Феликс Зигель - Астрономы наблюдают

В лучах водорода на спектрогелиограммах видны темные волокна — протуберанцы, проектирующиеся на солнечную поверхность.

Спустя 35 лет после изобретения спектрогелиографа Хэл построил спектрогелиоскоп, работающий на том же принципе, что и спектрогелиограф. Однако в спектрогелиоскопе обе щели сделаны быстроколеблющимися, благодаря чему в глазу наблюдателя задерживается зрительное впечатление. Иначе говоря, спектрогелиоскоп — прибор для визуальных наблюдений Солнца в лучах различных элементов. Глаз наблюдателя подчас фиксирует такие быстрые изменения деталей отдельных флоккул, которые спектрогелиограф запечатлеть не в состоянии. Как спектрогелиографы, так и спектрогелиоскопы имеются в ряде советских обсерваторий, в частности, в Пулкове, Харькове и в Крыму.

Есть и другие способы изучать Солнце «в лучах» какого-нибудь элемента. Такую возможность предоставляют так называемые интерференционно-поляризационные фильтры. Каждый такой фильтр состоит из стопки отполированных кварцевых пластинок разной толщины, разделенных специальными пленками — поляроидами. Последние обладают свойством пропускать лучи лишь определенных длин волн. Можно так подобрать толщину кварцевых пластинок, что фильтр пропустит очень узкий участок солнечного спектра (шириной до одного ангстрема). Интерференционно-поляризационные фильтры применяются, в частности, для кинематографирования солнечных протуберанцев. Эти фильмы оставляют сильное впечатление. В ускоренном по сравнению с действительностью темпе зритель видит взлеты и рассеивание протуберанцев, всасывание их вещества в хромосферу и многое другое, совершенно недоступное при наблюдениях иными средствами. Пожалуй, ныне ни одно космическое тело не изучается так тщательно, как Солнце.

До сих пор речь шла о визуальных и фотографических наблюдениях небесных тел, при которых приемники излучений (глаз и фотопластинка) фиксировали всю ту долю излучений, к которой они чувствительны. Так, например, в среднем глаз наблюдателя наиболее чувствителен к зеленым лучам с длиной волны около 555 миллимикрон. Границы же участка спектра, к которым вообще чувствителен человеческий глаз, заключены в пределах от 400 до 760 миллимикрон. За этими границами глаз просто ничего не видит.

Чувствительность фотопластинок зависит от сорта эмульсии. Так, например, галоидное серебро поглощает свет с длиной волны, меньшей 500 миллимикрон. Если добавить в эмульсию специальные красители (сенсибилизаторы), то чувствительность фотопластинок существенно расширяется в область красных и инфракрасных лучей (до длин волн около 1300 миллимикрон). Но и глаз и пластинка являются лишь приемниками, но не измерителями излучений. К числу последних относятся те несколько приборов, описания которых даны ниже. Это, разумеется, лишь отдельные примеры — класс измерителей излучений, употребляемых в астрономии, очень широк.

Одна из важных задач астрофизики — измерение температуры Солнца. Сделать это можно по-разному, в частности, с помощью так называемого актинометра. В простейшем варианте он представлял собой жестяную цилиндрическую коробку, целиком наполненную водой. В эту коробку, крышка которой зачернена, с другой ее стороны вставлен термометр, шкала которого выходит наружу. В ясный солнечный день зачерненную крышку актинометра освещали перпендикулярно падающими на нее солнечными лучами и по степени нагрева воды за определенное время рассчитывали солнечную постоянную — количество энергии, получаемой от Солнца одним квадратным сантиметром земной поверхности за одну минуту. Зная же эту величину, нетрудно вычислить температуру солнечной поверхности.

Солнце — уникальный по мощности излучатель. В ночное время от Луны, планет и звезд до Земли доходит несравнимо меньшее количество энергии. Для ее измерения нужны очень чувствительные приборы, среди которых прежде употреблялся термоэлемент (рис. 37 вверху). Он представляет собой спай двух тонких проволочек, сделанных из разных металлов (например, меди и висмута). Если спай нагреть, а свободные концы проволочек соединить с гальванометром, стрелка гальванометра отклоняется в сторону, свидетельствуя о появлении тока. Чем сильнее нагрет спай, тем большей силы ток течет в электрической цепи.

Астрономические термоэлементы состояли из двух спаев, помещаемых в фокальной плоскости телескопа.

На один из них направляли Излучение планеты (например, Марса), на второй — излучение соседнего участка неба. Очевидно, что разность нагрева двух спаев вызвана только излучением планеты, температуру которой подсчитывали, измерив силу тока в термоэлементе.

Этот прибор был очень миниатюрен — его проволочки в несколько раз тоньше человеческого волоса, а длина близка к 0,5 мм. Необычайно чувствителен и гальванометр, способный измерять токи силой до 10 -11ампера.

Другой миниатюрный прибор, употреблявшийся раньше в астрофизике, — радиометр. Он представлял собой крошечный пропеллер, лопасти которого были сделаны из крылышек мухи! Одна из этих лопастей зачернена и потому, если поместить радиометр в фокус телескопа, из-за неравномерного нагрева его лопастей пропеллер начнет поворачиваться. По закручиванию нити, на которую подвешен пропеллер, можно измерить величину падающего на радиометр излучения.

Главная часть болометра (см. рис. 37 справа), еще одного измерителя излучений, — зачерненная проволочка Р 1, представляющая собой одну из плеч мостика Уитстона. В этот мостик входят также второе «плечо» — проволочка Р 2, сопротивления r и r 1 источник тока В и гальванометр G. Когда проволочка Р 1 нагревается, ее сопротивление меняется, и, следовательно, электрическое равновесие в мостике Уитстона нарушается. По отклонению гальванометра G легко вычислить температуру нагретой проволоки, а затем и величину падающего на болометр излучения.

Если проволочку болометра медленно перемещать вдоль солнечного спектра, можно измерить распределение энергии вдоль спектра и сравнить это распределение с тем, которое характерно для абсолютно черного тела соответствующей температуры. Такая комбинация спектроскопа и болометра называется спектроболометром.