Современная астрономия

Телескоп, позволяющий современным астрономам видеть далекие миры, был и остается их главным инструментом. Без его помощи совсем немногое узнали бы мы о тайнах Вселенной. Существуют два основных типа телескопов. В рефракторах используется линза-объектив, которая собирает лучи. В рефлекторе свет собирается с помощью вогнутого главного зеркала. Характеризуя телескоп, астрономы обычно называют диаметр его объектива. В современной астрономии используют, за редким исключением, большие рефлекторы. В течение последних двадцати лет было построено десять гигантских рефлекторов с диаметром объектива от 3 до 6 м. Самыми большими однозеркальными телескопами является установленный в 1948 году на горе Паломар (Калифорния) телескоп с диаметром зеркала 5,1 метров и 6-метровый, установленный на горе Пастухова на Кавказе (Россия) в 1976 году. Вершина потухшего вулкана Маунэ-Кеа (4160 метров) на одном из Гавайских островов — самое высокое, лучшее место в мире для астрономических наблюдений. Множество крупных телескопов установлено здесь, чтобы использовать уникальную возможность подняться над более плотными, облачными слоями атмосферы Земли. Изготовить огромное зеркало стоит большого труда, и стоимость его высока, поэтому астрономы сейчас начинают использовать многозеркальные телескопы, в которых свет собирается в одном месте с помощью нескольких зеркал. Применяются также зеркала, составленные из множества одинаковых частей, вместе создающих тот же эффект, что и одно большое зеркало. Одним из крупнейших из них является телескоп «Кек» с диаметром зеркала 10 метров. В телескопе «Кек» на вершине Мэуна-Кеа компьютер управляет 36 шестиугольными зеркалами, создающими эффект большого зеркала. Весит этот гигант более 270 тонн.

Телескопы помещают в крупные сооружения, называемые обсерваториями. Если обсерватория расположена на уровне, близком к уровню моря, то ее, подобно одеялу, накрывает плотная земная атмосфера. Даже когда небо безоблачное и в воздухе нет пыли и загрязнений, его дрожание искажает проходящие через него лучи света. Мерцающие звезды в окулярах мощных телескопов видны как размытые кружки. Вот почему большинство современных обсерваторий находится высоко в горах. Однако и там условия не идеальные. Оптимальным вариантом было бы размещать большие телескопы в космосе или на поверхности Луны, лишенной атмосферы. Самым большим телескопом, работающим на околоземной орбите, является на сегодня космический телескоп «Хаббл», запущенный в 1990 году.

Космический телескоп «Хаббл» имеет диаметр главного зеркала 2,4 м. Он находится на орбите высотой 650 км, что исключает влияние земной атмосферы. После запуска телескопа в 1990 году неожиданно обнаружился дефект формы его главного зеркала, который был скорректирован средствами оптики, доставленными на орбиту экипажем космического челнока в 1993 году. Благодаря особой чувствительности этого телескопа ученые теперь могут различать детали в десять раз более мелкие и тусклые, чем те, что доступны наземным телескопам.

Телескоп «Уильям Гершель». В «Уильяме Гершеле» используется вогнутое зеркало диаметром 4,2 м. Световые лучи, отразившись от него, попадают на вторичное зеркало, укрепленное вверху металлического каркаса. На пути вниз свет попадает на третье зеркало, которое направляет его в находящийся сбоку светоприемник, где он регистрируется и анализируется электронным способом. Управление работой, как и в других больших современных телескопах, осуществляется с помощью компьютера.

Очень важную роль в современной астрономии играет фотография. Фотоэмульсия (светочувствительный материал на поверхности фотографической пленки или пластинки) обладает свойством накапливать информацию о падающем на нее свете. Чем больше экспозиция, тем менее яркий объект может быть обнаружен. Хотя возможности фотографии не безграничны, с ее помощью мы можем видеть звезды настолько слабые, что человеческий глаз их никогда бы не обнаружил. На одном фотоснимке могут быть запечатлены одновременно тысячи и даже миллионы звезд.

Однако и фотоэмульсия уже не отвечает современным требованиям, так как она регистрирует только небольшую часть падающего света. А вот электронные устройства способны обнаруживать и воспринимать до 70% света. Одним из них является прибор с зарядовой связью (ПЗС). Это кремниевая микросхема шириной около сантиметра, поделенная на сто тысяч маленьких квадратиков, называемых пикселями. При фокусировании изображения слабой галактики на ПЗС возникают электрические заряды, величина которых зависит от количества света, попавшего на каждый пиксель. Записывая эти заряды, можно получать изображения слабых галактик, причем гораздо быстрее, чем с помощью фотографии.

Астрономы-профессионалы мало, если вообще когда-либо смотрят в телескоп. Человеческий глаз уступил место сложным приборам. Ученые наблюдают то, что видит телескоп, на телевизионных экранах, а управляют им и анализируют полученную информацию с помощью компьютеров.

Любительская астрономия

Для многих тысяч людей астрономия является большим увлечением. Каждому любителю под силу увидеть много интересного, если запастись картой звездного неба, фонариком с красным фильтром (чтобы не слепило глаза) и теплой одеждой. Наблюдать небо можно невооруженным глазом, с помощью бинокля или в телескоп. Следите за изменяющимся видом планет или блеском переменных звезд. Как знать, может, вам однажды посчастливится открыть неизвестную комету или новую звезду.

Все звезды являются огромными шарами из раскаленного газа, но между ними есть множество различий. Ночью определенные звезды выглядят ярче других. Но звезда может казаться ярче только потому что она ближе к нам, тогда как слабая звезда порой кажется такой только из-за своей близости. Самая яркая звезда на небе — Сириус. Несмотря на то, что она излучает света больше, чем Солнце, в 26 раз, мы воспринимаем ее как яркую главным образом потому, что это одна из ближайших к нам звезд. А ведь есть звезды, которые светят в 100 тысяч раз интенсивнее нашего Солнца, которое излучает света в 100 тысяч раз больше, чем самые тусклые звезды.

Звезды различаются по цвету. Красные звезды, такие, как Бетельгейзе, холодные; желтые, похожие на Солнце, горячие; белые, например Вега, еще горячее, а самые горячие — это голубые звезды, подобные Алниламу. Солнце — рядовая звезда, одна из тех, которые иногда еще называют звездами главной последовательности. Красные гиганты и сверхгиганты холоднее, ярче и намного больше. Если бы на месте Солнца была Бетельгейзе, то Земля оказалась бы внутри этой огромной звезды. На противоположном краю шкалы находятся белые карлики, тусклые звезды размером примерно с Землю.

Свет распространяется в пространстве как волна. Расстояние между вершинами гребней называется длиной волны. Солнечный свет или свет звезды — это смесь излучений с разной длиной волны. Стеклянная призма разлагает его в спектр, то есть набор цветов от синего (короткая волна) до красного (минная волна). По темным полосам в спектре звезды можно Судить, из каких химических элементов она состоит.

Диаграмма Герцшпрунга-Ресселла

Диаграмма названа в честь ее создателей, Энара Герцшпрунга и Генри Ресселла. По вертикальной оси слева отложена светимость, или истинная интенсивность излучения звезд в единицах светимости Солнца. По горизонтальной оси вверху отложены значения температур поверхности звезд в градусах Цельсия. На ней также показаны спектральные классы: О, В, А, Р, С, К, М, определяемые по виду спектра звезды. Большинство звезд расположено на главной последовательности, в полосе, идущей по диагонали из верхнего левого (горячие, яркие) в нижний правый угол (холодные, тусклые). В числе обозначенных на диаграмме четыре ярких звезды созвездия Орион: Бетельгейзе, Ригель, Беллатрикс и Алнилам. Справа над главной последовательностью располагаются гиганты, ниже слева — карлики.

Мигающая звезда

Через каждые 2,9 дня блеск звезды Алголь падает до трети обычного значения. Происходит это потому, что Алголь на самом деле двойная система, состоящая из двух звезд, находящихся так близко друг от друга, что мы принимаем их за одну. Оказавшись впереди, одна из звезд прикрывает частично другую, и Алголь светит не так ярко. Алголь наиболее известная затменно-двойная звезда.

Гиганты и карлики

Красный гигант может быть в 100 раз больше Солнца, тогда как белый карлик меньше Солнца в 100 раз. Белый карлик в 1000 раз больше нейтронной звезды, а черная дыра, вмещающая массу, равную массе Солнца, вполовину меньше нейтронной звезды. Если принять для наглядности красный гигант равным по размеру большому городу, то Солнце будет размером с Эйфелеву башню, размер белого карлика будет примерно равен росту человека, а нейтронная звезда окажется меньше мухи.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.