Так судьба соединила в одном открытии богатого бизнесмена и паренька из бедной семьи, одинаково увлеченных астрономией.
6. Расширяя диапазоны
Лучи видимого света – не единственные вестники из космических глубин. Космос пронизан и другими видами электромагнитных излучений. Это радиоволны, инфракрасное, ультрафиолетовое, рентгеновское и гамма-излучение. Все эти излучения, а также частицы космических лучей (протоны, электроны, нейтрино) и открытые в 2016 году гравитационные волны, несут ценнейшую информацию о физических явлениях во Вселенной.
Ещё в конце XIX века учёные предполагали, что радиоволны, отличающиеся от видимого света только частотой, также должны излучаться небесными телами, в частности Солнцем. Радиоастрономия как наука берёт своё начало с экспериментов американского радиоинженера Карла Янского, проведённых в 1931 году.
Янский работал в компании «Белл Телефон» и изучал помехи в радиотелефонной связи. Используя направленную антенну, он заметил, что бумажные самописцы записывает повторяющийся сигнал неизвестного происхождения. Поскольку сигнал достигал максимума примерно каждые 24 часа, Янский сперва заподозрил, что источником помех было Солнце, пересекающее поле зрения его направленной антенны. Однако анализ показал, что этот период не был точно равен солнечным суткам (24 часа), а равнялся 23 часам и 56 минутам. Янский обсудил загадочное явление со своим другом, астрофизиком Альбертом Мелвином Скелеттом, который заметил, что время между сигнальными пиками – это точная длина звездных суток[13], а значит, источник следовало искать среди «неподвижных» астрономических объектов – звезд, туманностей, галактик. Сравнивая свои наблюдения с оптическими астрономическими картами, Янский в конце концов пришел к выводу, что сигнал достигает пика, когда его антенна направлена на центральную часть Млечного Пути в созвездии Стрелец.
Карл Янский использовал рамочную антенну с очень широкой диаграммой направленности – около 30 градусов. Он не мог составить подробную карту радионеба, да и в целом результаты его исследований в то время не привлекли внимания ни астрономов, ни радиоинженеров. В 1938 году он прекратил исследования, связанные с космическим радиоизлучением, и продолжал заниматься изучением радиопомех и распространения радиоволн в земной атмосфере, а также разработкой микроволновой радиоаппаратуры. Но идею подхватил другой американский радиоинженер и любитель астрономии – Гроут Ребер.
Открытие Янского заинтересовало его настолько, что он попытался устроиться на работу в компанию «Белл», где тот работал. Но дело было во время Великой депрессии, и свободных рабочих мест в компании не было.
Карл Янский
Летом 1937 года Ребер начал сооружение собственного радиотелескопа на заднем дворе в Уэтоне (штат Иллинойс). Радиотелескоп Ребера был значительно более совершенен технически, чем у Янского. Его параболическая антенна была сделана из листового металла и имела в диаметре 9 метров, фокусируя сигнал на приемнике, укрепленном в 8 метрах над «тарелкой». Это сооружение было установлено на меридианной монтировке, то есть могло поворачиваться только вверх или вниз, следовательно, чтобы поймать тот или иной участок неба, нужно было ждать, когда вращение Земли «подведет» его в область, доступную телескопу. Строительство было завершено в сентябре 1937 года.
Первый приемник Ребера работал на частоте 3300 МГц и не смог обнаружить сигналы из космоса, как и его второй, работающий на частоте 900 МГц. Наконец, в 1938 году, третья попытка на частоте 160 МГц оказалась успешной, подтвердив открытие Янского. В 1940 году у Ребера вышла первая профессиональная публикация в астрофизическом журнале. В дальнейшем он направил свое внимание на создание радиочастотной карты неба, которую завершил в 1941 году и продолжил в 1943 году. В это время он опубликовал результаты своей работы (значительные по объему). Они послужили одной из причин «взрыва» развития радиоастрономии сразу после Второй мировой войны. (Второй причиной стало общее повышение технического уровня радиолокационных систем в условиях военного времени.) Опубликованные Ребером контурные карты, показывающие яркость неба в радиодиапазоне, впервые выявили существование радиоисточников, таких как Лебедь А и Кассиопея А.
Гроут Ребер
Своими открытиями Янский и Ребер вывели астрономию на новый уровень развития. Радиодиапазон электромагнитного спектра огромен по сравнению с оптическим. Те космические объекты, которые мы наблюдаем в оптическом диапазоне – Солнце, звезды, планеты, галактики, туманности – излучают и радиоволны. Широта спектра радиодиапазона дает широкие возможности наблюдения и изучения этих объектов космоса в разных спектральных линиях. На разных частотах радиодиапазона может быть получена совершенно разная, очень ценная информация о физических процессах, происходящих в данном объекте.
Радиоволны хорошо проникают сквозь межзвездную среду, космическую пыль и поэтому приходят к нам из таких районов космоса, откуда видимый свет дойти не может. Благодаря этому радиотелескопы позволили астрономам заглянуть в самые потаенные уголки Вселенной, недоступные оптическим телескопам.
Кроме того, источниками космического радиоизлучения, как правило, бывают объекты, где происходят активные физические процессы. Именно они представляют наибольший интерес для изучения строения и развития материи во Вселенной. Не случайно с помощью радиоастрономии удалось обнаружить множество неизвестных прежде космических объектов, в том числе источники чудовищных энергий – квазары и сверхплотные нейтронные звезды – пульсары.
Радиотелескоп Ребера
Еще одно преимущество радиоастрономии: при наблюдениях в диапазоне длин волн от 30 м до 1 см погода и атмосфера практически не влияет на прохождение радиосигнала. Наблюдения можно проводить в любое время суток. Разрешающая способность наземных оптических телескопов ограничена турбулентностью атмосферы и составляет немногим более 1 угл. сек. Радиотелескоп, работающий в режиме радиоинтерферометра со сверхдлинной базой, то есть входящий в систему, отдельные телескопы которой разделены расстояниями до сотен тысяч км (если радиотелескоп установлен на космическом аппарате), может иметь разрешение 0,0001 угл. сек.
Также большая широта спектра радиодиапазона увеличивает вероятность принять сигнал от инопланетных цивилизаций – поиском подобных сигналов, в частности, занимаются в радиоастрономических обсерваториях, в том числе и в любительских по программе SETI.
Глава IV
Несущие науку людям
С середины XIX века начинается расцвет научно-популярной литературы. Великие просветители – Вольтер, Дидро, Руссо – жили веком ранее, но то, что происходило, было непосредственным результатом их работы. Книги и научные знания становятся доступны самым широким слоям населения. Появляются люди, считающие главным делом своей жизни распространение и популяризацию научных знаний. Немало среди них и популяризаторов астрономии. Вспомним несколько имен, которые, помимо всего прочего, интересны еще и тем, что тоже могут считаться астрономами-любителями.
Камиль Фламмарион
1. Влюбленный в поэзию неба: Камиль Фламмарион
С раннего детства он был влюблен в небо. Два раза мальчику удалось увидеть солнечные затмения. После второго из них (ему было тогда 9 лет) он обратился за разъяснениями к учителю и, получив от того достаточно сложную для своего возраста книгу по космографии (так тогда называлась научная и учебная дисциплина, изучающая устройство Вселенной в целом), переписал ее с первой страницы до последней, чтобы хоть что-то запомнить и понять!
Конец ознакомительного фрагмента.
Сноски
1
См. главу «Луна и ее наблюдения».
2
Эклиптика – воображаемая линия, по которой проходит видимый годичный путь Солнца по небесной сфере (см. главу «Общие рекомендации начинающему наблюдателю).
3
См. главу «Общие рекомендации начинающему наблюдателю.
4
Объектив – часть телескопа (линза, зеркало или система линз или зеркал), собирающая свет от объекта.
5
