Средства наблюдения объектов вселенной

Все сведения о космических объектах приносят на Землю различные излучения — электромагнитные волны и потоки частиц. В XX в. родились радиоастрономия и нейтринная астрономия. Первым вестником объектов далеких миров был световой луч — электромагнитные волны в видимой части спектра излучения. Это не случайно: световое излучение воспринимается непосредственно — невооруженным глазом.

Для наблюдения небесных тел пользуются специальными приборами — телескопами. Телескоп не увеличивает звезды и не приближает их, как это иногда ошибочно утверждают, а собирает свет с помощью объектива — двояковыпуклой линзы или вогнутого зеркала. Простейшая труба Галилея собирала в 144 раза больше света, чем невооруженный глаз. Сооруженный в 1974 г. в нашей стране на Северном Кавказе, вблизи станицы Зеленчукской, один из крупнейших в мире телескопов с диаметром зеркала 6 м собирает в миллион с лишним раз больше света. Это очень сложное уникальное техническое устройство, Состоит оно из 25 тыс. деталей. Труба телескопа длиной 24 м весит около 280 т. Телескоп оснащен разнообразной высокочувствительной аппаратурой и комплексом электронных вычислительных систем для наблюдений в соответствии с заданной программой и обработки полученных результатов. В последнее время вступили в строй телескопы с диаметром зеркала 8, 10 и 11 м. Современные телескопы снабжены спектрографами для изучения спектра излучения, по которому определяются химический состав и температура источника излучения.

Завершается строительство крупнейшей в мире системы оптических телескопов Европейской южной обсерватории на горе Сьерро-Параналь в чилийской пустыне Атакама (ил. 5.3). По суммарной площади зеркал эта система будет эквивалентна 17-метровому телескопу и по разрешающей способности примерно в десять раз превзойдет все современные телескопы.

Продолжается модернизация прославленной обсерватории Маунт Билсон (штат Калифорния}. На звездную вахту встанут шесть телескопов, каждый с зеркалом диаметром 1 м. Они будут расположены попарно по трем различным направлениям. Предполагается, что компьютерная обработка информации позволит получить разрешение, доступное телескопу с зеркалом диаметром 400 м (это даже трудно себе представить!).

С появлением высокочувствительной радиоаппаратуры расширился диапазон исследования космического излучения. Радионаблюдение Вселенной не зависит от времени суток и погодных условий. Источниками космического радиоизлучения являются многие объекты Вселенной, в которых протекают бурные физические процессы. Принципы действия радиотелескопа и оптического телескопа во многом совпадают. Однако функцию объектива, собирающего космическое излучение в радиотелескопе, выполняют огромные антенны специальной формы. Один из крупнейших отечественных радиотелескопов (РАТАН) построен в 1977 г. в 40 км от 6-метрового оптического телескопа. Его кольцевая антенна диаметром 600 м состоит из 895 алюминиевых щитов-зеркал, каждый из которых может поворачиваться вокруг горизонтальной и вертикальной осей, что позволяет наводить радиотелескоп на разные участки звездного неба.

Еще один вестник Вселенной — инфракрасные лучи. По длине волны они занимают промежуточное место между радиоволнами и видимым светом. Инфракрасные лучи обладают отличительным свойством: они проходят сквозь космическую пыль и межзвездный газ. Человеческий глаз не воспринимает инфракрасное излучение, нечувствительны к нему и обычные фотопластинки, поэтому при фотографировании космических объектов в инфракрасном диапазоне применяют специальные фотоматериалы и электронно-оптические преобразователи.

Из глубин Вселенной поступают еще два вида сигналов: ультрафиолетовые и рентгеновские лучи. Для этих видов коротковолнового излучения земная атмосфера является препятствием. Такое излучение стало доступным для изучения лишь при появлении ракетной и космической техники. С помощью приборов, установленных на борту космических аппаратов, удалось получить, например, ультрафиолетовый снимок Солнца, рентгеновские телескопы позволили зарегистрировать излучение большого числа различных космических объектов и рентгеновское свечение всего неба — своеобразный рентгеновский фон.

К многообещающим источникам космической информации относится гамма-излучение. Энергия гамма-квантов значительно превосходит энергию фотонов видимого света. Для них Вселенная почти прозрачна. Они приходят к нам от весьма удаленных объектов и несут информацию о физических процессах в глубине Вселенной.

С развитием ядерной физики и физики элементарных частиц наметился еще один путь разгадки сокровенных тайн Вселенной. Он связан с регистрацией космических нейтрино и лежит в основе нейтринной астрономии. Отличительная особенность нейтрино — чрезвычайно высокая проникающая способность. Регистрируя нейтринный поток с помощью детекторов, можно получить информацию о термоядерных процессах, протекающих в звездах.

С появлением космической техники открылась новая возможность исследования Вселенной. Созданный уникальный телескоп-спутник «Хаббл» (ил. 5.4) позволил получить не только четкие изображения планет Солнечной системы, но и новые сведения о происходящих там процессах. На снимках, сделанных в 1996 г. с расстояния примерно 100 млн км, различаются детали поверхности Марса размером около 25 км — такова разрешающая способность телескопа «Хаббл». Для сравнения: один из лучших наземных телескопов в мире, расположенный в обсерватории Маунт-Паломар (США), позволяет рассмотреть детали рельефа Марса размером 300 — 400 км. С помощью спутникового телескопа «Хаббл» удалось определить структуру колец Сатурна и обнаружить кольцевые системы Юпитера, Урана и Нептуна. С поверхности Земли такие системы не видны — мешает замутненность атмосферы нашей планеты.

В настоящее время разрабатывается внеземной телескоп, который заменит «Хаббл» в 2006 г. Он будет гораздо чувствительнее действующего «Хаббла» и сможет обнаружить в десятки раз более слабые объекты. Диаметр зеркала нового прибора — 8 м, а масса зеркала — всего 7 кг. Для сравнения: зеркало действующего телескопа «Хаббл» имеет диаметр 2,4 м и весит 826 кг. В новой конструкции зеркальную поверхность образует слой золота, нанесенный на силиконовую пленку.

Ежедневная картина восхода Солнца вряд ли вызывает удивление. А можно ли наблюдать восход Земли? Оказывается, можно. Такую возможность представляют космические аппараты. Долгое время Земля казалась человеку необъятной и безграничной. Понадобились сотни, даже тысячи лет, чтобы разглядеть собственными глазами Землю из космоса, откуда представилась прекрасная возможность увидеть всю нашу планету, и откуда она больше не кажется нам необъятной и безграничной.

Таким образом, созданный во второй половине XX в. огромный арсенал средств астрономических наблюдений, наземных и космических, способствует дальнейшей разгадке тайн Вселенной.