Михаил Ивановский - Вчера, сегодня, завтра

Как установил великий русский физиолог И. М. Сеченов, сигналы головного мозга передаются по нервам с некоторой и сравнительно небольшой скоростью. В среднем она равна всего лишь двадцати семи метрам в секунду. Заметив, как звезда пересекает нить, астроном при всем своем желании не может в тот же момент нажать клавишу. Зрительное впечатление должно сначала передаться в головной мозг, а головной мозг подает команду пальцам руки: «нажать клавишу». Его приказ помчится по нервам, как по телеграфной проволоке, и достигнет пальцев примерно через шесть сотых секунды.

Если бы скорость передачи сигналов головного мозга всегда была постоянной, то это запаздывание можно было бы учесть, но нервы — не телеграфная проволока, и скорость передачи команд головного мозга может сильно изменяться. На нее влияет все — хорошее или дурное настроение, утомление, лишний стакан чая или кофе.

Можно ли добиться идеальной точности?

Астронома надо было освободить от обязанности самому нажимать клавишу. Это должен делать какой-либо механизм.

Был изобретен прибор, названный саморегистрирующим, контактным микрометром. Его присоединяют к пассажному инструменту вместо окуляра. В поле зрения микрометра натянуты параллельно друг другу две горизонтальные нити и три вертикальные. Горизонтальные нити и одна из вертикальных нитей неподвижны, а две вертикальные можно передвигать вправо и влево, поворачивая небольшие, обшитые мягкой материей рукоятки.

Как только звезда появится в поле зрения, астроном направляет инструмент так, чтобы изображение звезды попало в «коридорчик» между двумя горизонтальными линиями.

Звезда движется по этому «коридору», а наблюдатель подводит к ней одну из подвижных вертикальных линий, совмещает ее с изображением звезды и, тихонько поворачивая рукоятки, ведет нить, не позволяя ей отрываться от звезды.

Рукоятки, которыми астроном ведет нить, соединены со специальным контактным барабаном. Когда барабан поворачивается, в нужные моменты замыкаются контакты и пропускают ток к хронографу. Перышко хронографа щелкает и ставит зубчики (некоторые современные хронографы прямо печатают на ленте минуты, секунды и десятые и сотые доли секунды).

С изобретением саморегистрирующего микрометра у астронома осталось только одно дело — вести нить так, чтобы она не разлучалась со звездой. Остальное делает сам микрометр.

Этот способ был введен в Пулкове с 1897 года, и точность астрономического определения времени значительно увеличилась. Впоследствии метод наблюдения был еще больше упрощен. Астрономы установили моторчик, который вращает барабан микрометра и ведет нить со скоростью, близкой к скорости звезды в поле зрения. Наблюдателю приходится только немножко подправлять нить, наводя ее на звезду.

Первое время астрономы считали саморегистрирующий микрометр прекрасным, совершенным инструментом, но одновременно совершенствовались и часы. Точность часов опять стала превышать точность и астрономических наблюдений.

Получилось нечто совсем нежелательное, — не астроном поправлял часы, а часы поправляли его.

Положение создалось досадное, — весь мир привык считать астрономические наблюдения как непревзойденные образцы тщательной работы — и вдруг такой конфуз: часы перещеголяли.

Как выйти из неприятного положения, астрономы не знали: надо бороться с ошибками наблюдений, надо их учесть, изучить и устранить. А ошибок множество. Они появляются в струйках воздуха, садятся пылинками на инструмент, подстерегают астронома на каждом шагу, норовят толкнуть его под руку и стремятся испортить всю его работу.

Астрономы взялись за изучение своих злейших врагов, чтобы понять, как их устранить.

Причин, по которым случаются ошибки астрономических наблюдений, в основном три.

Первая причина — в том, что мы — жители Земли и наши обсерватории расположены на дне воздушного океана. Над нашими головами простирается многокилометровая толща атмосферы. Воздух струится, колеблется. Его температура, давление, влажность, засоренность непрерывно и ежедневно меняются. Все это искажает изображение и положение звезды, заставляет ее дрожать.

Попробуйте при неспокойной погоде посадить звезду на горизонтальную нить; это легко сказать, а выполнить мудрено — изображение звезды в поле зрения инструмента прыгает, как мячик. Его колеблют струйки воздуха.

Уже много лет астрономы спорят: где лучше строить обсерватории? Где спокойнее атмосфера? В городах? А дым от фабричных труб? А теплый воздух от натопленных зданий? В горах? Нет, там часты туманы и дуют постоянные ветры. У моря нельзя — испарения сильны! Среди зелени полей, в рощах или парках? Растительность вокруг обсерватории полезна тем, что не позволяет солнцу сильно нагревать землю, поэтому ночью после захода солнца восходящие токи теплого воздуха не очень сильны. Это хорошо, но есть и недостаток. Деревья и кустарники каким-то образом под кроной, в листве ухитряются накапливать теплый воздух. Он собирается, а потом сразу неожиданно огромным пузырем вырывается из листвы и летит вверх, как невидимый воздушный шар.

Пулковская обсерватория, например, была расположена среди старинного парка, и это порой причиняло изрядные огорчения астрономам. Начнут с вечера наблюдения, все как будто идет хорошо, вдруг в самый ответственный момент звезды в поле зрения начинают прыгать, как молодые мустанги. Что такое? А это теплый воздух вырвался из-под листвы и смутил покой атмосферы.

Гринвичские астрономы тоже жаловались на проказы теплого воздуха, таившегося в старом парке. Видимо, его сюрпризы так надоели ученым, что когда часть обсерватории переехала на новое место, то там распорядились уничтожить всю растительность возле инструментов. Большую территорию сплошь залили асфальтом и теперь… жалуются на асфальт. Он слишком сильно нагревается солнцем и медленно остывает. Опять получилось плохо!

С атмосферными помехами астрономы все же борются, и довольно успешно. Они тщательно учитывают влияние преломления световых лучей в воздухе и вносят необходимые поправки. Кроме того, каждое наблюдение или измерение повторяют по нескольку раз, тщательно сопоставляя результаты.

Второй виновник ошибок — сам инструмент. Ничтожнейшая соринка, попавшая между осью инструмента и его опорой, уже искажает результаты. Пустяк, казалось бы, — невидимая глазом пылинка, а может вызвать заметную ошибку.

Некоторые ошибки, происходящие по вине инструмента, астрономы устраняют, бдительно наблюдая за его чистотой и исправностью. Затем ошибки пассажного инструмента выявляют перекладыванием трубы.