Текст книги "Любительская астрономия: люди открывшее небо"

6. Расширяя диапазоны

Лучи видимого света – не единственные вестники из космических глубин. Космос пронизан и другими видами электромагнитных излучений. Это радиоволны, инфракрасное, ультрафиолетовое, рентгеновское и гамма-излучение. Все эти излучения, а также частицы космических лучей (протоны, электроны, нейтрино) и открытые в 2016 году гравитационные волны, несут ценнейшую информацию о физических явлениях во Вселенной.

Ещё в конце XIX века учёные предполагали, что радиоволны, отличающиеся от видимого света только частотой, также должны излучаться небесными телами, в частности Солнцем. Радиоастрономия как наука берёт своё начало с экспериментов американского радиоинженера Карла Янского, проведённых в 1931 году.

Янский работал в компании «Белл Телефон» и изучал помехи в радиотелефонной связи. Используя направленную антенну, он заметил, что бумажные самописцы записывает повторяющийся сигнал неизвестного происхождения. Поскольку сигнал достигал максимума примерно каждые 24 часа, Янский сперва заподозрил, что источником помех было Солнце, пересекающее поле зрения его направленной антенны. Однако анализ показал, что этот период не был точно равен солнечным суткам (24 часа), а равнялся 23 часам и 56 минутам. Янский обсудил загадочное явление со своим другом, астрофизиком Альбертом Мелвином Скелеттом, который заметил, что время между сигнальными пиками – это точная длина звездных суток[13]13
  О звездных и солнечных сутках см. главу «Общие рекомендации начинающему наблюдателю» параграф «Изменение вида звездного неба в зависимости от места, времени суток и года».


[Закрыть], а значит, источник следовало искать среди «неподвижных» астрономических объектов – звезд, туманностей, галактик. Сравнивая свои наблюдения с оптическими астрономическими картами, Янский в конце концов пришел к выводу, что сигнал достигает пика, когда его антенна направлена на центральную часть Млечного Пути в созвездии Стрелец.

Карл Янский использовал рамочную антенну с очень широкой диаграммой направленности – около 30 градусов. Он не мог составить подробную карту радионеба, да и в целом результаты его исследований в то время не привлекли внимания ни астрономов, ни радиоинженеров. В 1938 году он прекратил исследования, связанные с космическим радиоизлучением, и продолжал заниматься изучением радиопомех и распространения радиоволн в земной атмосфере, а также разработкой микроволновой радиоаппаратуры. Но идею подхватил другой американский радиоинженер и любитель астрономии – Гроут Ребер.

Открытие Янского заинтересовало его настолько, что он попытался устроиться на работу в компанию «Белл», где тот работал. Но дело было во время Великой депрессии, и свободных рабочих мест в компании не было.

Карл Янский

Летом 1937 года Ребер начал сооружение собственного радиотелескопа на заднем дворе в Уэтоне (штат Иллинойс). Радиотелескоп Ребера был значительно более совершенен технически, чем у Янского. Его параболическая антенна была сделана из листового металла и имела в диаметре 9 метров, фокусируя сигнал на приемнике, укрепленном в 8 метрах над «тарелкой». Это сооружение было установлено на меридианной монтировке, то есть могло поворачиваться только вверх или вниз, следовательно, чтобы поймать тот или иной участок неба, нужно было ждать, когда вращение Земли «подведет» его в область, доступную телескопу. Строительство было завершено в сентябре 1937 года.

Первый приемник Ребера работал на частоте 3300 МГц и не смог обнаружить сигналы из космоса, как и его второй, работающий на частоте 900 МГц. Наконец, в 1938 году, третья попытка на частоте 160 МГц оказалась успешной, подтвердив открытие Янского. В 1940 году у Ребера вышла первая профессиональная публикация в астрофизическом журнале. В дальнейшем он направил свое внимание на создание радиочастотной карты неба, которую завершил в 1941 году и продолжил в 1943 году. В это время он опубликовал результаты своей работы (значительные по объему). Они послужили одной из причин «взрыва» развития радиоастрономии сразу после Второй мировой войны. (Второй причиной стало общее повышение технического уровня радиолокационных систем в условиях военного времени.) Опубликованные Ребером контурные карты, показывающие яркость неба в радиодиапазоне, впервые выявили существование радиоисточников, таких как Лебедь А и Кассиопея А.

Гроут Ребер

Своими открытиями Янский и Ребер вывели астрономию на новый уровень развития. Радиодиапазон электромагнитного спектра огромен по сравнению с оптическим. Те космические объекты, которые мы наблюдаем в оптическом диапазоне – Солнце, звезды, планеты, галактики, туманности – излучают и радиоволны. Широта спектра радиодиапазона дает широкие возможности наблюдения и изучения этих объектов космоса в разных спектральных линиях. На разных частотах радиодиапазона может быть получена совершенно разная, очень ценная информация о физических процессах, происходящих в данном объекте.

Радиоволны хорошо проникают сквозь межзвездную среду, космическую пыль и поэтому приходят к нам из таких районов космоса, откуда видимый свет дойти не может. Благодаря этому радиотелескопы позволили астрономам заглянуть в самые потаенные уголки Вселенной, недоступные оптическим телескопам.

Кроме того, источниками космического радиоизлучения, как правило, бывают объекты, где происходят активные физические процессы. Именно они представляют наибольший интерес для изучения строения и развития материи во Вселенной. Не случайно с помощью радиоастрономии удалось обнаружить множество неизвестных прежде космических объектов, в том числе источники чудовищных энергий – квазары и сверхплотные нейтронные звезды – пульсары.

Радиотелескоп Ребера

Еще одно преимущество радиоастрономии: при наблюдениях в диапазоне длин волн от 30 м до 1 см погода и атмосфера практически не влияет на прохождение радиосигнала. Наблюдения можно проводить в любое время суток. Разрешающая способность наземных оптических телескопов ограничена турбулентностью атмосферы и составляет немногим более 1 угл. сек. Радиотелескоп, работающий в режиме радиоинтерферометра со сверхдлинной базой, то есть входящий в систему, отдельные телескопы которой разделены расстояниями до сотен тысяч км (если радиотелескоп установлен на космическом аппарате), может иметь разрешение 0,0001 угл. сек.

Также большая широта спектра радиодиапазона увеличивает вероятность принять сигнал от инопланетных цивилизаций – поиском подобных сигналов, в частности, занимаются в радиоастрономических обсерваториях, в том числе и в любительских по программе SETI.

Глава IV
Несущие науку людям

С середины XIX века начинается расцвет научно-популярной литературы. Великие просветители – Вольтер, Дидро, Руссо – жили веком ранее, но то, что происходило, было непосредственным результатом их работы. Книги и научные знания становятся доступны самым широким слоям населения. Появляются люди, считающие главным делом своей жизни распространение и популяризацию научных знаний. Немало среди них и популяризаторов астрономии. Вспомним несколько имен, которые, помимо всего прочего, интересны еще и тем, что тоже могут считаться астрономами-любителями.

Камиль Фламмарион

1. Влюбленный в поэзию неба: Камиль Фламмарион

С раннего детства он был влюблен в небо. Два раза мальчику удалось увидеть солнечные затмения. После второго из них (ему было тогда 9 лет) он обратился за разъяснениями к учителю и, получив от того достаточно сложную для своего возраста книгу по космографии (так тогда называлась научная и учебная дисциплина, изучающая устройство Вселенной в целом), переписал ее с первой страницы до последней, чтобы хоть что-то запомнить и понять!

Упорство и тяга к знаниям не покидали его и позднее. В 14 лет, вынужденный начать самостоятельно зарабатывать на жизнь, Камиль продолжает заниматься самообразованием, учится живописи, штудирует алгебру и геометрию, урывает из скромного пайка деньги на книги… В 16 лет он едва не умер от переутомления и недоедания. Вызванный к постели больного врач заметил на столе огромную (объемом 500 страниц) рукопись астрономического содержания. Это перевернуло дальнейшую судьбу юноши. Благодаря своим связям доктор помог ему устроиться на работу в Парижскую обсерваторию.

Иллюстрация из книги Фламмариона: представление древних людей о небе

Однако совсем скоро 20-летний астроном-вычислитель вынужден был покинуть обсерваторию. Ее директору (знаменитому Урбену Леверье, открывателю планеты Нептун) не понравилось то, что юный сотрудник опубликовал популярную книгу «Множественность обитаемых миров», вызвавшую огромный интерес в обществе и снискавшую похвалы таких корифеев литературы, как Ш. О. Сент-Бёв и Виктор Гюго. Леверье вынес ультиматум: или работа, или несерьезная писанина… Уязвленный в своей гордости, Фламмарион предпочел оставить обсерваторию. Однако перед ним открывалось безграничное поле деятельности. Газеты и журналы с радостью брали его статьи. Издатели с удовольствием печатали все новые его книги. И этот спрос был вполне заслужен.

Обсеватория в Жювизи.

Главный телескоп обсерватории

Камиль Фламмарион у телескопа

Именно во второй половине XIX в. общество было готово так глубоко принять и так горячо откликнуться на эти книги. Грамотность стала обычным явлением; книги были доступны и простому ремесленнику, и аристократу. Фламмарион очень доходчиво объясняет суть астрономических явлений – его книги понятны и занимательны. Но это вовсе не «упрощение» науки. Фламмарион прежде всего стремился приобщить читателей к высоким духовным идеалам, нравственным ценностям через то наслаждение, которое дает исследование природы. С каждой страницы его книг звучит неподдельное восхищение и преклонение перед красотой и величием Космоса. Фламмарион не был атеистом, и важную роль в видении природы для него играло и религиозно-мистическое чувство.

Он был философом-романтиком. Он не понимал и не принимал войн и революций, говоря, что те средства и силы, что ежедневно тратят люди на уничтожение друг друга, можно было бы употребить на постижение тайн прекрасной Вселенной, окружающей нас… Наивность? Возможно. Но не стоит пренебрежительно относиться к трудам Фламмариона из-за этого. Именно искренняя вера автора в свои идеалы вдохновляла читателей и зажигала в их сердцах любовь к астрономии.

Явление гало. Иллюстрация из книги Камиля Фламмариона

При этом Фламмарион никогда не прекращал собственных научных изысканий и наблюдений: занимался наблюдениями у себя дома, используя небольшой телескоп, а позже вернулся в Парижскую обсерваторию (С триумфом! Ведь его пригласил сам Леверье – через 14 лет после того «изгнания».) В дальнейшем судьба в лице одного богатого почитателя его таланта преподнесла ему роскошный подарок – старинный двухэтажный особняк в маленьком городке Жювизи. «Небесная вилла», как с тех пор окрестили дом, стала местом проживания и работы ученого. Там же была оборудована и обсерватория.

Рассмотрим для примера две книги Фламмариона: «Популярную астрономию» и дополнение к ней – «Звездное небо и его чудеса». Первая книга – обзор астрономических знаний своего времени, вторая – руководство для самостоятельных наблюдений. Что бросается в глаза прежде всего? Живой образный язык, многочисленные иллюстрации. При этом автор не забывает, что книга может попасть в руки любому человеку – и образованному аристократу, и осведомленному ремесленнику. Отсюда – чересчур тщательное (с современной точки зрения) «разжевывание» всех терминов и описаний.

Да, в наше время по этим книгам можно ясно увидеть, как далеко вперед ушла наука за последние 100 лет. Приведу лишь один пример: говоря о Туманности Андромеды, Фламмарион высказывает предположение, что это – зарождающаяся планетная система, газовое облако, из которого должна появиться звезда и ее планеты. В действительности эта галактика состоит из сотен миллиардов звезд, и во времена Фламмариона наука не имела ни возможности определить расстояние до нее, ни инструментов, способных разрешить ее на отдельные звезды. Более того, как мы видим, наука даже не могла предположить существования таких объектов.

А рассуждения о возможных разумных жителях других планет Солнечной системы, о марсианах и их системе ирригационных сооружений вызывают сейчас только улыбку… Но что делать – было и такое заблуждение в то время. Знаменитые марсианские «каналы», которые якобы видел итальянский астроном Джованни Скиапарелли, будоражили в те времена тысячи и тысячи умов. Позднее фотографические наблюдения с крупных инструментов не подтвердили их наличия. В конце концов стало ясно, что каналы – иллюзия, порожденная человеческим зрением. Есть даже предположение, что иллюзию каналов создавало «отражение» сосудов сетчатки и глазного дна. Тем не менее, труды ученых, изучавших Марс в поисках наличия на нем жизни, не пропали даром.

Интерес самого Фламмариона к «Красной планете» привел к созданию им грандиозного собрания всех, начиная с XVII века, известных науке наблюдений Марса. Этот труд оказался важным и ценным независимо от наличия или отсутствия на Марсе каналов. Много сделал Фламмарион и для изучения двойных звезд, солнечной активности, солнечно-земных связей. Интересовала его и метеорология. Но главным его призванием оставалась популяризация науки, возведенная в ранг высокой миссии. Он не только пишет книги и статьи, но и выступает с публичными лекциями, готовит ежемесячные обзоры звездного неба с указанием расположения планет. Фламмарион стоял у истоков Французского астрономического общества и журнала «Астрономия» («L’Astronomie»). Оба его детища существуют и по сей день.

Огромное влияние оказал Фламмарион и его деятельность на развитие любительской и профессиональной астрономии в других странах. Астрономические общества возникали повсюду и часто носили имя французского астронома. За период с 1881 по 1911 г. их возникло по всему миру около трех десятков. В России таким откликом стало создание Нижегородского кружка любителей физики и астрономии (1888), формирование в 1890 г. профессионального Русского астрономического общества, а затем Московского общества любителей астрономии (1908). Необычайно широкую популярность и облагораживающее влияние Фламмариона в России – не только в кругах интеллигенции, но и среди неграмотных крестьян – ярко отобразил в своем выступлении о нем в 1926 г. один из создателей Нижегородского кружка любителей физики и астрономии С. В. Щербаков.

Книги Фламмариона привели в науку многих русских и советских ученых, которые сами стали талантливыми популяризаторами. Его книгами в детстве зачитывался Б. А. Воронцов-Вельяминов, автор «Очерков о вселенной» (а также школьного учебника астрономии). В конце 30-х гг. Борис Александрович подготовил к изданию любимую книгу своего детства – «Популярную астрономию» Фламмариона – переработав и дополнив ее в соответствии с развитием науки. Правда, книга «доработана» и с точки зрения идеологии – были исключены все религиозно-философские рассуждения, в результате чего книга потеряла в объеме почти половину. Многое перенял у Фламмариона и еще один замечательный советский популяризатор астрономии – Феликс Юрьевич Зигель.

2. Телескопы – на тротуары! Джон Добсон[14]14
  При подготовке использована статья С. В Карпова «Джон Добсон – изобретатель монтировки для телескопа» (сайт hypernova.ru, сентябрь 2000).


[Закрыть]

В XX веке любительская астрономия как общественное явление развивается и крепнет. Возникают многочисленные кружки любителей науки, появляются специализированные общества наблюдателей переменных звезд, других явлений. Больше выпускается телескопов, которые доступны по цене любителям, многие из них строят инструменты сами… И, конечно же, любители астрономии тоже несут своеобразную просветительскую миссию, рассказывая о своем увлечении и показывая друзьям и знакомым небесные объекты. Заслуживает особого упоминания Джон Добсон – человек, который сделал много и для любительского телескопостроения, и для любительского астрономического движения.

Он известен в первую очередь как изобретатель оригинальной конструкции телескопа, простой и доступной для изготовления в домашних условиях.

Монтировка Добсона состоит из двух частей: неподвижного основания и подвижной вилки. И то, и другое изготавливается из толстой фанеры или ДСП. В качестве подшипников используются фторопластовые бобышки, скользящие по тонкому листу металла. Труба телескопа на такой монтировке располагается низко, что очень удобно для установки на неё телескопа системы Ньютона, у которого окуляр находится в верхней части трубы. С другими типами телескопов используется крайне редко.

Монтировка получила популярность среди любителей астрономии благодаря простоте конструкции, доступности материалов и удобству использования. Для телескопов с объективом диаметром более 200–300 мм во многих случаях монтировка Добсона – единственный возможный вариант установки прибора. Телескоп Добсона может быть очень быстро наведен на любую точку неба, кроме того он не требует инструмента для сборки и разборки в полевых условиях.

Гораздо менее известно то, что Джон Добсон, будучи человеком весьма скромного достатка, сознательно отказался патентовать свое изобретение, которое быстро подхватили многие телескопостроительные компании во всем мире, воплотив в тысячи доступных по цене любительских телескопов. Но это – не единственный интересный факт биографии этого уникального человека…

Он родился в Пекине в 1915 году. Его дед был основателем Пекинского университета, отец преподавал зоологию в этом же университете, а мать была музыкантом. Из-за политической нестабильности в Китае Добсоны в 1927 году вынуждены были переехать в Сан-Франциско. В 1943 году Джон Добсон окончил Калифорнийский университет в Беркли, получив степень по химии и математике.

После окончания университета Добсон без труда нашел работу в радиационной лаборатории, занимавшейся оборонными заказами.

Однако проработав в ней около года, он решил круто изменить свою жизнь, уйдя в монастырь общества Веданта – часть крыла религиозного ордена Рамакришны. По-видимому, этот выбор был связан с его рождением на Востоке и с окружавшей его до 12-летнего возраста аурой восточной культуры.

Джон провел в монастыре 23 года. Но строгая и монотонная монастырская жизнь с самого начала плохо сочеталась с его желанием узнать как можно больше об устройстве Вселенной. Он был убежден, что постижение тайн Вселенной невозможно без непосредственного изучения ее устройства с помощью глаза. Вопрос «Почему мы видим то, что мы видим?» занимал Джона с юношеских лет.

Одним из первых телескопов, созданных Добсоном, был рефлектор, зеркало которого было сделано из 30-см корабельного иллюминатора, лежавшего на кухонном столе у его товарища, который использовал его как подставку для кастрюль. Стеклянный диск стал заготовкой для зеркала.

Телескопы на монтировке Добсона

Когда впервые этот телескоп был наведен на Луну, Джон был глубоко потрясен увиденным зрелищем. Его первые слова были: «Это должен увидеть каждый!» Он немедленно сформулировал для себя свой главный жизненный принцип на последующие 40 лет: «Если у тебя есть телескоп, поделись им с теми людьми, у которых его нет». Так начался долгий путь Джона Добсона как популяризатора науки.

Несмотря на строгости монастырской жизни, Добсон начал делать телескопы для других. Не имея средств на приобретение материалов, он пытался использовать для изготовления телескопов все, что попадалось под руку, – от катушек для намотки садовых поливочных шлангов до выброшенных обрезков фанеры и дерева. В качестве заготовок для зеркал использовались даже донышки от разбитых стеклянных кувшинов!

Сделанные им телескопы регулярно выносили за территорию монастыря, и огромное количество людей со всей округи – взрослые и дети – приходили наблюдать в них небесные объекты. Один из 30-см телескопов устанавливался даже на крыше заброшенного вагона, и всем пассажирам железнодорожной станции предоставлялась возможность бесплатно взглянуть на звездное небо. Если Джон видел, что кто-то из детей, заглянувших в телескоп, проявлял после этого особый интерес, он предлагал его родителям взять телескоп на месяц домой и опять же совершенно бесплатно.

Постепенно деятельность Джона расширялась. К тому времени он изготовил уже пятнадцать 30-см и два 45-см телескопа. Тем не менее он должен был скрывать это от аббата, который считал невозможным сочетание монашеского статуса с частым отсутствием и ночной активностью. В конце концов, Джона поставили перед выбором: либо отказаться от изготовления телескопов, если он хочет остаться в монастыре, либо покинуть свою обитель. Он определенно хотел остаться, но в 1967 году все же был изгнан.

Добсон решает посвятить остаток своей жизни служению обществу.

При поддержке своих многочисленных знакомых он начинает выставлять самодельные телескопы во многих людных местах Сан-Франциско. Многие тысячи прохожих совершенно бесплатно – и это один из основных принципов, сохранившихся по сей день – могли наблюдать в эти телескопы и получать подробные комментарии об увиденном.

В 1968 году вместе со своими друзьями Джон создает организацию San Francisco Sidewalk Astronomers, что переводится с английского как «Тротуарные астрономы Сан-Франциско». Единственной целью этого неформального клуба было проведение демонстрационных наблюдений в телескопы для всех желающих. В 1970 году для общественных демонстраций был построен транспортабельный 60-см телескоп, который регулярно устанавливался в самых посещаемых местах отдыха жителей города.

В конце 60-х годов клубу подарили старенький школьный автобус, который служил и спальней, и местом для хранения телескопов, ну и, конечно же, – передвижной обсерваторией. Через 8 лет верной службы этот автобус окончательно развалился во время одного из астрономических фестивалей, но, к счастью, растущая слава и репутация организации Добсона привели к тому, что один из благотворительных фондов приобрел для них самый современный «дом на колесах».

Отделения организации разбросаны теперь по всему миру, включая Россию (Иркутск, Красноярск, Омск, Томск) и Украину (Харьков, Днепропетровск (ныне Днепр). Основными целями ассоциации и по сей день являются: 1) дать людям шанс своими глазами увидеть небесные объекты в телескоп и 2) объяснить им увиденное. Астрономы-любители, не связанные с организацией, но воодушевлённые её примером, также выходят со своими телескопами на улицу и показывают прохожим звезды, Луну, планеты.

Джон Добсон умер в 2014 году в возрасте 98 лет. До последних лет он вел необычайно активный образ жизни, постоянно разъезжая по всей стране с лекциями, привлекая к своей деятельности все новых и новых сторонников.

Считать Добсона только телескопостроителем, тротуарным астрономом или философом неверно. Он – уникальная смесь всех этих вещей. «Причина, по которой я помогаю людям строить телескопы», – говорил Добсон, – заставить их видеть. Ведь если люди не видят Вселенной, они не будут удивляться ее красоте, а если они не удивляются этому, значит они мертвы. Телескопы для меня – не самоцель, а всего лишь средство пробудить в людях чувство удивления».