Разведка далеких планет

Около 1663 г. Исаак Ньютон начал свои знаменитые опыты по отражению и преломлению света, в ходе которых он ясно понял различие между сферической и хроматической аберрацией. Однако он ошибочно полагал, что все вещества обладают одинаковой силой преломления, из чего заключил, что невозможно сделать линзовую систему, свободную от хроматической аберрации. (На самом деле — можно, если использовать линзы из разных сортов стекла.) Сделав такой вывод, Ньютон обратился к зеркальным системам, поскольку лучи любого цвета отражаются от зеркала одинаково. Вообще говоря, зеркальные телескопы предлагались и до Ньютона. Я уже упоминал об идеях Цукки и Мерсенна. Около 1664 г. Джеймс Грегори предложил телескоп с главным параболическим зеркалом и вспомогательным эллиптическим.

Эта схема была свободна не только от хроматической, но и от сферической аберрации. Однако изготовить столь сложные зеркальные поверхности Грегори не смог.

Ньютон разработал методы шлифовки и полировки сложных зеркал. В 1668 г. он построил первый телескоп — рефлектор длиной всего 16 см с параболическим зеркалом диаметром 3,1 см. Упростив схему Грегори, он с помощью маленького плоского зеркала вывел фокус главного зеркала наружу сквозь отверстие в трубе телескопа. Такая конструкция тоже свободна от сферической аберрации. Ньютон делал зеркала из оптической бронзы или спекулума — сплава меди с оловом, имевшего блеск, сравнимый с блеском серебра. К сожалению, этот сплав из‑за присутствия меди быстро тускнеет и требует переполировки. Но его использовали для астрономических зеркал вплоть до 1850 г., когда изобрели метод серебрения стекла.

Таблица 3.1

Открытия спутников планет в XVII‑XIX вв.

Автор открытия	Год	Планета	Спутник	Блеск	Радиус, км
Галилео Галилей,	1610	Юпитер	Ио	5,0m	1822
Симон Марий			Европа	5.3	1561
			Ганимед	4.6	2634
			Каллисто	5.7	2410
Христиан Гюйгенс	1655	Сатурн	Титан	8,3	2 575
Джованни Кассини	1671		Япет	10-12	736
	1672		Рея	9,7	764
	1684		Тефия	10,2	533
			Диона	10,4	562
Вильям Гершель	1787	Уран	Титания	13.9	788
			Оберон	14.1	761
	1789	Сатурн	Мимас	12.9	198
			Энцелад	11.7	252
Уильям Ласселл	1846	Нептун	Тритон	13,5	1353
У. и Дж. Бонд, У. Ласселл	1848	Сатурн	Гиперион	14,4	135
Уильям Ласселл	1851	Уран	Ариэль	13,7	579
			Умбриэль	14,5	585
Асаф Холл	1877	Марс	Фобос	11.3	11
			Деймос	12.4	6
Эдуард Барнард	1892	Юпитер	Амальтея	14,1	83
Уильям Пикеринг	1899	Сатурн	Феба	16,5	107

Рефлектор иной системы, также свободной от сферической аберрации, предложил в 1672 г. француз Гийом Н. Кассегрен, о котором мало что известно. И хотя Ньютон резко критиковал эту конструкцию, она широко используется до сих пор. Главное зеркало в ней параболическое, а вторичное зеркало выпуклое гиперболическое. Свет выходит сквозь центральное отверстие в главном зеркале.

Для XVIII в. характерен быстрый прогресс в изготовлении рефлекторов. Английский оптик Джон Хэдли (Гадлей, 1682–1744) первым использовал оптический метод контроля формы зеркала. Шотландский оптик и астроном Джеймс Шорт (1710–1768) построил множество прекрасных телескопов по схеме Грегори. А Вильям Гершель с помощниками создал в 1789 г. крупнейший по тем временам телескоп с зеркалом диаметром 126 см и фокусным расстоянием 12 м; с этим «Великим 40–футовым» мы уже познакомились в главе 2. Заметим, что в нем впервые было реализовано наблюдение в главном фокусе, смещенном к краю апертуры (система Ломоносова — Гершеля). После изобретения фотографии наблюдение в главном фокусе стало нормой.