Астрономы наблюдают

В 1862 году на Дирборнской обсерватории в штате Миссисипи был установлен 18-дюймовый рефрактор Кларка. В первые же ночи его великолепные оптические качества проявились в полной мере — сын Кларка Джордж обнаружил у Сириуса слабенькую звездочку-спутник, как оказалось впоследствии, первый белый карлик. Существование спутника по неправильностям в движении Сириуса было предсказано Бесселем, но знаменитый немецкий астроном, конечно, не предполагал, что спутник Сириуса откроет новую главу в астрофизике.

Одиннадцать лет спустя в Вашингтоне на Морской обсерватории начал действовать еще более крупный инструмент — 26-дюймовый рефрактор фирмы «Альван Кларк и сыновья». С помощью этого инструмента Асаф Холл в 1877 году открыл два спутника Марса — Фобос и Деймос. В том же памятном году весь мир облетело сообщение Скиапарелли об открытии на поверхности Марса загадочных «каналов». Разговоры о марсианской цивилизации увлекли многих и в 1894 году в штате Аризона Персиваль Ловелл, бывший дипломат, построил на свои средства крупную обсерваторию, главной задачей которой было решение проблемы об обитаемости Марса. В 1896 году на этой обсерватории появился очередной великолепный рефрактор Кларка с поперечником объектива в 24 дюйма.

Но еще раньше, в 1885 году, Альван Кларк побил свои прежние рекорды. В 1878 году Пулковская обсерватория обратилась к фирме Кларка с заказом на изготовление 30-дюймового, самого крупного в мире рефрактора. На создание этого инструмента русское правительство ассигновало 300 000 рублей. Заказ был выполнен за полтора года, причем объектив изготовил сам Альван Кларк из стекол парижской фирмы Фейль, а механическая часть телескопа была сделана немецкой фирмой Репсольд.

Новый Пулковский рефрактор оказался превосходным инструментом, одним из лучших рефракторов мира. Но уже в 1888 году на горе Гамильтон в Калифорнии начала свою работу Ликская обсерватория, оснащенная 36-дюймовым рефрактором Альвана Кларка (рис. 19). Отличные атмосферные условия сочетались здесь с превосходными качествами инструмента.

К концу прошлого века в «чемпионат» телескопов включились американские миллионеры. Им показалось соблазнительным увековечить свое имя пожертвованием средств на строительство крупной обсерватории. Начало этой «благотворительной» деятельности положил Джемс Лик, во время «золотой лихорадки» в Америке сколотивший себе огромное состояние. Он пожертвовал 700 000 долларов на строительство новой обсерватории при условии, что она будет носить его имя, а ее главный телескоп будет крупнейшим в мире. Условия эти были выполнены, а самого Лика по его завещанию похоронили в помещении построенной на его средства обсерватории.

Пример Лика нашел подражателей. Чикагский трамвайный магнат Чарльз Йеркс пожертвовал Чикагскому университету более миллиона долларов на создание телескопа, который по размерам и качествам превзошел бы Ликский рефрактор. Это невероятно сложное задание выполнила все та же фирма «Альван Кларк и сыновья», увы, без участия своего основателя — знаменитый оптик умер в 1887 году.

Исполинский объектив поперечником в 40 дюймов (точнее, 107 см) уже к 1893 году вчерне был готов.

Рис. 19. 36-дюймовый Ликский рефрактор.

В 1897 году недалеко от Чикаго начала свою деятельность Йеркская обсерватория, обладательница величайшего в мире рефрактора. Любопытно, что мастера фирмы Кларк тонкую шлифовку выполняли вручную, подгоняя отдельные части объектива под нужную форму. Эта мучительная работа, требующая огромного терпения и мастерства, заняла пять лет. Зато был достигнут рекорд, не превзойденный до сих пор. Вот уже более 80 лет не предпринимают даже попытки «побить» рекорды Альвана Кларка и его фирмы. Возможно, что здесь уже достигнут разумный предел. Объективы с поперечником более 40 дюймов должны быть слишком толстыми и потому поглощающими много света. Кроме того, под влиянием огромного собственного веса они прогибаются и по этой причине портятся создаваемые ими изображения.

Нет смысла побивать рекорды Альвана Кларка и по другим причинам. Длиннофокусные рефракторы типа Йеркского или Ликского обладают очень большим вторичным спектром и фотосъемка с их помощью дает расплывчатые изображения. Неудобны они и для спектральных и для астрометрических наблюдений — с меньшими инструментами получаются лучшие результаты. Видимо, рефракторы достигли «потолка» и будущее не за ними.

И все-таки в истории астрономии рефракторы Альвана Кларка, лучшие из существующих, сыграли огромную роль. Они обогатили и планетную и звездную астрономию открытиями первостепенного значения. Успешная работа на этих инструментах продолжается и поныне.

В игру вступают рефлекторы

Идея создания зеркального телескопа, или рефлектора была высказана при жизни Галилея Я. Цукки (1616 г.) и М. Мерсеном (1638 г.). Однако они, как позже Д. Грегори (1663 г.) и Г. Кассегрен (1672 г.) предложили лишь теоретические схемы инструментов, а сами инструменты построены не были. В 1664 году Роберт Гук изготовил рефлектор по схеме Грегори, но качество его оказалось настолько низким, что наблюдать что-либо в него не удалось.

Лишь Исаак Ньютон в 1668 году, наконец, построил первый действующий рефлектор. Этот крошечный телескоп по размерам уступал даже галилеевским трубам. Главное вогнутое сферическое зеркало из полированной зеркальной бронзы имело в поперечнике всего 2,5 см, а его фокусное расстояние составляло 6,5 см. Лучи от главного зеркала (рис. 20, а) отражались небольшим плоским зеркалом в боковой окуляр, представлявший собою плоско-выпуклую линзу. Первоначально рефлектор Ньютона увеличивал в 41 раз, но поменяв окуляр и снизив увеличение до 25 раз, Ньютон нашел, что небесные светила при этом вы-? глядят ярче и наблюдать их удобнее.

Рис. 20. Ход лучей в рефлекторах системы Ньютона (а), Грегори (б) и Кассегрена (в).

В 1671 году Ньютон соорудил второй рефлектор, чуть побольше первого (диаметр его главного зеркала был равен 3,4 см при фокусном расстоянии 16 см). Система Ньютона получилась весьма удобной и она успешно применяется до сих пор. Заметим, что вместо плоского зеркала в некоторых телескопах используются призмы полного внутреннего отражения.

Рефлектор по системе Грегори (рис. 20, 6) имеет несколько иное устройство. Лучи от главного зеркала падают на небольшое вогнутое эллипсоидальное зеркало, отражающее их в окуляр, который врезан в центральное отверстие главного зеркала. Эта система имеет некоторые преимущества перед системой Ньютона. Так как эллипсоидное зеркало находится дальше главного фокуса телескопа, изображения в рефлекторе Грегори прямые (как в театральном бинокле). При рассматривании земных предметов это удобно, а при наблюдении небесных тел безразлично. Так как эллипсоидное зеркало как бы удлиняет фокусное расстояние телескопа, в рефлекторах Грегори при прочих равных условиях можно применять большие увеличения, чем в рефлекторах Ньютона. Кроме того, наблюдатель смотрит на небесный объект прямо, что при наведении на светило представляет некоторое удобство.

Если вогнутое Эллипсоидальное зеркало заменить выпуклым гиперболическим, получаем систему Кассегрена (рис. 20, б). Так как гиперболическое зеркало встречает лучи, отраженные главным зеркалом до фокуса, кассегреновские рефлекторы короткие, компактные, что удобно для некоторых астрофизических наблюдений.

Позже были предложены и другие оптические системы рефлекторов, но наиболее популярными оказались три описанные системы. Любопытно, что в современных крупных рефлекторах есть устройства, позволяющие от ньютоновской комбинации переходить к кассегреновской и обратно.