Астрофизика

Вы говорили о том, что в конце XIX столетия древняя наука о звездах обогатилась новым разделом.

Уже само название «астрофизика» должно говорить нам о направленности этой научной отрасли — изучение физической природы, химического состава небесных тел и происходящих в них процессов. Удивительно, правда? Изучать природу и состав камня можно. Можно поднять его с Земли, подвергнуть давлению, нагреванию, действию кислот... Исследовать физическую природу и химический состав любого вещества на Земле можно, пусть это будут прилетевшие из неведомой дали метеориты или лунный грунт, пусть это летучий, почти неуловимый газ или частицы, о размерах которых не стоит и говорить, настолько они малы. Все это в наших руках.

Но вот исследовать звезды, находящиеся от нас на расстоянии миллионов и миллиардов километров?.. Это уж — извините. Это никак не понять! Возьмите хотя бы такую простую физическую характеристику процесса, как температура, попробуйте поставить градусник звезде... А химический состав? Чтобы сварить суп из петуха, желательно этого петуха иметь, не правда ли? А кто нам поможет заполучить кусочек звезды? Нет, нет, астрофизика — наука, которая существовать не может!.. Но она существует. Более того, зародившись сравнительно недавно, молодая отрасль астрономии имеет такие достижения, которые уже сами являются фундаментом для других разделов и даже других наук...

Конечно, развитию астрофизики способствовали изобретения новых методов наблюдения. И прежде всего — метод, основанный на изучении спектрального состава света далеких небесных тел и среды, через которую этот свет проходит. Впрочем, о том, как создавался раздел астрофизики, получивший название астроспектроскопии, мы уже говорили.

Второй метод астрономических исследований, много сделавший для утверждения астрофизики, основан на фотографировании небесных светил в разных участках спектра. Он способствовал развитию целого раздела астрофизики, названного астрофотографией. Особенно широко распространилась астрофотография после того, как были изобретены сухие фотоэмульсии. Ведь сначала довольно долгое время фотографы пользовались мокрыми пластинками, которые, высыхая, теряли чувствительность. Такой простой сегодня процесс, как фотосъемка, был тогда весьма сложной и трудоемкой процедурой.

В двадцатые годы нашего столетия уже появились первые фотографии небесных светил, сделанные через светофильтры. Потом фотографировать звезды стали в невидимых тепловых (инфракрасных) и ультрафиолетовых лучах. Появились рентгеновские и гамма-телескопы.

Примерно в сороковых годах нашего столетия на помощь астрофизикам пришла сначала радиоастрономия, а некоторое время спустя и электронная фотография, телевидение. И каждый новый метод исследования приносил ученым дополнительные сведения о небесных телах. Мы еще поговорим подробнее об истории возникновения некоторых «новых астрономий». А сейчас давайте перейдем еще к одному из фундаментальных методов астрофизики — астрофотометрии. Этот метод астрономических исследований основан на измерении общего блеска звезд и яркости их поверхностей. Здесь в качестве главного инструмента сначала служил глаз наблюдателя. При этом натренированный фотометрист всегда точно замечал, например, колебания блеска переменной звезды, даже если они были не больше десяти процентов звездной величины¹. Затем на помощь пришла фотография, повысившая точность наблюдений. А сейчас сверхчувствительные электронные приборы — фотоумножители — способны уловить разницу блеска всего в несколько тысячных долей звездной величины. Астрофотометристы измеряют также яркость планет. Это позволяет составить некоторое представление о свойствах планетных атмосфер и даже поверхностей. В тех случаях, когда диск маленькой планеты, спутника или астероида увидеть невозможно, астрономы узнают о вращении этих небесных тел по периодическим изменениям их блеска.

Но астрофизики занимаются не только практическими исследованиями. С самого начала XX века возникает теоретическая астрофизика. Появляются первые теории строения небесных тел и происходящих в них процессов. Рассчитываются математические модели звезд и целых систем. Астрофизика проникает в такие разделы астрономии, как звездная астрономия, космогония и космология.

Астрофизики пользуются всеми методами, всеми средствами исследования, какие только может предоставить современная физика. Единственное отличие заключается в том, что если «земные» физики могут сами задавать условия опыта, подвергая исследуемый объект любым испытаниям по собственной программе, то астрофизикам чаще приходится довольствоваться экспериментами, которые планирует и ставит природа. Впрочем, развитие ракетной астрономии во многом развязало руки ученым. Небесные тела стали намного ближе. Они стали достижимы! Сегодня астрофизика стала исключительно мощной отраслью науки, поднимающей не только уровень наших знаний о небесных телах, но и вторгающейся в чисто земную жизнь. Хотите примеры? Пожалуйста!..

Знаете ли вы, что такое термоядерные реакции? Наверняка слыхали! Слыхали о работах советских специалистов по мирному применению этих реакций в технике, слыхали о разрушительных взрывах водородных бомб... Так вот, впервые о реакции подобного рода заговорили астрофизики, с карандашом в руках изучавшие процессы на Солнце. Вам мало этого примера? Пожалуйста, еще... Один из самых легких элементов периодической системы — инертный газ гелий — был впервые открыт где? На Солнце! Можно привести еще и еще примеры... Да на Земле ни одному физику и не снилось то, что увидели и открыли астрофизики в черных просторах Вселенной! Земные специалисты могут только мечтать об идеальных условиях тех невероятных экспериментов, которые ставит Природа и результаты которых используют астрофизики. Только мечтать!.. Правда, для того чтобы пользоваться результатами этих гигантских экспериментов, надо понимать язык, на котором Природа о них рассказывает. Вот тут-то и понадобились истинно физические методы исследования. Тут они и стали получать приставку «астро». Таким образом «земная» физика и астрофизика — это два равноправных дружественных государства на едином континенте под названием Наука!

Астрофизика — комплексная наука. В ней оптические методы исследования дополняются радиометодами и наоборот. Электронно-оптические преобразователи делают видимыми изображения, полученные в лучах, недоступных человеческому глазу. Электронная фотография и телевидение мирно сотрудничают с радиолокацией. Все эти методы направлены на то, чтобы собрать как можно больший урожай информации о небесных телах, расширить и углубить наши знания. Особенно интересуют астрофизику нестационарные объекты: переменные звезды, пульсирующие, вспыхивающие, новые и сверхновые... Ведь если понять механизм процессов, происходящих в них, то куда понятнее станут и стационарные объекты — светила, внешний облик которых не меняется на протяжении... ну, хотя бы жизни человечества на Земле. А таких объектов на небе Земли бесчисленное множество.

Успехи астрофизики велики. Но не менее велики и трудности, которые приходится преодолевать ученым.

Знаете ли вы, что?

В 1941 году советский оптик Д.Д. Максутов изобрел систему, позволяющую строить инструменты в два раза короче обычных. В телескопах Максутова вместо сложной корректирующей пластины стоит простой стеклянный мениск (слабая отрицательная линза). Преимущества системы Максутова позволили применить ее не только в телескопостроении. Любители фотографии хорошо знают прославленные советские телеобъективы МТО-500 и МТО-1000 — незаменимые для фотоохоты.

Примечания

1. Звездная величина — мера, характеризующая блеск звезд. Все звезды, видимые невооруженным глазом, делятся на шесть групп. Самые яркие называются звездами первой величины, самые слабые — звездами шестой величины.