Карл Саган - Мозг Брока. О науке, космосе и человеке

Здесь мы можем проследить происхождение современных терминов «ранний» и «поздний», спектральные классы, которые отражают дарвиновский дух ушедшей викторианской науки. Также здесь мы видим достаточно непрерывную последовательность спектральных классов и зарождение – через диаграмму Герцшпрунга – Рассела [172] Диаграмма Герцшпрунга – Рассела показывает зависимость между абсолютной звездной величиной, светимостью, спектральным классом и температурой поверхности звезды – Прим. ред. – современных теорий звездной эволюции.

В этот период были сделаны главные разработки по физике, и читателей Ap. J. оповещали о них, перепечатывая аннотации важных статей. Все еще проводились эксперименты по основным законам излучения. В некоторых статьях уровень физической сложности был не высшего калибра, как, например, в статье в PASP (11:18), где импульс Марса вычисляется как произведение массы планеты и линейной скорости поверхности и делается вывод «планета, кроме шапки, имеет импульс 183 и 3/8 септиллионов футофунтов/с». Экспоненциальное представление [173] Экспоненциальное представление – форма представления длинных чисел в виде отдельной записи мантиссы и показателя степени. – Прим. ред. больших чисел явно не использовалось широко.

В это время появляются публикации визуальных и фотографических кривых блеска [174] Кривая блеска – функция изменения блеска астрономического объекта во времени. – Прим. ред. , например звезд в Мессье 5 [175] Мессье 5 ( англ . Messier 5 – M5) – шаровое звездное скопление в созвездии Змея. – Прим. ред. , и экспериментов Килера по фотографированию с фильтрами. Явно захватывающей темой было изучение изменяющихся с течением времени объектов, которые, видимо, вызывали то же волнение, что сегодня пульсары, квазары и источники рентгеновских лучей. Было много исследований переменных лучевых скоростей, что позволило найти орбиты спектрально-двойных звезд [176] Спектрально-двойной называют систему двойных звезд, если двойственность обнаруживается при помощи спектральных наблюдений. – Прим. ред. , так же как и периодические изменения скорости Омикрон Кита [177] Омикрон Кита (Мира) – двойная звезда в созвездии Кит, состоящая из красного гиганта Мира A и белого карлика Мира B. – Прим. ред. , благодаря доплеровскому смещению линии водорода Hγ и других спектральных линий.

Первые измерения инфракрасного излучения звезд выполнил в Йеркской обсерватории Эрнест Николс. Вывод исследования: «От Арктура мы получаем не больше тепла, чем от свечи на расстоянии пяти или шести миль». Больше никаких вычислений не дано. Первые экспериментальные наблюдения непрозрачности углекислого газа и водяного пара для инфракрасного излучения сделали в это время Рубенс и Ашкинасс, которые открыли основную полосу поглощения углекислого газа на 15 мкм и чисто вращательный спектр воды.

Есть предварительная фотографическая спектроскопия туманности Андромеды, выполненная Юлиусом Шейнером из Потсдама, который делает правильный вывод, что «существовавшие ранее подозрения о том, что спиральные туманности – это звездные скопления, сейчас стали определенностью». В качестве примера уровня перехода на личности, допускаемого в то время, приведу отрывок из статьи Шейнера, в котором он критикует У. Кэмпбелла: «В ноябрьском номере Astrophysical Journal профессор Кэмпбелл с большим возмущением оспаривает некоторые мои замечания, критикующие его открытия… Такая чувствительность как-то удивительна со стороны того, кто сам склонен делать другим серьезный выговор. Более того, астроном, который часто наблюдает явления, которые другие не могут увидеть, и не может увидеть те, которые другие могут, должен быть готов к тому, что его мнения будут оспариваться. Если, как жалуется профессор Кэмпбелл, я подтвердил свои взгляды только одним примером, я воздержался добавить еще один только из учтивости. А именно, тот факт, что профессор Кэмпбелл не может различить линии водяного пара в спектре Марса, которые сначала увидели Хаггинс и Фогель, а после того, как мистер Кэмпбелл поставил их существование под сомнение, мы с профессором Вилсингом снова их увидели и с определенностью идентифицировали». Количество водяного пара, которое, как сейчас известно, имеется в марсианской атмосфере, совершенно невозможно было бы распознать посредством спектроскопических методов, которые тогда использовались.

Спектроскопия была доминирующим элементом в науке конца XIX столетия. Ap. J. усердно публиковал солнечный спектр Роуланда, который охватывал до 20 000 длин волн, каждая до семи значащих цифр. Он опубликовал большой некролог на смерть Бунзена. Время от времени астрономы делали записи о необычной природе своих открытий: «Просто поразительно, что слабый мерцающий свет звезды может сам записать информацию о веществе и его состоянии в немыслимо далеком светиле». Главной темой споров в Astrophysical Journal был вопрос, где в спектрах должен находиться красный – слева или справа. Те, кто предпочитал красный слева, проводили аналогию с пианино (где высокие частоты находятся справа), но Ap. J. храбро выбрал красный справа. Некая свобода для компромисса была в вопросе, где в списках длин волн должен находиться красный – вверху или внизу. Страсти разгорались, и Хаггинс писал, что «любое изменение… было бы недопустимо». Но Ap. J. все равно победил.

Другой главной темой для дискуссий в этот период была природа солнечных пятен. Джордж Стони предположил, что они вызваны слоем конденсационных облаков в фотосфере Солнца [178] Фотосфера Солнца – его видимая поверхность. Представляет собой ярко светящийся газовый слой атмосферы толщиной около 500 км. – Прим. ред. . Но Уилсон и Фицджеральд выдвинули против этого возражение, опираясь на то, что никакие возможные конденсаты не могли бы существовать при таких высоких температурах, разве что углерод. Вместо этого они предложили очень расплывчатую идею о том, солнечные пятна образуются вследствие «отражения конвективных потоков газа». У Эвершеда была более оригинальная идея. Он думал, что солнечные пятна – это дыры во внешней фотосфере Солнца, позволяющие нам заглянуть в гораздо более глубокие и горячие глубины. Но почему они темные? Он предположил, что все излучение смещается с видимой в невидимую ультрафиолетовую зону спектра. Это, конечно, было до того, как Планком был открыт закон распределения энергии в спектре излучения горячего тела. В то время считалось, что распределения энергии в спектре черных тел различной температуры могут пересекаться, и некоторые экспериментальные кривые этого периода в самом деле показывали такое пересечение, как мы знаем сейчас, из-за разных коэффициентов излучения и поглощения.