Читать книгу "Вселенная в вопросах и ответах - Владимир Сурдин"

2.8. Масштаб изображения

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.

2.9. Миллион снимков «Хаббла»

Будем считать, что 90 % времени «Хаббл» тратит на экспозиции. В году 3 · 107 секунд. За 20 лет это дает 6 · 108 сек. Делим на миллион и получаем среднюю длительность экспозиции: 600 с = 10 мин.

2.10. Ртутный телескоп

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:

Динг, донг, звон, В колодце он. Что же Вуд взял в путь? Лоханку, и в ней ртуть. Что же вышло из сего? Почти что ничего!

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:

Эпсилон Лиры виден прекрасно, Зеркало истину ищет, Значит, совсем не напрасно.

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.

2.11. На мысе Доброй Надежды

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.

2.12. Поиск планет у Солнца — 1

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 αmax = (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 (m0), а также зная расстояние до них в этот момент (Δ), мы можем оценить их звездную величину при наблюдении от α Кентавра: m = m0 + 5 lg (274 000 а. е./Δ).

Вообще говоря, для современных телескопов доступны объекты 22÷25m, 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 26m (а при особо длительных экспозициях — вплоть до 30m). 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).

2.13. Поиск планет у Солнца — 2

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