Книга: Извечные тайны неба

От телескопов-карликов к телескопам-гигантам

От телескопов-карликов к телескопам-гигантам

Небесная механика, ведущая свое начало от Кеплера и Ньютона, – теоретическая дисциплина, стоящая на стыке астрономии, механики и математики. Это первое из новых направлений астрономических исследований, первый молодой побег, который вырос на могучем дереве древней астрономии. Дав жизнь небесной механике, классическая астрономия продолжала идти своей столбовой дорогой. В ее задачи входили точные позиционные измерения, наблюдения редких небесных явлений, создание общей теории происхождения, эволюции и современного строения Вселенной.

После открытий Галилея становится ясно, что для изучения неба нужно строить большие телескопы. В более крупный телескоп есть надежда обнаружить более редкие и более удивительные явления.

Строительство крупных телескопов увлекло выдающегося польского астронома-наблюдателя Яна Гевелия. Сын богатого гданьского купца-пивовара, человек обеспеченный и уважаемый, Ян Гевелий до конца жизни успешно сочетал свою купеческую деятельность с интенсивными астрономическими наблюдениями.

В 1641 г. в Гданьске, на Кожевенной улице, на крышах трех принадлежавших ему вблизи ратуши домов Гевелий оборудовал собственную обсерваторию.

Гевелий в избытке обладал качествами, столь необходимыми астроному: у него было превосходное острое зрение, он отлично рисовал, умел обрабатывать и дерево, и стекло, и металл, был хорошим гравером. Умелым помощником в его работе оказалась жена.

Гевелий занимался постройкой секстантов, квадрантов и других угломерных инструментов, в основном по образу и подобию инструментов Тихо Браге. Но по мере роста интереса к астрономии он переключился и на создание телескопов. Начав с небольших труб 2-4 м длиной, Гевелий со временем, совершенствуя технику изготовления, сумел довести размеры своих телескопов до 10-20 м. Крупнейший из телескопов Гевелия не поместился в его обсерватории на Кожевенной улице, и этот инструмент пришлось установить за городом, укрепив на специальной мачте высотой в 30 м. Труба этого телескопа достигала 45 м.

Гевелий, подобно Галилею, использовал в качестве объектива своей трубы линзу – двояковыпуклое стекло вроде тех, которые вставляют в очки. Такие линзовые телескопы называют телескопами-рефракторами.

Гевелию удалось довести телескопы-рефракторы до очень больших размеров и благодаря этому добиться довольно больших увеличений при удовлетворительном качестве изображений.

Но он никак не мог расширить возможности своих телескопов для наблюдений слабых объектов.

У человека и у животных (обычно это хорошо заметно у кошек), когда они находятся в темноте, зрачок расширяется. Путем расширения зрачка живой организм регулирует количество поступающего в глаз света. Чем слабее источник света, тем больше должна быть рабочая поверхность зрачка.

Объектив телескопа – это большой искусственный зрачок. И чем больше поверхность объектива, тем с большей площади собирает он свет и тем более слабые источники света могут быть обнаружены при помощи телескопа.

Создание больших линзовых телескопов сопряжено с непреодолимыми техническими трудностями. Но сравнительно быстро астрономы осознали, что есть иной подход к проблеме. В качестве объективов могут использоваться вогнутые зеркала. А изготовление больших вогнутых зеркал – дело значительно более простое, чем изготовление таких же линз. Телескопы с зеркальными объективами носят название отражательных телескопов, или телескопов-рефлекторов.

Небольшие телескопы-рефлекторы мастерил в своей домашней лаборатории уже Ньютон. Первые крупные инструменты были изготовлены в конце XVIII в. Пионером в этом деле стал известный английский музыкант, композитор и педагог Вильям Гершель. Музыкантом Гершель оставался до 36 лет, когда понял, что его призвание – астрономия. Он задумал собственными глазами осмотреть все то, о чем писалось в астрономических книгах. Не имея денег для покупки телескопа, Гершель начал строить его сам. Потом построил второй, третий. С каждым разом они становились все больше и лучше. Но Гершель не прекращал совершенствовать их. Бывали случаи, когда он не отрывался от работы по суткам. Его сестра, боясь, как бы он не умер с голоду, кормила его, как ребенка.

Трубы Гершеля не имели такой потрясающей длины, как трубы Гевелия. Но зато у них были огромные объективы, которые позволяли Гершелю наблюдать очень слабые объекты. Самый крупный из зеркальных телескопов Гершеля имел зеркало поперечником 120 см при сравнительно короткой трубе – 12 м. Вверх-вниз он двигался с помощью блоков, а вправо-влево поворачивался на специальной платформе.

До середины XVIII в. астрономам было известно, включая Землю, шесть планет. Открытие, впервые прославившее Гершеля, – седьмая планета, которая не видна простым глазом. Ее назвали Ураном.

Благодаря работам Гершеля из астрономии была выделена еще одна область исследований – звездная астрономия. Этот отдел астрономии занимается изучением строения и развития нашей Галактики и других звездных систем, которое ведется преимущественно статистическими методами.