№ 82
Приблизить звезды. Кто придумал первый телескоп?
В начале XVII века голландские стеклодувы придумали невиданную диковину: они укрепили внутри полой трубки пару линз, и это позволило приближать далекие объекты. Изобретение, в тот момент еще несовершенное, взяли на вооружение моряки и военные. А еще о нем прослышал итальянский астроном Галилео Галилей. Он сразу понял, какие возможности зрительная труба может дать астрономам, и взялся за ее совершенствование.
Несколько лет он проводил эксперименты с линзами разной шлифовки, большими или меньшими диаметрами трубы. В итоге у него получилась зрительная труба, увеличивающая объекты в 32 раза. Это было невероятным прорывом. Галилей первым в истории человечества направил телескоп в небо и сразу сделал массу удивительных открытий: Млечный Путь состоит из отдельных звезд, у Юпитера есть спутники, а поверхность Луны испещрена горами и впадинами.
№ 83
Битва линз и зеркал. Рефракторные и рефлекторные телескопы
Первый в мире телескоп, созданный Галилеем, был рефракторным, то есть линзовым. Чтобы усовершенствовать его, астрономы применяли все более крупные линзы и увеличивали длину трубы, но им не удавалось избавиться от главного недостатка - размытости изображения. Исаак Ньютон нашел решение этой проблемы: он стал использовать вместо линзы, собирающей свет, металлическое зеркало - сплав меди, мышьяка и цинка. Зеркальные телескопы стали именоваться рефлекторными.
Это случилось в XVIII веке, и на протяжении следующих трех столетий между рефлекторными и рефракторными телескопами велась нешуточная война. Для каждого вида находились новые технологические решения, позволяющие еще больше приблизить объекты и улучшить изображение. Размытость рефракторов была устранена, когда придумали двухлинзовые объективы. А главный прорыв для рефлекторов случился тогда, когда для зеркал стали использовать стекло, теперь можно было строить телескопы с огромными зеркалами. Именно благодаря огромным рефлекторным телескопам в начале XX века в астрономии случился прорыв: стало очевидно, что Вселенная имеет невообразимо огромные размеры.
Битва телескопов завершилась компромиссом - была создана зеркально-линзовая система, в которой зеркала используются для фокусировки, а линзы - для коррекции изображения.
Новая астрономия - это исследование волн и излучений, идущих из космоса. Для этого используются радио-, инфракрасные, ультрафиолетовые, рентгеновские и другие виды телескопов, позволяющие изучать Вселенную при помощи волн, которые она излучает. Так как большая часть этих волн не проходит через атмосферу Земли, современные телескопы часто устанавливают на спутниках и орбитальных станциях.
На вопрос, для чего он родился на свет, он [Анаксагор] ответил: "Для наблюдения Солнца, Луны и неба".
- Диоген Лаэртский
№ 84
Роковое яблоко Ньютона. Сила тяготения
Все слышали историю о том, как на голову Ньютону упало яблоко и ученого посетило внезапное озарение. Произошло это так: Ньютон сидел вечером в яблоневом саду, на небе светила полная луна. Неожиданно с ветки упал спелый фрукт прямо ему на макушку. В этот момент он понял, что сила, заставляющая яблоко падать вниз, и сила, удерживающая Луну на орбите, - одна и та же. На самом деле никаких подтверждений этой истории нет, скорее всего, это просто красивая легенда. Из дневников ученого становится понятно, что к своей теории он шел постепенно, на протяжении нескольких лет.
В чем же заключается знаменитая теория Ньютона? Из законов движения планет, открытых Кеплером, Ньютон вывел закон всемирного тяготения, который стал основополагающим для такого раздела астрономии, как небесная механика. В этом разделе законы механики используются для расчетов движения небесных тел.
Фундамент механики - это три закона движения, сформулированных Ньютоном. Первый из них - закон инерции. Согласно ему, любое тело либо остается неподвижным, либо сохраняет прямолинейное равномерное движение, если на него не действует никакая сила. Второй закон - закон силы. Если к телу будет приложена сила, то его движение ускорится; чем больше будет эта сила, тем сильнее ускорение. Ускорение также зависит от массы тела. Третий закон - закон противодействия. Любое действие вызывает равное по силе и противоположное по направлению противодействие.
Закон всемирного тяготения объяснял, почему планеты движутся вокруг Солнца, а спутники - вокруг планет, почему небесные тела имеют шарообразную форму, а на Земле происходят приливы.
Гравитацию я определяю как силу, подобную магнетизму - взаимному притяжению. Сила притяжения тем больше, чем оба тела ближе одно к другому.
- Иоганн Кеплер
№ 85
Разложить по полочкам. Каталог Шарля Мессье
Шарль Мессье составил свой каталог еще в XVIII веке, но он до сих пор пользуется популярностью у астрономов-любителей - потому что в их распоряжении телескопы приблизительно такой же мощности, какой был у французского ученого. Мессье описал самые близкие, интересные и хорошо изученные на сегодняшний день астрономические объекты. Он называл их туманностями, но сегодня мы знаем, что большая часть из них - галактики, звездные скопления, остатки сверхновых и т. п. Хотя туманности тоже имеются.
Сам Мессье был охотником за кометами, он выискивал на небе эти движущиеся объекты, а туманности мешали его наблюдениям. При той мощности телескопа, которая была ему доступна, и те и другие выглядели размытыми пятнами, только кометы двигались, а туманности оставались неподвижными. Шарль Мессье составил каталог для того, чтобы иметь возможность отличать одни от других.
№ 86
Сколько километров в году? Космические расстояния
Космические расстояния поражают своими масштабами, и, конечно, для их измерения не годятся наши земные километры. Одна из важнейших единиц измерения в астрономии - световой год. Это расстояние, которое проходит свет за год.
Если учесть, что скорость света составляет 300 тысяч километров в секунду, то получается 9400 миллиардов километров. Эта поражающая воображение цифра и используется астрономами при измерениях и вычислениях. Есть в астрономии и более мелкая, чем год, единица измерения. Она равна среднему расстоянию от Земли до Солнца (149 600 000 км) и называется астрономической единицей.
Самый далекий от нас космический объект, который можно увидеть невооруженным глазом, - туманность Андромеды. Расстояние до нее от Земли составляет 2 миллиона световых лет. То есть тот свет, который мы видим сейчас, покинул туманность 2 миллиона лет назад. Мы видим ее такой, какой она была тогда. Как она выглядит сейчас, мы никогда не узнаем, у нас нет такой возможности.
Получается, что астрономия, по крайней мере тот ее раздел, который занимается далекими объектами, - это наука о прошлом. Глядя на ночное небо, мы видим прошлое звезд. Возможно, некоторые из них уже не существуют, но их свет только сейчас достиг нашей Солнечной системы.
Свет ближайшей к нам звезды, Солнца, доходит до Земли за 8 минут. Это не очень много, но все же и Солнце мы наблюдаем не в реальном времени. Замечая при помощи специальных приборов вспышку на Солнце, астрономы знают: на самом деле она произошла 8 минут назад. Самые отдаленные галактики, о существовании которых известно астрономам, находятся в 10–15 миллиардах световых лет от нас.
Всегда чти следы прошлого.
- Цецилий Стаций
№ 87
Кто рано встает, тот… видит Меркурий. Когда смотреть в телескоп
Начинающему астроному легче всего обнаружить на небе планеты земной группы - Меркурий, Венеру и Марс. Первые две планеты ближе к Солнцу, чем Земля, то есть они находятся внутри орбиты нашей планеты. Чтобы найти их на небе, нужно обратить внимание, в какой стороне располагается светило. Если наблюдения происходят перед восходом, значит, нужно смотреть на восток, если после заката - на запад. Меркурий расположен ближе к Солнцу, Венера - чуть дальше. Помните об этом, чтобы не перепутать эти две планеты.
Марс находится в полтора раза дальше от Солнца, чем Земля, он удален от нашей планеты на значительное расстояние (в среднем 225 миллионов километров), поэтому наблюдать его лучше в периоды противостояний, когда он максимально приближается. Сближения Земли и Марса случаются каждые 2 года и 50 дней, великое противостояние - раз в 15–17 лет.