Тайны вселенной

 «Ясным вечером выйдите на улицу и взгляните на небо...» - так, или примерно так, начинались многие популярные книжки об астрономии, выпущенные в середине прошлого века. Времена, однако, меняются; к счастью или к несчастью - вопрос отдельный. Для любителей астрономии, пожалуй, к несчастью.

Выйдя ясным вечером или даже глубокой ночью на улицу, городской житель, наш современник, вряд ли сумеет насладиться «алмазной россыпью звезд», столь красочно описанной многими популяризаторами астрономии, начиная с Фламмариона. Сквозь дымку, всегда висящую над городом и подсвеченную уличным освещением, усугубленным огнями реклам, с трудом пробивается свет лишь самых ярких звезд. И даже они выглядят невыразительно на грязно-рыжем ночном небе мегаполиса. Об «алмазной россыпи» нет и речи. Почти маниакальное стремление городских властей подсвечивать лучами мощных прожекторов основные архитектурные доминанты не лишено некоторого эстетического смысла, но иная эстетика - та, что дана нам изначально и бесплатно, эстетика звездного неба - теряется бесповоротно.

Уже выросло поколение горожан, ни разу в жизни не видевших Млечный Путь. Разумеется, в деревнях и селах световое загрязнение (это вполне строгий термин) проявляется гораздо слабее, чем в мегаполисах, но все же проявляется и имеет тенденцию к росту. К тому же надо признать, что жизнь современного россиянина, особенно сельского жителя, мало располагает к любованию красотами неба...

Традиционные южные курорты немногим лучше. Небо, правда, там чернее и звезды ярче, вдобавок видны такие созвездия, которые мы не можем наблюдать в средних широтах, не говоря уже о Севере, однако подсветка губит звездное небо и там. Недаром любители астрономии, выезжающие со своими телескопами в Крым или, допустим, на Канарские острова, избегают мест, пользующихся громкой курортной известностью, - там же ничего не увидишь!

В еще худшем, и притом гораздо худшем положении находятся астрономы-профессионалы. Из-за светового загрязнения давно уже невозможны серьезные работы в Пулковской обсерватории, некогда носившей гордое звание астрономической столицы мира, в Симеизской, в знаменитой обсерватории на горе Маунт-Вилсон (США), закрыта еще более знаменитая Гринвичская обсерватория (Великобритания), и так далее, и так далее... Список астрономических обсерваторий, годных теперь только для мониторинга искусственных спутников Земли да еще для развлечения туристов, удручающе велик. Настоящую битву пришлось выдержать астрономам из обсерватории им. Уиппла (США, Аризона) в суде со строительной компанией, намеревавшейся возвести жилой поселок в окрестностях обсерватории, после чего многие работы на ней стали бы невозможны. Судебный процесс астрономы выиграли, но это уникальный случай.

Скажем сразу: образ астронома как человека «не от мира сего» (рассеянность, блуждающий взгляд, небрежность в одежде и прочие атрибуты чудака), сонного днем, а ночами увлеченно разглядывающего небо в телескоп, годится теперь разве что для детского мультфильма. В этом образе неверно практически все. Начнем с того, что, вопреки распространенному заблуждению, современным астрономам весьма редко приходится смотреть в окуляр телескопа.

Человеческий глаз - вполне приличный оптический прибор для рассматривания земных объектов в дневное время, но для астрономических целей он попросту слаб, - не хватает ни чувствительности, ни разрешающей способности. Мало время накопления - от о,1 с при ярком свете до 6 с в темноте. Глаз содержит порядка 100 млн светочувствительных элементов и лишь миллион нервных волокон, идущих от глаза в мозг.

По-видимому, первичная обработка изображения происходит уже на уровне сетчатки, и можно не сомневаться: осуществляется она так, чтобы удовлетворить земные потребности человека. Глаз не предназначен природой для считывания астрономической информации. В самом деле, разве выживание обезьяны зависит от наблюдения или ненаблюдения ею слабых звезд?

Интересно сравнить зарисовку Крабовидной туманности, сделанную лордом Россом в 1844 г., с фотографией той же туманности. Несмотря на то что в распоряжении лорда Росса находились крупнейшие телескопы того времени, разница настолько показательна, что может возникнуть вопрос: неужели речь идет об одной и той же туманности?

Уже в конце XIX века глаз астронома уступил место более совершенному светоприемнику - фотографической пластинке. Все более совершенствуясь, светочувствительные эмульсии достигли, по-видимому, своего «потолка» и ныне заменены еще более совершенными электронными средствами фиксации изображения - ПЗС-матрицами (ПЗС - прибор с зарядовой связью). Профессиональные ПЗС-матрицы имеют высокое разрешение, охлаждаются до весьма низких температур с целью уменьшения теплового шума и по всем параметрам превосходят фотопластинки, не говоря уже о глазе наблюдателя. Астроному просто незачем просиживать ночи напролет у телескопа, кутаясь в тулуп и примерзая глазом к окуляру холодными ночами...

Исключая потребности культа и астрологии (а в древности даже медицина не считалась без нее полноценной!), накопление знаний наших предков о звездном небе стимулировалось по меньшей мере еще двумя факторами: очевидной пользой точного календаря и навигацией, в первую очередь морской. Известна также легенда, согласно которой Фалес Милетский, один из семи греческих мудрецов, предсказал солнечное затмение, которое и случилось как раз во время битвы между армиями двух греческих полисов. Приняв совет Фалеса не вступать в войну ни на чьей стороне, милетяне без труда пленили обе охваченные ужасом армии.

Несмотря на явную сказочность этой истории, в ней содержится очевидный намек: и от астрономии бывает польза (ну, во всяком случае, для граждан Милета).

Задолго до Фалеса предсказывать солнечные (также и лунные) затмения умели египетские жрецы, а еще ранее - халдейские. Как они умудрялись это делать?

Им помогал сарос - промежуток времени, равный 18 годам 11 с третью суткам, по прошествии которого затмения Луны и Солнца повторяются в прежнем порядке. Соответствующие затмения в каждом саросе наступают при одинаковом удалении Луны от Земли и имеют ту же длительность. Более того: через тройной сарос центральная полоса затмения проходит довольно близко от тех мест, где она проходила 56 лет 34 дня назад. Через следующий тройной сарос она вновь сместится на ту же относительно небольшую «поправку».

Достаточно знать ее величину, вести учет времени - и предсказание дня, часа и места затмения не вызовет особых трудностей. Гораздо труднее пронаблюдать все затмения в саросе (что невозможно в одной точке земного шара за один сарос) и уловить закономерность повторения затмений. На это могли уйти столетия, но древние жрецы, не в пример людям нашей эпохи, никуда не торопились.

Часто в магазинах, торгующих среди прочей оптики телескопами, можно слышать вопрос покупателя: «А каково увеличение этого телескопа?» Нет ничего ошибочнее такого вопроса - по нему торговцы моментально идентифицируют неспециалиста, а дальше уж дело зависит от степени их добросовестности. Вопрос этот прежде всего лишен смысла: ведь увеличение телескопа равно частному от деления фокусного расстояния объектива на фокусное расстояние окуляра. Окуляры у телескопов сменные - короткофокусные называются сильными, а длиннофокусные - слабыми окулярами.

Смена окуляра меняет увеличение всей оптической системы.

Существует, правда, понятие минимального и максимального полезного увеличения. Минимальное полезное увеличение приблизительно равно апертуре телескопа, выраженной в миллиметрах, деленной на 6. Максимальное полезное увеличение примерно равно апертуре, умноженной на 1,5-2. Следовательно, если вы увидите в продаже телескоп с объективом 100-мм диаметра и надписью «увеличение до 400 крат», не сомневайтесь - вас пытаются обмануть. «Разогнать» увеличение сверх максимального полезного в принципе нетрудно, но смысла в этом нет ни малейшего: масштабы изображения увеличатся, но никаких новых подробностей рассмотреть не удастся.

Какие характеристики оптической системы телескопа следует считать важнейшими? Их две: проницающая способность и предельное разрешение (совсем как у радиоприемника - чувствительность и избирательность). И то и другое определяется апертурой телескопа.

Чем больше света соберет объектив телескопа, тем выше будет его чувствительность (именно поэтому наши зрачки в темноте расширяются). Что до разрешающей способности, то любому фотографу известно: если сильно задиафрагмировать объектив, уменьшив тем самым его апертуру, сразу «полезет зерно». Зависимость разрешающей способности от апертуры здесь очень наглядна.