Феликс Зигель - Астрономы наблюдают

До изобретения телескопа астрономия, в сущности, была астрометрией, то есть наукой, измеряющей угловые расстояния на небе. Ныне астрометрия — лишь один из разделов астрономии. Служба точного времени — одна из главнейших задач современной астрометрии. Другая, не менее ответственная задача, — составление звездных каталогов. В лучших старинных каталогах зарегистрированы более или менее точно положения нескольких сотен звезд. Современные звездные каталоги включают сведения о сотнях тысяч звезд! Одна из главных проблем современной астрометрии — поиски опорных объектов, образующих в пространстве практически неподвижную основу, по отношению к которой можно было бы отсчитывать координаты звезд. Вполне возможно, что такой опорной системой станет совокупность квазаров — далеких, во многом пока загадочных источников радиодиоизлучения, которые из-за своей удаленности практически неподвижны на небосводе.

Как и древние астрономы, современные астрометристы непрерывно стараются уточнить значения фундаментальных постоянных, в первую очередь постоянной прецессии, впервые вычисленной еще Гиппархом. Все то небесное, чем занимаются астрометристы, имеет самое прямое отношение к Земле. Именно из астрометрических измерений можно узнать точную форму нашей Земли, характер движения Луны и планет и многое другое, без чего не могла бы существовать геодезия, картография и многие «земные» науки. Без астрометрии не было бы и космонавтики, так как именно по астрометрическим данным рассчитываются траектории космических летательных аппаратов.

Воздав должное астрометрии, мы обратимся теперь к инструментам, благодаря которым существует и развивается астрофизика — интереснейший из разделов астрономии.

Как известно, фотография была изобретена французами Ньепсом и Дагерром в сороковых годах прошлого века. Этому предшествовал эксперимент Ньепса, еще в 1822 году впервые получившего при помощи объектива изображение предмета на асфальтовом растворе. Однако «закрепить» это необычное изображение ему не удалось. Лишь в 1835 году Дагерр открыл существование скрытого изображения в слое йодистого серебра, которое он проявлял парами ртути. Первые его снимки, или, как их называли, дагерротипы требовали экспозиции в минуты и даже десятки минут. Однако это не помешало еще в 1841 году получить первый дагерротип Луны. На нем хорошо различались главные формы лунного рельефа.

Четыре года спустя на Гарвардской обсерватории Бонд начал систематически фотографировать Солнце, Луну и звезды. Позже этот успешный опыт распространили и на другие небесные тела. Уже в 1874 году был опубликован первый подробный фотоатлас Луны.

В конце прошлого века в практику астрофотографии вошли броможелатинные пластинки высокой чувствительности, а в 1891 году Липман изобрел цветную фотографию. Хотя первые киносъемочные аппараты братьев Люмьер появились еще в 1895 году, киносъемки в астрономии стали регулярными лишь в последние два-три десятилетия.

Пионерам астрофотографии приходилось преодолевать немалые трудности. Так, например, во время солнечного затмения 1887 года немецкий астроном Фогель собирался фотографировать Солнце на «мокрых» пластинках, заливаемых светочувствительной полужидкой массой (раствором хлористого серебра в коллодии) перед самой съемкой. За несколько минут до начала затмения Фогель залил пластинки коллодием, но труха, обрушившаяся с потолка, застряла в коллодии и съемка была сорвана. В наши дни такие истории выглядят курьезом — современная техника изготовления фотопластинок и пленок очень высока, а приборы, предназначенные для фотографирования небесных тел, весьма совершенны. Для снимков космоса нередко используют пластинки и пленки, чувствительные к невидимым глазом ультрафиолетовым или инфракрасным лучам. Специальные фотокамеры, с помощью которых получают снимки небесных тел, называются астрографами. В отличии от объективов обычных рефракторов, объективы астрографов изготовляют так, чтобы в их главном фокусе сводились воедино не желтые и зеленые, а синие и фиолетовые лучи, то есть как раз те, к которым особенно чувствительна фотопластинка. С другой стороны, принимаются все меры, чтобы объективы астрографов не давали аберраций на умеренных расстояниях от оптической оси. Поэтому объективы астрографов, как правило, состоят не из одной или двух, а из многих линз. Так, например, в фотокамерах Петцваля объектив состоит из четырех линз, а в «планарах» и «биотарах» Цейса — даже из шести!

В малых инструментах фотокамера крепится на тубусе рефрактора, который при фотографировании играет роль гида. В старом здании Московской обсерватории уже много десятилетий действует 15-дюймовый двойной астрограф (рис. 31). Две внешне почти одинаковые сдвоенные трубы укреплены на экваториальной установке. Одна из них представляет собой обычный рефрактор, другая — длиннофокусную фотокамеру. Объектив этой камеры имеет диаметр 38 см и светосилу 1: 100. Поле зрения при этом получается значительным, около трех градусов в поперечнике. Такие стандартные или «нормальные» астрографы есть и на других обсерваториях. Иногда употребляют также тройные и даже четверные астрографы. Наряду с ними широко используют короткофокусные астрографы, поле зрения которых имеет иногда в поперечнике 20–30 градусов. С такими камерами можно фотографировать целые созвездия.

Заметим, что любой рефлектор можно использовать как астрограф, если окулярная часть в нем будет заменена фотопластинкой или пленкой. Вполне годятся для такой цели и зеркально-линзовые системы, например, камеры Шмидта. Словом, семейство астрографов очень многочисленно и разнообразно. Чем же привлекательна для астрономов фотография?.

Есть ряд преимуществ фотографии по сравнению с визуальными наблюдениями. Перечислим лишь главнейшие из них.

Прежде всего это интегральность, то есть способность накапливать световую энергию, поступающую от небесного тела. Глаз такой способностью не обладает. Сколько ни смотри на небо, в конце наблюдения увидишь столько же звезд, как и вначале. Скорее даже из-за утомления глаз постепенно зоркость их притупится.

Совсем иначе ведет себя фотопластинка. Чем больше экспозиция (конечно, до известного предела!), тем более слабые звезды получаются на снимке. Так, например, на двойном астрографе Московской обсерватории за час экспозиции фиксируются звезды до 16-й звездной величины.