Заметим, что стоимость телескопа пропорциональна квадрату его диаметра, а трудности его изготовления (с увеличением диаметра) возрастают в еще большей степени. Поэтому астрономы и оптики стремятся найти принципиально новые оптические схемы[9]).
Еще в 20-х годах текущего века вместо параболического главного зеркала было предложено употреблять гиперболическое. Если и второе зеркало в рефлекторе такого типа сделать гиперболическим, то можно получить большое поле практически неискаженных изображений. Такие апланатические, как их называют, оптические системы бесспорно являются перспективными.
Еще интереснее проекты объединения нескольких телескопов в одну оптическую систему. Для этого изображение светила с помощью телевидения должно быть введено в память ЭВМ, где оно может накапливаться сколь угодно долго. Естественно, что ЭВМ может суммировать изображения от нескольких теле скопов, даже если они установлены на разных обсерваториях. Подобные устройства в некоторых проектах оказываются равноценными однозеркальному рефлектору с диаметром 100 метров! Если такие системы войдут в строй в ближайшее время, к концу века нам станут доступны объекты 30-й звездной величины, то есть, иначе говоря, радиус изучаемой нами части Вселенной увеличится в 10 раз!
Еще в прошлом веке астрономы начали строить обсерватории на вершинах гор, где воздух чище, спокойнее и изображения светил гораздо лучше, чем на уровне моря. Будущие оптические телескопы, несомненно, будут устанавливаться в районах с отличным астроклиматом, то есть с атмосферными условиями, максимально благоприятными для астрономических наблюдений.
Наземная оптическая астрономия далеко еще не сказала свое последнее слово. По-прежнему большие оптические телескопы выгоднее устанавливать на Земле, чем выводить на космические орбиты. Земные обсерватории будут успешно служить науке по крайней мере еще много десятилетий.
РАДИОТЕХНИКА И КОСМОС
«Современная радиоастрономия использует
самые чувствительные приемники и самые
большие антенные системы. Радиоастрономия
ценна прежде всего потому, что она существенно
обогатила наше представления о Вселенной».
И. С. Шкловский
Зарождение радиоастрономии
Декабрь 1931 года… В одной из американских лабораторий ее сотрудник Карл Янский изучает атмосферные помехи радиоприему. Нормальный ход радиопередачи на волне 14,7 м нарушен шумами, интенсивность которых не остается постоянной.
Постепенно выясняется загадочная периодичность — каждые 23 часа 56 минут помехи становятся особенно сильными. И так изо дня в день, из месяца в месяц.
Впрочем, загадка быстро находит свое решение. Странный период в точности равен продолжительности звездных суток в единицах солнечного времени. Яснее говоря, через каждые 23 часа 56 минут по обычным часам, отсчитывающим солнечное время, земной шар совершает полный оборот вокруг оси, и все звезды снова возвращаются в первоначальное положение относительно горизонта любого пункта Земли.
Отсюда Янский делает естественный вывод: досадные помехи имеют космическое происхождение. Какая-то таинственная космическая «радиостанция» раз в сутки занимает такое положение на небе, что ее радиопередача достигает наибольшей интенсивности.
Янский пытается отыскать объект, вызывающий радиопомехи. И, несмотря на несовершенство приемной радиоаппаратуры, виновник найден. Радиоволны исходят из созвездия Стрельца, того самого, в направлении которого находится ядро нашей звездной системы — Галактики.
Так родилась радиоастрономия — одна из наиболее увлекательных отраслей современной астрономии.
Первые пятнадцать лет радиоастрономия почти не развивалась. Многим было еще не ясно, принесут ли радиометоды какую-нибудь существенную пользу астрономии.
Разразившаяся вторая мировая война привела к стремительному росту радиотехники. Радиолокаторы были приняты на вооружение всех армий. Их совершенствовали, всячески стремились повысить чувствительность, вовсе не предполагая, конечно, использовать радиолокаторы для исследования небесных тел.
Советские ученые академики Л. И. Мандельштам и Н. Д. Папалекси теоретически обосновали возможность радиолокации Луны еще в 1943 году.
Это было первое радиоастрономическое исследование в Советском Союзе. Два года спустя (в 1946 году) оно было проверено на практике сначала в США, а затем в Венгрии. Радиоволны, посланные человеком, достигли Луны и, отразившись от нее, вернулись на Землю, где были уловлены чувствительным радиоприемником.
Последующие десятилетия — это период необыкновенно быстрого прогресса радиоастрономии. Его можно назвать триумфальным, так как ежегодно радиоволны приносят из космоса удивительные сведения о природе небесных тел.
Радиоастрономия использует сейчас самые чувствительные приемные устройства и самые большие антенные системы. Радиотелескопы проникли в такие глубины космоса, которые пока остаются недосягаемыми для обычных оптических телескопов. Радиоастрономия стала неотъемлемой частью современного естествознания. Перед человечеством раскрылся радиокосмос — картина Вселенной в радиоволнах.
Каждая наука изучает определенные явления природы, используя свои методы и средства. Для радиоастрономии объектом изучения служит весь необъятный космос, все бесчисленное множество небесных тел. Правда, это изучение несколько одностороннее — оно ведется лишь посредством радиоволн. Но и в таком «разрезе» Вселенная оказывается бесконечно много·? образной, неисчерпаемой для исследователя.
Мы живем в мире волн. Любое тело, будь то книга, ваше тело или звезда, излучает энергию в форме электромагнитных волн. Человеческий глаз чувствителен далеко не ко всем из них. Лишь ничтожная доля электромагнитных волн, попадая на сетчатку глаза, вызывает ощущение света. Но и этой доли оказывается достаточно, чтобы наполнить земной шар сиянием солнечного света и гаммой всевозможных красок, Быть может, наша ограниченность в восприятии электромагнитных волн есть благодетельная забота о нас самой природы. Ведь если бы человек воспринимал все излучения, существующие в природе, не был ли бы он подавлен их бесконечным многообразием?
Как бы там ни было, но человеческому глазу доступны лишь те электромагнитные волны, длина которых заключена в пределах от 400 до 760 миллимикрон. Разлагая трехгранной стеклянной призмой белый солнечный луч на составные части, мы получаем спектр — радужную полоску, в которой представлены все цвета, доступные глазу.
Хорошо известно, что по обе стороны видимого спектра располагаются области невидимых излучений. Таковы ультрафиолетовые лучи с длиной волны меньше 400 миллимикрон. Они обнаруживают свое существование по-разному. В жаркий солнечный день некоторые из них вызывают загар на нашей коже. Те же лучи сильно воздействуют на эмульсию обычных фотопластинок, оставляя на ней хорошо видимые следы. К ультрафиолетовым лучам примыкают рентгеновы лучи, широко используемые в медицине. Наиболее коротковолновые из известных излучений, так называемые гамма-лучи, выделяются при радиоактивном распаде. Их энергия весьма велика и они очень опасны — мощное гамма-излучение может породить мучительные явления лучевой болезни.
За красной границей видимого спектра лежит область невидимых инфракрасных лучей. Некоторые из них, с длиной волны значительно меньше одного сантиметра, способны заметно нагреть наше тело, и потому их иногда называют тепловыми лучами. Когда вы подносите руку к раскаленному утюгу и на каком-то расстоянии чувствуете его тепло, в этот момент ваша рука подвергается действию именно этих инфракрасных, «тепловых» лучей.
За инфракрасными лучами следуют радиоволны. Их длины измеряются миллиметрами, сантиметрами, дециметрами и метрами.
Несмотря на количественные и качественные различия, перечисленные излучения — от гамма-лучей до радиоволн — обладают одним общим свойством: все они имеют общую природу, являясь электромагнитными волнами.
Благодаря общности природы всем электромагнитным волнам свойственны, например, такие процессы, как одинаковая скорость распространения, отражение и преломление, поглощение и рассеяние. Радиоволны, как и лучи видимого света, могут складываться друг с другом, то есть, говоря языком физики, интерферировать. В некоторых случаях можно наблюдать дифракцию радиоволн, или «огибание» ими предметов, размеры которых сравнимы с их длиной.
Замечательно, что всякое нагретое тело излучает электромагнитные волны всевозможных длин. Отложив по горизонтальной оси графика длины волн, а по вертикальной оси величины, характеризующие интенсивность излучения, то есть излучаемой энергии для дайной длины волны, можно получить, как говорят физики, распределение энергии по спектру данного тела.
