Владимир Сурдин - Вселенная в вопросах и ответах. Задачи и тесты по астрономии и космонавтике

Исключениями в этой задаче служат географические полюса Земли, где суточные параллели светил не пересекают альмукантараты (поскольку у них нет кульминаций), а небесный меридиан не определен.

Поскольку угол мал (что типично для астрономических наблюдений), можно не использовать синусы или тангенсы, а просто составить пропорцию из тех соображений, что 1 радиан = 180°/π = 57,2958° = 3437,75′ = 206265″ (мы округлили все числа до 6 значащих цифр). Тогда масштаб изображения в фокальной плоскости нашего телескопа составит

Кстати, исходя из этих пропорций, в прошлом для астрометрических целей строились специальные инструменты: короткофокусные камеры ( F = 57,3 см) с масштабом изображения 1 °/см, зонные астрографы ( F = 206 см) с масштабом изображения 100 ″/см и нормальные астрографы ( F = 3,44 м) с масштабом изображения 1 ′/мм. При отсутствии электронных калькуляторов в ту эпоху это существенно облегчало измерения и последующие вычисления.

Вернемся к нашему астрографу. Теперь мы можем любой небольшой угол на небе перевести в миллиметры в его фокальной плоскости. Если угловое расстояние между звездами 5′, то в фокальной плоскости их разделяет 5′/(1,14592′/мм) = 4,363 мм.

Будем считать, что 90 % времени «Хаббл» тратит на экспозиции. В году 3 · 10 7секунд. За 20 лет это дает 6 · 10 8сек. Делим на миллион и получаем среднюю длительность экспозиции: 600 с = 10 мин.

Ясно, что под «большим скоплением звезд в созвездии Геркулеса» подразумевается Great Globular Cluster in Hercules, т. е. шаровое скопление М13 (NGC 6205). Его склонение 36° 28′. Если оно проходило точно через зенит (а иначе бы ртутный телескоп его не увидел), то и географическая широта места была такой же. Проверим: современный Ист-Хэмптон (East Hampton) лежит в штате Мэриленд к югу от Балтимора на широте 37° 02′. Где именно был сарай-лаборатория Вуда, сказать трудно, но поле зрения в 0,5° у рефлектора с параболическим зеркалом вполне возможно.

По поводу газет. «Нью-Йорк Таймс» ошиблась в том смысле, что линзы в телескопе все же были — в его окуляре. Хотя понятно, что имелся в виду объектив телескопа. Вторая газета оказалась еще менее аккуратной: ни Луна, ни Марс далеко от эклиптики не отходят (не более чем на 5÷6 градусов), поэтому на широтах севернее 30° видны в зените быть не могут. В балтиморской The Sun этого не знали.

Следует заметить, что физики, коллеги Вуда, не до конца оценили его изобретение. В книге Сибрука читаем:

Артур Гордон Вебстер, тогда руководитель отделения физики в Университете Кларка, одним из первых посетил Ист-Хэмптон. Он добродушно посмеялся над ртутным телескопом и написал в книгу гостей Вуда стихи. Вот они в переводе на русский:

Однако астрономы оказались более прозорливы. Астроном В. X. Пикеринг тоже приехал к Вуду, и, когда тот разрешил при нем квадруплет (четверную звезду) Эпсилон Лиры в свой телескоп, написал в ту же книгу следующую шутку:

Его брат, еще более знаменитый, Эдуард Пикеринг, директор Гарвардской обсерватории, сказал, среди горячки и возбуждения вокруг нового изобретения: «Я думаю, лучше подождать…». Сам Вуд, найдя на стене коровника старую надпись карандашом: «Май 1860. Первый теленок», добавил к ней другую: «Июнь 1908. Ртутный телескоп» — и был вполне согласен с Пикерингом.

Действительно, ждать пришлось долго. Небольшие неподвижные ртутные зеркала астрономы в течение всего XX века использовали в качестве искусственного горизонта, однако строить большие вращающиеся зеркала с вогнутой поверхностью не решались, опасаясь ядовитых испарений ртути. Но в конце XX в. способ нашелся: налив тонкий слой прозрачного полимера поверх ртути, можно не опасаться ее испарений. В наши дни ртутные телескопы используются в некоторых обсерваториях и достигли диаметра 6 м.

Если высота Луны и Солнца над горизонтом одинакова, то атмосферное поглощение света, падающего на гору и приходящего от Луны, также будет одинаковым. Желательно также, чтобы наблюдатель располагался недалеко от горы, чтобы исключить атмосферное рассеяние света между ним и горой.

Расстояние до α Кентавра составляет 1,33 пк = 274 000 а. е. Поскольку с расстояния в 1 пк отрезок длиной 1 а. е. виден под углом в 1″, максимальные видимые расстояния наших планет от Солнца для кентаврского астронома составят α max= ( a /1,33)″, где a — большая полуось орбиты планеты:

Зная, какой блеск имеют планеты при их наблюдении с Земли в период противостояния или — для Меркурия и Венеры — наибольшей элонгации ( m 0), а также зная расстояние до них в этот момент (Δ), мы можем оценить их звездную величину при наблюдении от α Кентавра: m = m 0+ 5 lg (274 000 а. е./Δ).

Вообще говоря, для современных телескопов доступны объекты 22÷25 m, как и угловое разрешение в 0,3÷0,5″. Но нужно иметь в виду, что для астронома, живущего у α Кентавра, Солнце будет сиять ярко, как звезда Вега на нашем небе. Такое соседство исключает возможность обнаружить планету с поверхности Земли. Но если поднять телескоп в космос, то отсутствие рассеянного в атмосфере света сделает эту проблему разрешимой. Например, космический телескоп «Хаббл» обладает угловым разрешением до 0,05″ и проницающей способностью не хуже 26 m(а при особо длительных экспозициях — вплоть до 30 m). Разумеется, космический телескоп нужно будет снабдить специальной маской, закрывающей свет самой α Кентавра, т. е. превратить его в нечто подобное внезатменному солнечному коронографу (такие инструменты принято называть звездными коронографами).

Если их звезда расположена вблизи плоскости эклиптики, то смогут. Основное влияние на Солнце оказывает Юпитер. Оба они обращаются вокруг общего центра масс: Юпитер со скоростью 13 км/с, а Солнце, соответственно, со скоростью

Если эклиптическая широта наших «братьев» равна β, то проекция лучевой скорости Солнца на их луч зрения составляет 13 м/с cos β. Значит, при β > 40° они не смогут заметить периодического движения Солнца, а при меньшем угле — смогут.