Девять цветов радуги

Фантастическая архитектура малинового пламени протуберанцев не единственная декорация солнечной поверхности. В разных ее местах мы видим темные зияющие впадины, очень похожие на кратеры действующих вулканов, извергающих огонь и вещество из недр Солнца. На Земле мы называем эти впадины солнечными пятнами…»

На фотографиях, приведенных в книге, можно увидеть снимки Солнца, полученные на разных длинах волн, а также четыре последовательных снимка гигантского взрыва на Солнце.

Четыре последовательных снимка гигантского взрыва на Солнце.

От Солнца путь астрономической науки идет к звездам и отдаленным мирам Вселенной — к галактикам. Для их изучения требуются огромные и объединенные усилия ученых всего мира. Чтобы лучше представить объем уже проделанной работы, достаточно сказать, что обследованы и внесены в каталог уже несколько сотен тысяч одних только галактик. Но исследуются ведь не только галактики, но и отдельные звезды. Очень большой интерес для науки представляет изучение межзвездного вещества и газа. Изображение одной из таких газовых туманностей вы можете увидеть на фотографии.

Фотография одной из галактик.

Познакомившись с фотографиями различных объектов астрономических исследований, вернемся снова к инструменту, с помощью которого они были сделаны, — к телескопу. Мы видим, что он позволил ученым добиться очень многого, но отнюдь не всего, чего им хотелось бы. Телескопы вовсе не идеальны и не всесильны. Их совершенству положены пределы, установленные законами оптики и свойствами земной атмосферы.

Так, например, оказывается невозможным поднять увеличение телескопа выше некоторой, сравнительно небольшой величины. И, если кто-либо из читателей полагал, что большие телескопы строятся только для получения больших увеличений, он ошибался. С ростом диаметра объектива максимально возможное увеличение действительно повышается, однако основная цель строительства гигантских телескопов в другом: в том, чтобы увеличить количество собираемого света и тем самым увеличить глубину проникновения в бесконечные дали Вселенной.

Светящаяся газовая туманность.

Предел увеличению телескопа ставит явление дифракции. Оно сказывается тем сильнее, чем меньше диаметр объектива и чем больше увеличение. Практически наилучшее увеличение даже в очень крупных инструментах не превышает 800 раз. В некоторых случаях наблюдатели сознательно прибегают к удвоению и даже учетверению этой цифры, но количество различимых деталей при этом не повышается. Меняются лишь условия наблюдения, что иногда бывает удобнее для работы. Явление дифракции очень хорошо видно на фотографии Сириуса. Лучи, отходящие от этой звезды, являются следствием дифракции света. На самом же деле их нет.

«Острота зрения» телескопа с диаметром зеркала 508 сантиметров в 1200 раз выше, чем у глаза. Это означает, что наименьший объект, форму которого еще можно различить, должен иметь угловой размер не менее 0,05', что на поверхности Луны будет соответствовать линейному размеру 50 метров, а на поверхности Марса — 8 километрам. Можно видеть и меньшие предметы, но форму их определить окажется невозможным: круг, квадрат, прямоугольник или любая другая фигура при этом становятся неотличимыми друг от друга, представляя собой некие расплывчатые пятнышки. Наибольшее полезное увеличение 508-сантиметрового рефлектора, как мы уже говорили, равно примерно 1200, но поле четкого зрения у него очень мало — всего лишь 0,25° в поперечнике; в него не поместится целиком даже Луна.

При чрезмерно большом увеличении наблюдению светил начинает препятствовать явление дифракции. На снимке приведено изображение Сириуса; лучи, расходящиеся в стороны, возникли за счет дифракции.

Предел увеличению ставит и яркость наблюдаемых объектов. При повышении увеличения яркость изображения в телескопе будет падать. Это и понятно — ведь количество фотонов, попадающих в глаз или на пластинку, определяется только яркостью самого объекта, расстоянием до него и диаметром объектива телескопа, но не зависит от увеличения. С ростом же увеличения растет размер изображения, и то же самое количество фотонов должно будет распределиться на большей площади. Следовательно, на каждое зернышко эмульсии или на каждую светочувствительную клетку на сетчатке глаза придется меньшее количество фотонов. Такое падение освещенности фотопластинки или сетчатки при наблюдении объектов малой яркости может оказаться недопустимым[27].

Если первые две причины, ограничивающие увеличение, определялись диаметром телескопа, то есть так или иначе зависели от человека, то третья, весьма существенная причина имеет совсем иную природу и совершенно не подчиняется нашей воле. Эта причина — состояние атмосферы.