еще не раскопаны историками, и существует множество вариантов ответов на вопрос: кто же самый первый?

Упоминания о возможности сочетания линз для целей увеличения можно найти еще в сочинениях английского философа Роджера Бэкона, жившего в XIII веке. Однако ему даже в голову не приходило приложить плоско-выпуклую чечевицу к глазам. Он лишь советует накрывать предмет линзой, чтобы лучше его видеть. Святая простота!

Пропагандируя экспериментальный метод в своих сочинениях, Бэкон не очень заботился об отделении истины, проверенной опытом, от предположений и фантастических планов. Он пишет: «Таким образом, увеличивая зрительный угол, мы будем в состоянии читать мельчайшие буквы с огромных расстояний и считать песчинки на земле…»

К сожалению, следом за многообещающим XIII веком пришел страшный своей пустотой и парализованностью мысли век XIV. Наиболее выдающиеся усовершенствования этой эпохи касаются лишь орудий пытки да методов ведения инквизиторского допроса. Братья «монаси» весьма преуспели в многотрудных заботах о душах паствы своей.

Вновь упоминание о видении на расстоянии появляется лишь тремя столетиями позже. Сначала тоже как принципиально возможное действие в труде итальянского врача Фракастро из Вероны. А потом и в качестве описания результатов пользования несколькими стеклами для рассматривания удаленных предметов. Это описание впервые появилось в «безумнейшей из книг» Джамбатисты делла Порта, вышедшей под названием «Натуральная магия» в 1558 году.

Историки примечательно характеризуют этого человека: «Полудилетант, полуученый и в изрядной степени шарлатан».

В пятнадцатилетнем возрасте Порта издает этот обширный труд, в котором свалены в одну кучу как истинные физические события, так и совершенно невероятные вещи, суеверия и нелепости. И, несмотря на такое смешение правды с вымыслом, книга его сыграла весьма значительную и прогрессивную роль. Ее читали так жадно, как не читают сегодня нашумевший роман.

И все-таки настоящего телескопа еще не было. Зрительная труба, если ею и обладал Порта, должна была увеличивать слишком мало, ибо не в характере автора «магии» умолчать об открытиях, которые он мог бы сделать на небе.

В 1608 году Генеральным Штатам Голландии одновременно было предъявлено несколько требований от оптиков о выдаче патента на зрительную трубу. Однако ни одно из них не было удовлетворено.

Вместо патента правительство предложило гонорар за сделанные инструменты.

Слухи о возможности создания хороших зрительных труб быстро распространяются по Европе и попадают в Италию. Люди начинают увлекаться шлифованием линз. И наконец, Галилей направляет сделанную собственными руками трубу на небо. Телескоп-рефрактор был изобретен!

С незапамятных времен люди вели астрономические наблюдения невооруженным глазом. Инструменты предназначались в основном для измерения углов. С 1609 года наступает новый этап.

Примерно в это время Галилей писал в «Звездном вестнике»:

«Тому назад около десяти месяцев дошел до нас слух, что каким-то голландцем устроен инструмент, благодаря которому предметы, находящиеся на далеком расстоянии, кажутся как бы близ нас помещенными и могут быть рассматриваемы с ясностью. Действие этого удивительного снаряда подвергнуто было многим опытам, достоверности которых одни верили, другие нет. О том же самом несколько дней спустя известил меня письмом благородный галл Яков Бадовер из Лютеции. Все это так заинтересовало меня, что я посвятил все свои труды на изыскание научных начал и средств, которые делали возможным устройство инструмента подобного рода, и скоро нашел желаемое, основываясь на законах преломления света».

В августе 1609 года Галилей принес в дар венецианскому дожу свой первый телескоп «как инструмент, полезный для употребления на суше и на море». С этого момента начинается «новая эра оптической астрономии».

Интересно отметить быстрое распространение зрительных труб по всему миру. В дошедшей до нашего времени «Расходной книге денежной казны» русского царя Михаила Федоровича за 1614–1615 годы есть запись о том, что купец московский Михайло Смывалов привез из-за границы царю «трубочку, что дальное, в нее смотря, видитца блиско».

В музеях нашей страны до сих пор хранится большое количество зрительных труб не только иностранного, но и отечественного производства, снабженных такими именами мастеров, как Нартов, Кулибин и Беляев. Увлекались изготовлением подобных инструментов и Петр I, и Брюсс, и Ломоносов. Русские традиции строительства оптических приборов имеют многовековую давность. Не на пустом месте возник проект величайшего в мире телескопа, подаренного ленинградцами Советской стране в день ее пятидесятилетнего юбилея.

Но об этом еще речь впереди.

Самый большой в мире телескоп-рефрактор установлен в 1897 году в Йеркской обсерватории университета в Чикаго (США). Его диаметр D = 102 сантиметра, а фокусное расстояние — 19,5 метра. Представляете, сколько места ему надо в башне!

Главными характеристиками рефрактора являются:

1. Собирательная способность — то есть способность обнаруживать слабые источники света.

Если учесть, что человеческий глаз, собирающий лучи через зрачок с диаметром d примерно 0,5 сантиметра, в темную ночь может заметить огонек спички за 30 километров, то легко подсчитать, во сколько раз собирательная способность 102-сантиметрового рефрактора больше, чем у глаза.

Значит, любая звезда, на которую направлен 102-сантиметровый рефрактор, кажется в сорок с лишним тысяч раз ярче, чем если бы наблюдать ее без всякого инструмента.

2. Следующей характеристикой является разрешающая способность телескопа, то есть свойство инструмента воспринимать раздельно два близко расположенных объекта наблюдения. А так как расстояния между звездами на небесной сфере оцениваются угловыми величинами (градусы, минуты, секунды), то и разрешающая способность телескопа выражается в угловых секундах. Так, например, разрешающая способность йеркского рефрактора примерно равна 0,137 секунды.

То есть на расстоянии в тысячу километров он позволит свободно разглядеть два светящихся кошачьих глаза.

3. И последняя характеристика — увеличение. Мы привыкли к тому, что существуют микроскопы, увеличивающие предметы во много тысяч раз. С телескопами дело обстоит сложнее. На пути к четкому увеличенному изображению небесного тела стоят воздушные вихри атмосферы Земли, дифракция света звезд и оптические дефекты. Эти ограничения сводят на нет усилия оптиков. Изображение размазывается. Так, несмотря на то, что увеличение можно сделать и большим, как правило, оно не превышает 1000. (Кстати, о дифракции света — это явление связано с волновой природой света. Заключается оно в том, что светящаяся точка — звезда наблюдается в виде пятна, окруженного ореолом ярких колец. Это явление ставит предел разрешающей способности любых оптических приборов.)

Телескоп-рефрактор чрезвычайно сложное и дорогое сооружение. Существует даже мнение, что рефракторы очень большого размера вообще не практичны из-за трудностей при их изготовлении. Кто не верит в это, пусть попробует подсчитать, сколько весит линза объектива йеркского телескопа, и подумает, как ее укрепить, чтобы стекло не гнулось от собственной тяжести.

Главным недостатком рефракторов всегда были искажения, возникающие в линзах. Трудно получить большую стеклянную отливку совершенно однородной и без единого пузырька и раковины. Всего этого не боятся телескопы-рефлекторы — инструменты, основанные на принципе отражения. Вогнутое зеркало обладает прекрасными увеличительными свойствами. А сделать одну поверхность отливки идеальной куда проще, чем всю линзу.

Принцип отражения давно привлекал оптиков. Но во времена Галилея не умели делать хороших зеркал, да и шлифовать вогнутую поверхность нелегко. И потому отражательные инструменты давали мутные, нерезкие изображения.

«Я полагаю, — писал один из учеников Галилея, математик Бонавентуре Кавальери, в 1632 году, — что они (зеркальные телескопы-рефлекторы) никогда не дойдут до совершенства труб со стеклами…» И оптики продолжали строить длинные трубы, снабжая их линзами.

Но вернемся в старую Англию. 1667 год. В Лондоне только что прекратилась эпидемия чумы. Вернувшегося в Тринити-колледж Ньютона избирают младшим членом колледжа. А год спустя молодой магистр и не очень удачный профессор (Ньютон настолько плохо читал лекции, что студенты предпочитали на них не ходить) строит первую модель все-таки отражательного телескопа с зеркальцем в два дюйма. Телескоп — крошка, лилипут, но, оказывается, в него можно увидеть спутники Юпитера, что позволяют только солидные рефракторы. Окрыленный успехом и одновременно не удовлетворенный первыми результатами, Ньютон строит второй, более крупный прибор. (Кстати, его можно и сейчас видеть в коллекции Лондонского Королевского общества. Непременно посмотрите.)

Свой новый инструмент ученый посылает королю в 1671 году. Своевременный и очень разумный шаг. Вообще вопреки сложившимся легендам Исаак Ньютон вовсе не был лишенным честолюбия ученым-затворником, отнюдь. В течение своей жизни он принимал деятельное участие во многих комиссиях, был хозяином в Монетном дворе. Добрался до парламента. Правда, те же историки утверждают, что в анналах этого последнего учреждения сохранилось упоминание лишь о единственном случае, когда ученый попросил слова. Получив разрешение, Ньютон сказал: «Я прошу закрыть окно, потому что здесь страшно дует». После чего он сел на место и снова замолчал. Достоверность этого факта вряд ли превосходит «яблочный» случай. Но то, что король Карл II не отнесся к подарку безразлично, сомнений не вызывает. Не прошло и четырех месяцев со дня отправления посылки, как Ньютон был избран членом Лондонского Королевского общества. Вы скажете: «Всего-то за телескоп?» Удивляться этому не следует. В те времена телескопы были, пожалуй, самым распространенным хобби среди людей разных классов; так же как знание астрономии — непременным условием для того, чтобы считаться не только культурным, но и просто светским человеком. Мифология, астрономические термины и астрология так глубоко проникли в язык общества XVII века, что человек, незнакомый с этими предметами, мог просто не понять смысла разговора. А обсуждались астрономические проблемы в модных салонах, пожалуй, куда чаще, чем в наши дни на заседаниях астрономических обществ.

А теперь от первого и самого маленького рефлектора перейдем к последнему и самому большому.

ЛОМО—1967—БТА. Что значат эти шифры?

Мы с вами на Ленинградском оптико-механическом объединении. Здесь в сборочных цехах в год пятидесятилетнего юбилея Советской власти родился гигант: самый большой в мире телескоп-рефлектор. Его заводская марка «БТА» означает — «Большой телескоп с азимутальной монтировкой». То есть главная ось инструмента нацелена не как обычно для больших инструментов — параллельно земной оси, а точно в зенит.

Немного конкретных данных, чтобы похвастаться. Ведь такого нет ни у кого! Главное зеркало телескопа имеет диаметр 600 сантиметров! Это почти на целый метр больше американского маунт-паломарского великана, установленного в 1949 году (диаметр его свободного отверстия — 508 сантиметров).

Вес главного зеркала БТА — 42 тонны! А вся шестиметровая труба телескопа «тянет» примерно 280 тонн. Если прибавить платформы, площадки-палубы и такие мелочи, как лифты, электронный мозг, управляющий этой махиной, лаборатории и вспомогательные механизмы, вес телескопа возрастает до 850 тонн. По сути дела, это целый научно-исследовательский комбинат. Тут и фотоаппаратура для съемок небесных объектов и приборы для калориметрических измерений, инфракрасные приемники излучений и гигант спектрограф с дополнительным двухметровым зеркалом. Аппаратура для сложных поляриметрических исследований звезд и телевизионная установка, передающая изображение наблюдаемого объекта на экран центрального пульта управления. В общем чудес удивительного инструмента не перечтешь. В заключение можно упомянуть еще одну характеристику: конструкторы уверяют, что БТА ничего не будет стоить разглядеть спичку, зажженную на расстоянии… тысяч километров. Если перевести эту популяризацию на язык астрономических масштабов, то «радиус действия» нашего телескопа ожидается равным многим сотням тысяч миллиардов миллиардов километров. Ведь разговор идет о сравнении спички с Солнцем. Ученые обнаружат звезды, о существовании которых пока никто и не подозревает.

Отражательный телескоп принципиально не может иметь искажений, возникающих из-за преломления.

(Правда, вместо этого параболические рефлекторы имеют свою собственную аберрацию, которая стоит всех чужих. Речь идет о коме. Если параллельный пучок света падает на вогнутое зеркало рефлектора не прямо, а под некоторым углом, то зеркало не может собрать его в фокусе строго в точку. Вместо этого изображение будет похожим на небольшой кометный хвост. Отсюда и название — кома. Эта аберрация ограничивает угловое поле зрения отражательного инструмента. Так, например, у 508-сантиметрового рефлектора поле зрения всего 10 угловых минут.)

Конструкция же отражательного инструмента и проще и надежнее. Ведь его зеркало можно уложить на опору куда прочнее, чем закрепить линзу рефлектора. Правда, деформация поверхности зеркала за счет теплового расширения стекла в состоянии привести к искажениям даже большим, чем прогиб висящей линзы. Неприятна и проблема обновления зеркала. Алюминиевое или серебряное покрытие чрезвычайно нежно и лет через пять-шесть требует замены. А это означает полный демонтаж установки. Зеркало надо снять, обновить и поставить с ювелирной точностью на место. В противном случае вновь полученные негативы не будут соответствовать предыдущим. И все-таки именно телескопы-рефлекторы — сегодняшний день оптической астрономии. При этом системы и типы их бывают самые различные.

Это тот же отражательный телескоп, но лишенный главного недостатка — аберрации комы. Изобретатель Бернард Шмидт установил перед фокальной плоскостью телескопа тонкую коррекционную пластинку сложной формы. Пластинка заставляет внешние лучи параллельного пучка немного разойтись. Это исключает возможность появления аберрации. Правда, диафрагма, удерживающая корректирующую пластинку, ограничивает световой поток, принимаемый телескопом. А это значительно ограничивает его радиус действия.

К недостаткам камеры Шмидта относится и необходимость увеличивать длину трубы вдвое против обычного рефлектора. (Коррекция производится на двойном фокусном расстоянии.) Есть и еще неприятности у телескопостроителей. Тем не менее инструменты системы Шмидта установлены во многих обсерваториях мира.

Самый крупный из телескопов такого типа — с диаметром зеркала 203 сантиметра — установлен в 1960 году в Таутенбургской обсерватории ГДР.

Примерно в сороковых годах нашего века арсенал древней науки пополнился еще одним новым типом телескопов. Советский оптик член-корреспондент Академии наук СССР Д. Д. Максутов предложил заменить линзу Шмидта, имеющую сложную по форме поверхность, мениском с двумя сферическими поверхностями. Эффект поразительный! Без ухудшения качества изображения длина телескопа снова уменьшилась. Сейчас рефлекторы системы Максутова установлены на ведущих обсерваториях нашей страны.

Но в общем-то каждый инструмент любого типа имеет свои достоинства и свои недостатки.

Богат приборный арсенал современной науки о звездах. И все-таки астрономы недовольны. А чем? Не у них ли лучшая техника современности и заинтересованность сильнейших умов планеты? Не у них ли обсерватории старые и новые? Да еще в горах, в неприступных, удаленных местах, куда одна только дорога обходится в копейку… Но стоп, выслушаем сначала претензии.

Первая жалоба — на недостаток информации.

Ну, милые… Оптическая астрономия, радиоастрономия. Чего еще? Оказывается, не устраивает… Земля! Родная планета, колыбель. На Луну им захотелось. А зачем? Из-за неспокойной земной атмосферы достаются, дескать, крохи. (Вы слышите — они смеют называть крохами то, что тысячелетиями питало гениев.) Может быть, дело не в атмосфере? Впрочем, кажется, вот пошли более убедительные доводы.

Жалуются физики: газовая оболочка, окружающая Землю, обладает чрезвычайно малой прозрачностью. Сквозь атмосферу на Землю попадает ничтожная часть излучения, приходящего из космоса. Если представить себе набор существующих в природе лучей в виде длинной линейки, на которой сверху нанесены длины электромагнитных волн, а внизу — соответствующие этим волнам частоты, то окажется, что используем мы из всего набора пустяк. Недаром известный американский астроном Г. Рессел мечтал: «После смерти все хорошие астрономы попадут на Луну». Что и говорить, на Луне условия наблюдений идеальные. Впрочем, все ли земные возможности исчерпаны?

Снова история нас уводит в конец XVIII и начало XIX века. Это было удивительное время гениальных одиночек, тонких и остроумных людей железной работоспособности. Для них все: труд, отдых, радость, сама жизнь — заключалось в преданности науке. Ни в одной эпохе невозможно найти человека, которому удалось бы совершить открытие так, между прочим. Слава награждает, но за это требует от человека его самого целиком, без остатка, будь он хоть трижды гений.

Итак, снова Англия. Маленькое местечко Слоу близ Виндзора. Здесь с 1783 года живет придворный инструментальный мастер Вильям Гершель — человек удивительной судьбы. Родившись в Ганновере в семье военного музыканта, Вильям унаследовал профессию отца и в семнадцать лет сделался гобоистом ганноверской гвардии. Спустя несколько лет Гершель удрал со службы и, перекочевав в Англию, стал сначала давать частные уроки музыки, а потом поступил на должность органиста в Галифаксе и в Бате.

Молодой органист был довольно видной фигурой в музыкальном мире пуританской Англии того времени. Но не музыка занимала его помыслы. После трудового дня музыканта, продолжавшегося нередко 14 часов, он все вечера свои отдавал изучению математики, языков, оптики и астрономии. Его желание воочию увидеть звезды было так сильно, что он пользовался даже антрактами во время концертов для наблюдений. Трудно представить себе, сколько и когда он отдыхал. После смерти отца он взял к себе сестру Каролину и младшего брата Александра, которые скоро разделили его увлечение астрономией. Брат вместе с ним шлифовал зеркала для телескопа, а Каролина в это время читала вслух, чтобы не пропадало зря время для ума. Сестра стала его ближайшей помощницей, а затем и самостоятельней наблюдательницей ночного неба, причем сделала несколько любопытных открытий.

В 1774 году удивительное семейство изготовило свой первый зеркальный телескоп. За несколько лет упорных трудов Вильям Гершель приобрел не только опыт, но и уверенность в своем увлечении. И 13 марта 1781 года неожиданно в созвездии Близнецов он обнаружил звезду с видимым диском. Сначала принял ее за комету, но вскоре, вычислив почти круговую орбиту, убедился в том, что открыта новая планета. В честь короля он назвал ее «звездой Георга», однако название не укрепилось и планету стали называть Уран. Это открытие сразу выдвинуло «подпольного астронома» в ряды знаменитостей. Король и весь двор убедились, что телескопы «музыканта» не только не уступают, но и значительно превосходят инструменты, установленные в Гринвичской обсерватории и в Виндзоре. Тогда-то и получил Гершель лестное предложение занять пост королевского инструментального мастера. При назначении была забыта сущая безделица — содержание. Оно оказалось столь незначительным, что «мастер» по-прежнему большее время вынужден был отдавать опостылевшей музыке. Правда, в конце концов бедственное положение Гершеля стало известно королю и было исправлено. Для астрономии наступил «золотой век».

Мы еще встретимся с астрономическими открытиями и работами Гершеля. Пока же — небольшое отступление от звезд.

Наблюдая Солнце через различные фильтры, Гершель решил измерить температуру в различных точках солнечного спектра. Для этой цели он пропустил луч через призму и стал передвигать обычный ртутный термометр с зачерненным шариком из области одного цвета в область другого. И вот первое открытие — красный цвет оказался значительно теплее голубого. Чудеса! И второе, еще удивительнее, — термометр продолжает нагреваться, даже будучи вынесенным за пределы красной полосы в темноту.

Ясно, что здесь имел место новый вид излучения — инфракрасное, которое подчинялось тем же законам, что и видимый свет, оставаясь невидимым. И он, Гершель, открыл это!

Новые лучи — еще один язык, на котором вселенная разговаривает с человеком. Нужно только научиться его понимать. Понадобилось более 100 лет, чтобы получить первые настоящие фотографии небесных тел в инфракрасных лучах. Успех был поразительный. На Венере открыт углекислый газ, а на Юпитере — водород.

Инфракрасное излучение стало надежным источником информации астрономов, оно рассказывало о природе атмосфер планет и температуре на их поверхностях. Особенно быстрый прогресс в этой области начался после второй мировой войны. Правда, автор не берет на себя смелость утверждать, что прогресс этот обязан чистой и безусловно мирной науке — астрономии. Слишком привыкла наука XX века питаться крошками со стола Марса. Инфракрасная локация, инфракрасные боеголовки ракет самонаведения…

Выросли и первые барьеры: инфракрасное излучение самой Земли, а главное — атмосферы нашей планеты, поглощающее большую часть приходящих инфракрасных лучей. Все это чрезвычайно мешает наблюдениям. Вот если бы выбраться за ее пределы!

Так и здесь на повестку дня стала выходить проблема внеатмосферной астрономии.

Инфракрасная астрономия не удовлетворила аппетита исследователей. А человек жаден к знаниям. И эта жадность требовала новых источников информации.

Но вот слышатся голоса представителей оптической астрономии. И они недовольны? Человеку на Земле более миллиона лет, и все это время он смотрел на небо глазами. Радовался восходам и грустил с заходами Солнца. Восхищался алмазной россыпью звезд. А они?!

Атмосфера Земли никогда не бывает неподвижной и абсолютно прозрачной. В ней происходит непрерывное движение. Теплые слои перемешиваются с холодными, создают вихри, заставляют звезды мерцать. Стоит ли строить большие, огромные, гигантские телескопы, если вместо четкой картины чужой планеты с ясными деталями дрожащая атмосфера позволяет увидеть только мутное, более или менее яркое пятно с расплывшимися контурами? Каналы, открытые на Марсе Скиапарелли, не разглядеть. И уж тем более ни в один телескоп-гигант, установленный на поверхности Земли, не удастся увидеть ракету, прилунившуюся возле одного из кратеров нашего ночного спутника…

Становится понятной тенденция астрономов забираться в высокогорные районы. Там воздух чище, спокойнее. (И тем более понятны жгучие противоречия, разрывающие тех научных работников, которые вовсе не относятся с ненавистью к комфорту современных городов.)

Ладно, в горы так в горы. Что еще? Пожимают плечами. Спасибо хоть на том, что согласились принять в качестве небольшого подарка ленинградский БТА; согласились, но тут же заметили, что минимальные размеры предмета, которые разглядит этот уникальный прибор на поверхности Луны, будут не менее 60 метров. Так, может, вообще не строить таких гигантских телескопов? Пожалуйста, вместо одного БТА можно всех астрономов, включая и любителей, снабдить персональными портативными приборами типа ньютоновского рефлектора. Ах, нет! Оказывается, большие телескопы им все-таки нужны. Чем крупнее зеркало, тем больше света оно собирает. Тем ярче становятся слабые звезды, тем больше пресловутый радиус действия инструмента. Но вот новое ограничение. Оказывается, построить телескоп больше БТА вообще вряд ли когда-нибудь удастся. Причиной этому… земное притяжение. Шестиметровое зеркало весит 42 тонны! А допустимый прогиб его не должен превышать десятой доли длины световой волны, то есть ⁵/_{100 000} миллиметра. Но ведь зеркало должно еще и передвигаться. М-да, задача… Конечно, можно принять силу тяжести как неизбежное зло. А можно…

Внимательный читатель, конечно, уже давно догадался, к чему клонится весь разговор. Тесно астрономии на Земле. В непрерывной погоне за информацией человечество с вожделением смотрит на ракеты. И примеряет астрономические инструменты к космосу. Забрасывает их на высоту в 20 километров на аэростатах.

Кстати, наши астрономические приборы уже не один раз поднимались на свидание с Солнцем и каждый раз благополучно возвращались на парашюте домой. Всего 20 километров вверх, а картина совершенно иная. И меняется не только вид небесных тел, но и спектр принимаемых электромагнитных колебаний по мере удаления от поверхности Земли становится все богаче и богаче.

Пожалуй, ракетная астрономия — это был бы выход. Нет помех атмосферы — раз. Не мешает сила тяжести — два. А главное — сколько новых источников информации: ультрафиолетовое излучение, рентгеновы лучи, гамма-лучи. Как же обстоят дела с этой гениальной идеей?

Говорить о принципе действия современных ракет вряд ли стоит. В общих чертах он слишком прост. А в деталях настолько секретен, что наивно предполагать увидеть книжку с подробным его описанием на прилавках магазинов.

Скажем лучше так: с запуском первого советского искусственного спутника, прокричавшего из заатмосферного пространства свое «бип-бип», началась эра изучения космоса из космоса (правда, еще в большей степени Земли из космоса, при этом с разными целями, но нас интересует только космос).

Перечислить научные задачи, которые ставятся перед каждым искусственным спутником, поистине невозможно. Ученые всех профессий хищно набрасываются на план очередного запуска, стараясь всеми правдами и неправдами протолкнуть побольше своих приборов. Увы, пока ИСЗ (так сокращенно обозначают искусственные спутники Земли) не обладают вместимостью парохода. А ведь и на этот вид транспорта достать билеты не всегда удается. Оставшимся за бортом приходится ждать следующего. Потом еще раз следующего. Космос моден. И потому сразу понадобился всем без исключения. Это и заставляет забрасывать в пространство все новые и новые спутники.

За несколько лет в пространство, окружающее нашу планету, уже выброшено такое количество железа, что, если бы все его собрать вместе, получилась бы неплохая космическая станция с обсерваторией и всеми удобствами, рассчитанная на экипаж из всех побывавших за пределами атмосферы космонавтов. По данным на август 1969 года, только Советский Союз запустил в околоземное пространство более 290 спутников серии «Космос», это не считая других серий, в том числе «Полет», «Электрон», «Протон», «Молния», автоматических межпланетных станций и космических кораблей разных типов. Вряд ли следует ожидать, что наши соперники — американцы уступят нам в этом.

Однако вывести на орбиту астрономическую обсерваторию, снабженную телескопом, и организовать получение и передачу информации на Земле задача довольно сложная даже для современной техники. Известно, что запуск первой орбитальной астрономической обсерватории, произведенный американцами в апреле 1966 года, постигла неудача. Четыре восьмидюймовых и один шестнадцатидюймовый рефлекторы грохнулись на Землю, превратившись в металлолом.

Трудностей много. Например, обеспечение точной работы механизма слежения. Главная задача его — выдержать неизменным направление телескопа на выбранный объект. Не следует забывать, что даже за пределами большей части атмосферы для фотографий понадобится экспозиция. И чем звезда слабее, тем выдержка должна быть больше. Если же при этом наша обсерватория станет дергаться в разные стороны, то результат будет примерно таким, как если бы вы снимали танцующих твист в полумраке новогоднего бала.

Кроме того, ракетная астрономия не ограничивает себя объемом информации, получаемой уже известными нам способами, то есть информацией, полученной в диапазонах спектра: в видимых лучах, в инфракрасном излучении и радиоволнах. Выход за атмосферу открывает вторую половину спектра электромагнитных колебаний: ультрафиолетовое излучение, рентгеновское, наконец, гамма-лучи.

В 1962 году в космосе был обнаружен первый таинственный источник рентгеновского излучения: не звезда и не туманность. Источник ни на что известное не был похож. А сегодня их открыли уже более десятка.

Недавно пришла первая победа — в июне 1966 года самый мощный из этих таинственных «нечто» из созвездия Скорпиона удалось отождествить с быстро меняющейся звездой тринадцатой величины. Не исключено, что это остаток вспышки неизвестной звезды — «Новой», как обычно их называют. Утверждение не вполне достоверное, однако позволяющее сделать вывод о развитии совсем нового раздела древней науки — Рентгеновской астрономии.

Из космоса к нам приходят два типа излучения: нейтральные частицы — фотоны и нейтрино, и частицы, электрически заряженные, — электроны, протоны и т. д. Путь заряженных частиц сложен, они движутся по спиралям, навиваясь на силовые линии магнитных полей в Галактике. Поэтому определить их источник чрезвычайно трудно. Другое дело — нейтрино с колоссальной проникающей способностью. По траекториям движения можно будет проследить место их возникновения — так сказать, «родильный дом» материи. А это значит отыскать главный механизм вселенной.

Источник нейтрино — бурлящее плотное ядро звезды. Свет тоже рождается в ядре в виде высокоэнергичных квантов рентгеновского излучения. Но пока он проберется сквозь неимоверную толщу светила, мало того, что растеряет часть своей энергии, главное — пройдут миллионы лет. А шустрые нейтрино, едва появившись, сразу проскакивают всю глубину звезды, будто это пустынный тракт. В окуляре нейтринного телескопа наше Солнце казалось бы не диском, а крошечной огненной точкой. Спектры нейтрино снабдили бы астрономов сведениями о реакциях в самом центре Солнца из первых рук. Астрономы-экспериментаторы получили бы возможность проникнуть в недра звезд.

Это было бы интересное зрелище. Наблюдатели стали бы смотреть на Солнце не только тогда, когда оно стоит в зените, а когда между дневным светилом и наблюдателем — все тело матери Земли. Это избавило бы исследователей от посторонних помех, так как для нейтрино Земля — ничто!

Нейтринную астрофизику, пожалуй, пока еще ни одна наука не обошла по молодости. У нас в стране первые разговоры о ней начались 10 мая 1960 года, когда на заседании Астрономического совета Академии наук выступили с докладом два ведущих ученых — Б. М. Понтекорво и Д. А. Франк-Каменецкий. Правда, для создания нейтринной астрономии нужно сначала научиться ловить сами частицы.

К сожалению, поймать нейтрино пока почти не удается. И жадным физикам и алчным астрономам остается мечтать. Но они упрямы — эти физики с астрономами. И пока суд да дело, допрашивают фотоны, разгадывая древние тайны вселенной. И вот что из этого получается. Только сначала договоримся, что считать фотоном.

Примерно с десятого класса мы знаем о дуализме элементарных частиц — свойстве представать перед нами то в облике частицы-корпускулы, то в виде волны. Путь к объяснению этого феномена с позиций здравого смысла изрядно усеян терниями. Поэтому давайте просто примем к сведению, что «частицы суть волны». Это становится особенно ясно после того, как вы твердо усвоили, что «волны суть частицы».

А теперь, поняв главное, переведем длины волн спектра электромагнитных колебаний в энергии квантов (в энергии фотонов). Так мы получим их целый зверинец.

Фотоны очень высоких энергий (например, гамма-лучи, соответствующие энергиям 10¹² электрон-вольт и выше) не должны нас интересовать вообще. Они слишком энергичны.

По подсчетам астрофизиков, предельное расстояние для путешествующих гамма-квантов с энергией 10¹² электрон-вольт не превышает… миллиарда световых лет. В масштабах звездного мира это загородная прогулка.

Гамма же лучи более низких энергий без особых хлопот пролетают все 13 миллиардов световых лет, отделяющих солнечную систему от видимого «края» вселенной. И каждый такой путешественник-фотон — кладезь премудрости. Только сумей его расспросить, выпытать у него.

Не кажется ли вам, что мы стоим у колыбели еще одного астрономического «ребенка» — Гамма-астрономии? Очень жаль, если не кажется, потому что так оно и есть на самом деле. И первые успехи этого ребенка не заставили себя ждать.

Так мы с вами рассмотрели некоторые вопросы не только истории науки о звездах, но и самой астрономии. Познакомились (шапочно, только шапочно, как и предупреждал автор) с ее основными разделами, инструментами и даже некоторыми методами, поскольку иногда именно метод бывал виновен в возникновении раздела и настойчиво требовал специальных инструментов.

А так как в памяти всех нас еще свежи сообщения о полетах космических автоматических межпланетных станций на Луну, на Венеру и на Марс, то, памятуя, что «лучше раз увидеть, чем сто раз услышать», мы можем сделать вывод.

Начиная с 1957 года астрономия обогатилась новым мощным средством познания, стала ракетной. Следовательно, чтобы представить себе познание и освоение космоса человеком, обе науки — астрономию и астронавтику — теперь приходится рассматривать вместе.