Удивительная астрономия - Дмитрий Брашнов

То же самое происходит и в космосе. Галактического «дыма» довольно мало, но он ослабляет свечение звезд и даже звездных скоплений настолько, что до сих пор в нашей Галактике найдется не один миллиард звезд, которых астрономы не могут увидеть в мощнейшие телескопы. Более того, человечество никогда ничего и не узнает о затерянных звездах до тех пор, пока в «задымленные» районы Галактики не будут отправлены космические экспедиции.

Ученые провели любопытный эксперимент. Стеклянную пробирку с воздухом заполнили пылью весом в 1 мг. Пыль растрясли так, чтобы она равномерно разлетелась по всему объему. Воздух внутри пробирки кажется прозрачным. Однако замеры с помощью чувствительных лабораторных приборов позволили установить, что этот ничтожный слой пыли ослабляет поток света в 4000 раз!

Такого ослабления света вполне достаточно, чтобы невооруженным глазом человек перестал видеть на небе любую звезду, включая ярчайшие – Сириус, Полярную и др. Используя бинокль, через такой слой пыли удастся разглядеть лишь десяток-другой светил. На наше счастье, в Галактике не так много газопылевых облаков с подобной плотностью вещества.

Между прочим, именно по этой причине дымовая завеса остается непревзойденным способом маскировки, применяемым как людьми на войне, так и животными, спасающимися от хищников. В мире живой природы наиболее известны чернильные мешки головоногих моллюсков: каракатиц и осьминогов.

Чернильный мешок представляет собой особый орган, который вырабатывает красящее вещество. Сжимая мускулы, моллюск сдавливает мешок и выбрасывает часть его содержимого в воду. Чернильные частицы разбегаются по водной толще, окрашивая ее в темно-синий или черный цвет. Облако чернил, растворяясь, полностью скрывает за собой моллюска, позволяя ему уйти от преследователя. Чернильный мешочек каракатицы содержит жалкие граммы красящего вещества с запасом на 6 залпов. И уже одного залпа вполне хватает, чтобы окутать непроглядной мглой объем воды в 5500 литров. Ну а если стреляет гигантский кальмар, то пятно чернил охватывает пространство с поперечником в добрую сотню метров.

Пылевые коконы, в которых рождаются звезды, можно сравнить с чернильными бомбами каракатиц. Большинство новорожденных звезд остаются для астрономов невидимыми по вине материнской туманности. К примеру, в туманности Ориона удалось заметить выбросы из аккреционных дисков протяженностью около двух световых лет. Эти выбросы возникли в процессе зарождения молодых горячих звезд светимостью в 25 раз сильнее солнечной. И тем не менее приборы зафиксировали лишь тепловое излучение из соседних областей туманности. Оно-то и выдает местоположение новорожденных звезд. Их сияние будет скрыто от наших глаз еще долгие миллионы лет.

Но даже в весьма запыленных областях Млечного Пути имеются относительно свободные от космического мусора участки. Астрономы назвали их «окнами видимости», поскольку через такое окно можно свободно наблюдать сверхдалекие звезды и даже другие галактики в миллиардах световых лет от Земли.

Космическая пыль не причиняет человечеству особых неудобств, если не считать тех проблем, которые она создает для астрономов. Ситуация изменится только в далеком будущем, лет через сто, когда земная техника дорастет до создания фотонных ракет и тому подобных скоростных крейсеров для покорения Галактики. Вот тогда-то космонавтам и предстоит столкнуться с сопротивлением космической среды.

Обмахиваясь в жаркий день листком бумаги или веером, каждый из нас замечал, что чем быстрее махать в воздухе широким предметом, тем труднее этот предмет продвигается. Воздух, вроде бы такой проницаемый, становится вдруг преградой, для преодоления которой требуется усилие. Сверхскоростным самолетам уже необходимо придавать обтекаемую форму, поскольку воздушная среда тормозит их с такой же силой, как вода лодку.

Космические газ и пыль нисколько не замедляют полет автоматических межпланетных станций, но ведь и скорость современной техники невелика. Летательные аппараты будущего приобретут двигатели исключительной силы, а значит, столкнутся с сопротивлением межзвездной среды. На скорости, равной скорости света, ракета попросту взорвется, поскольку космический газ станет для нее плотным, словно бетонная стена.

Пример с межзвездным веществом показывает нам, что наблюдения за мировым пространством нередко оказываются довольно простыми. Нужно лишь внимание и умение делать смелые, но вместе с тем точные выводы по поводу того, что видишь на небе. Именно поэтому большое число космических открытий принадлежит вовсе не профессиональным астрономам и не космонавтам, а простым любителям астрономии. В том числе и школьникам. Подробнее об этом – в заключительной главе.

Как астрономы изучают Галактику

Оптический телескоп

Современные профессиональные астрономы располагают богатым арсеналом сложнейших технических средств. И первое из них, которое сразу приходит на ум, – это телескоп , важнейший научный инструмент астрономии, позволяющий получать изображения далеких небесных объектов.

Вообще говоря, под телескопами понимается вся совокупность астрономических инструментов, применяемых для улавливания той лучистой энергии, которая приходит от космических тел, – как видимого света, так и невидимых излучений. Поэтому принято разделять телескопы на ультрафиолетовые (УФ), инфракрасные (ИК), рентгеновские, гамма-телескопы, радио-и оптические телескопы. Самыми ранними из перечисленных инструментов являются, конечно, оптические телескопы , то есть мощные подзорные трубы для приема видимого света.

Трудно поверить, но прародителем оптического телескопа стали обычные очки. Их изобрели арабы в раннем Средневековье. В XIII веке с Востока очки попадают в Европу. Английский философ Роджер Бэкон (1214–1292), любивший ставить физические опыты, живо заинтересовался принципом действия увеличительных стекол в очках. В результате своих экспериментов Бэкон понял, что если правильно соединить два очечных стекла, то из них можно построить устройство как бы для «приближения» расположенных вдали предметов. Философ был уверен, что посредством такого устройства человек окажется «в состоянии усматривать звезды». То есть Бэкон предлагал сконструировать не просто подзорную трубу, но настоящий телескоп для астрономических наблюдений.

Сегодня точно неизвестно, построил ли философ телескоп или же его мечты так и остались неосуществленными. Однако замысел создания зрительной трубы с тех пор уже не давал покоя пытливым умам. В начале XVI века итальянский физик и астроном Дж. Фракасторо (1478–1553) в своей «Звездной книге» привел описание собственных экспериментов с двумя линзами, которые, будучи правильно соединены, позволяли получить увеличенную картинку дальних объектов. Почти одновременно, а точнее в 1509 году, другой знаменитый итальянец – великий художник и инженер Леонардо да Винчи (1452–1519) – составил схему построения телескопа.

Некоторые историки полагают, что Леонардо да Винчи не только выполнил необходимые расчеты для постройки зрительной трубы, но и сконструировал первый, еще очень примитивный телескоп, с помощью которого проводил астрономические наблюдения. Откуда это известно? Дело в том, что в записях Леонардо сохранились описания Луны, содержащие подробности, которые вряд ли можно заметить невооруженным глазом. И тем не менее пока догадка о существовании телескопа Леонардо остается неподтвержденной. Даже если да Винчи или Бэкон создавали зрительные трубы, их изобретения остались тайной для современников и потомков и поэтому никак не повлияли на развитие науки.

Спустя полвека идея создания зрительной трубы из двух стекол широко распространилась среди инженеров и изобретателей Европы. Многими предпринимались попытки соорудить подобное устройство, но более всего преуспел в этом голландский оптик Ханс Липперсгей (1570–1620). В сентябре 1608 он сконструировал зрительную трубу, которую назвал «Смотрящий».

Липперсгей пытался держать свое изобретение в секрете, но не прошло и года, как о чудесной трубе заговорили далеко за границами Голландии. Как мы уже знаем из главы 3, в июне 1609 года Галилео Галилей тоже услыхал о «Смотрящем Голландце», как называлась труба Липперсгея в Италии. Галилей не знал в точности, как устроен «Смотрящий», но попытался построить такое же устройство исходя из собственных знаний.

Попытка удалась, и Галилей вошел в историю как ученый, первым наблюдавший в телескоп звездное небо. Свои наблюдения итальянец проводил с 1609 по 1610 год, а о результатах сообщил в «Звездном вестнике». Интересно, что сам Галилей называл свое устройство вовсе не телескопом – этого слова тогда просто еще не знали. Ученый именовал собранную им зрительную трубу «перспективой» или «окуляром». И лишь в 1612 году греческий ученый Демесиани придумал для астрономического инструмента его современное название, которое произвел от двух древнегреческих слов: tele – «вдаль», scopeo – «смотрю».