Астрономические наблюдения. 
Телескопы

Астрономия — экспериментальная наука. Но, разумеется, эксперимент в астрономии является другим, чем в физике. Здесь эксперимент не представляет собой непосредственное вмешательство в ход космических процессов. Он сводится к различным способам наблюдения астрономических объектов. Их результатом являются многочисленные экспериментальные факты, которые затем используются в деле создания астрономических концепций. Разумеется, эти факты получают то или иное объяснение. Но самое главное состоит в том, что посредством выработанных теорий предсказываются новые явления. Их осмысление в итоге оказывается весьма экономным мероприятием.

Для астрономических наблюдений используются в первую очередь все диапазоны электромагнитных излучений. Для этих целей не пригодны слабые и сильные излучения в силу их коротковолнового характера. Гравитационные излучения (волны), распространяющиеся подобно электромагнитным волнам на большие расстояния, могли бы стать мощным средством изучения астрономических явлений. Но пока люди не научились их регистрировать. Нет сомнений, что в будущем дело дойдет до бурного развития гравитационно-волновой астрономии.

В зависимости от используемого диапазона электромагнитных волн различают типы исследований и методов, а именно радиоволновой, ультрафиолетовый, оптический, инфракрасный, рентгеновский и гамма-волновой (табл. 3.4). Мы перечислили указанные методы, но степени возрастания частоты колебаний и соответственно убывания длины волн. Каждый из этих методов уместен не всегда, а лишь для наблюдения вполне определенных астрономических объектов. Однако все вместе они дают комплексную картину, которая вырабатывается посредством развития взаимосвязанных друг с другом концепций.

Таблица 3.4

Астрономические методы исследований.

Окончание табл. 3.4

В астрономических исследованиях приходится учитывать, что атмосфера Земли не пропускает многие виды излучений. Из-за этого, например, исследования в диапазоне ультрафиолетовых и рентгеновских волн выполняются в верхних слоях атмосферы, а также из орбитальных станций, ракет или космических кораблей.

Основным приборами, посредством которых осуществляются астрономические наблюдения, являются телескопы. Телескоп с объективом из линз называется рефрактором. Телескоп с объективом из вогнутых зеркал — рефлектором. Лучи, преломленные линзами или отражаемые зеркалом, собираются в фокальной плоскости, где при необходимости помещается фотопленка. Количество собираемого излучения пропорционально площади объектива. В силу этого стремятся увеличить, например, диаметры зеркал. Масштаб изображения тем больше, чем больше фокусное расстояние объектива, т. е. расстояние от объектива до той плоскости, в которой получается изображение. В качестве примера телескопа рассмотрим телескоп имени Э. Хаббла (рис. 3.5).

Телескоп имени Э. Хаббла является совместным проектом американского космического ведомства НАСА и Европейского космического агентства. Он был выведен на околоземную орбиту высотой около 160 км 24 апреля 1990 г. Будет снят с орбиты после 2014 г. Масса телескопа — 11 т, длина — 13,3 м, диаметр — 4,3 м, диаметр зеркала — 2,4 м, площадь собирающей поверхности — 4,5 м². Наблюдения осуществляются в видимом, ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах. Телескоп обеспечил возможность получить не только многочисленные экспериментальные данные, позволившие уточнить, например, значение постоянной Хаббла и возраста Вселенной, но и уникальные фотографии звезд, туманностей, процессов зарождения планет и многое другое.

Рис. 3.5. Телескоп имени Э. Хаббла.

Телескоп «Хаббл» — не самый большой. Диаметр главного зеркала японского оптического телескопа «Субару» составляет более восьми метров. В обсерватории Лас-Камиоманос в Чили создается телескоп, диаметр зеркала которого, состоящего из семи вогнутых сегментов, составит 24,5 м. Детальность сделанных им снимков будет в десять раз больше, чем у телескопа «Хаббл».

Не следует думать, что телескопы всегда стремятся расположить поближе к наблюдаемым объектам. Порой, чтобы лучше узреть Вселенную, приходится забираться внутрь Земли или «прятаться» под толщу воды. Это правило справедливо, например, для нейтринных телескопов. Баксанский нейтринный телескоп, принадлежащий Институту ядерных исследований Российской академии наук, расположен в туннеле под горой Андырчи в Баксанском ущелье на Кавказе. Он представляет собой четырехэтажное здание размером 16×16 м высотой 11 м, стены и перекрытия которого собраны из 3200 жидкостных сцинтилляционных детекторов. Толща горы над лабораторией соответствует 4900 м водного эквивалента.

Нет сомнений, что в ближайшие годы астрономам удастся сделать новые волнующие открытия. Они увидят многое из того, что ранее не видел ни один человек в мире. И увидят они это благодаря не только своим органам зрения, а прежде всего своим уникальным познавательным способностям.

Выводы

• • Основным видом астрономических экспериментов являются наблюдения.
• • Наблюдения осуществляются во всех диапазонах электромагнитных волн.
• • Совершенствование телескопов, равно как и многочисленных других астрономических инструментов, будет способствовать новым успехам астрономии.