Космос. Иллюстрированная история астрономии и космологии - Джон Норт

Декарт. (Считается, что это удалось сделать Иоганну Визелю из Германии, но без какого-либо практического применения.) Однако Риву так ни разу и не удалось добиться того, чего от него требовалось. Грегори остался недоволен заменой вторичного сферического зеркала и оставил эти попытки. Когда около 1668 г. изучением этой проблемы занялся Исаак Ньютон, он остановил свой выбор на гораздо менее претенциозной конструкции, использовав плоское зеркало, установленное непосредственно перед первым фокусом для отражения сходящихся лучей вбок за пределы главной трубы, которые затем попадали в окуляр (ил. 162). Считается, что небольшой рефлектор конструкции Ньютона был подарен Королевскому обществу в 1672 г. и по сей день остается в его собственности. Его компактное устройство – всего лишь около 20 сантиметров в длину – и отсутствие аберраций, благодаря чему впоследствии предпочтение было отдано именно рефлекторам, оказались главными его достоинствами. Его основной недостаток – малая отражательная способность, свойственная зеркалам того времени. При изготовлении своих зеркал Ньютон напряженно работал над созданием сильноотражающего сплава, металла «спекулум», и этот сплав широко использовался в течение следующих двух столетий.

161

Три классические конструкции телескопов-рефлекторов XVII в., предложенные Грегори, Ньютоном и Кассегреном. На каждой схеме главное зеркало обозначено М, а вторичное – m, кроме того, фокус главного зеркала обозначен F, а фокус окуляра – Е. Название «грегорианский» часто применяют к телескопам с обычным сферическим вторичным зеркалом, однако сам Грегори хотел, чтобы оно было эллипсоидальным (на приведенной иллюстрации изображен именно эллипсоид с фокусами в точках E и F). Со временем простые окуляры заменили сложными.

Конструкцию, очень похожую на телескоп Грегори, но на сей раз использующую выпуклое зеркало, расположенное внутри главного фокуса, анонсировал француз по имени Кассегрен – человек, о котором мы знаем очень мало. Эти отличающиеся друг от друга оптические системы быстро распространились по всей Европе, например они были опубликованы в «Философских трудах» Королевского общества (ил. 161 и 162). Королевское общество проявило особую заинтересованность в улучшении качества телескопов и других научных инструментов и долго придерживалось этой позиции, в результате чего спустя некоторое время Лондон стал торговым центром подобного рода изделий. Одним из наиболее знаменитых мастеров стал Джеймс Шорт, обосновавшийся в Лондоне уроженец Эдинбурга. Он был астрономом, хотя и не очень известным, а также специалистом по изготовлению больших и очень точно выверенных зеркал. Сначала он делал их из стекла, а затем – из металла «спекулум». Шорт изготовил не менее 1370 рефлекторов, и более ста из них сохранились по сей день. Его инструменты пользовались громадным спросом по всей Европе. Переносной экваториальный инструмент, сделанный им для принца Оранского (ил. 163), не только был из разряда тех вещей, которые следовало иметь каждому джентльмену с претензией на интеллектуальность, но и обладал одной интересной особенностью, совмещая в себе рефлектор Грегори с одной из разновидностей монтировок, используемых для торкветума (ил. 103 в главе 10). Он производил свои наблюдения с помощью инструмента с фокусным расстоянием около 1,5 метра. Большинство его рефлекторов обладало существенно меньшими размерами, но фокусное расстояние одного из них достигало 3,6 метра.

162

Современный рисунок, опубликованный Королевским обществом, на котором изображены рефлектор Ньютона и альтернативная конструкция рефлектора Кассегрена

Четвертый классический тип рефлектора отличался простотой. Его конструкция, используемая Уильямом Гершелем, состояла только из немного наклоненного главного зеркала, в которое можно было смотреть напрямую через окуляр, прикрепленный к краю открытой трубы. Это снимало необходимость использования промежуточного отражения и таким образом снижало потерю света на вторичном зеркале. Именно с помощью этого инструмента Гершель открыл в 1787 г. два спутника Урана – Титанию и Оберон.

163

Джеймс Шорт изготовил три переносных экваториала, конструкция которых изображена на приведенном рисунке. Она была представлена Королевскому обществу в 1749 г. Он знал о прецедентах применения многоповоротных монтировок, но считал, что использование их с таким большим телескопом является, в некотором роде, «чем-то новым». Конструкция обладала слишком большим количеством поворотных движений для того, чтобы быть устойчивой при использовании с более крупными телескопами и была слишком дорогой для большинства людей, занимавшихся любительскими наблюдениями, но, как и торкветум, она уменьшала количество этапов при преобразованиях между различными координатными системами (азимутальной, экваториальной и эклиптической).

После того как Доллонд наладил промышленное производство ахроматических линз, астрономы на какое-то время перестали интересоваться рефлекторами. Отражающие зеркала отличались хрупкостью, легко окислялись, а точность шлифовки и полировки требовалось обеспечивать более сложными средствами, чем для поверхностей линз. Однако поразительные открытия, сделанные Гершелем с помощью его рефлекторов, опять привлекли внимание тех астрономов, главной заботой которых было не соблюдение точности измерений, а увеличение кратности и светосилы.

ТЕЛЕСКОПЫ С МИКРОМЕТРАМИ

Телескоп всегда представлял собой нечто большее, чем просто средство получения детального представления о том, как выглядят небесные объекты. В итоге он нашел применение как надежный измерительный инструмент, который оказалось возможным снабдить градуированными квадрантами или кругами – в точности такими, какими пользовались Тихо и другие для определения положений звезд. До того как это случилось, он применялся для угловых измерений, но совершенно иначе. Один из методов заключался в получении телескопических проекций. Использовав свои недавно рассчитанные Рудольфовы таблицы для подготовки эфемерид (они выходили частями и в итоге покрывали период с 1617 по 1636 г.), Кеплер обнаружил, что 1631 г. оказался очень необычным годом, поскольку тогда должно было случиться прохождение по диску Солнца как Меркурия (15 ноября), так и Венеры (6 декабря). Как уже указывалось ранее, Кеплер умер 15 ноября 1530 г., до того как произошли оба этих события. В опубликованной Барчем технической инструкции обращалось внимание на призыв Кеплера к астрономам – пронаблюдать эти будущие прохождения со всей возможной тщательностью, поскольку это может помочь в окончательном решении сложнейшего вопроса о размере планетных орбит во всей Солнечной системе, а также об угловых размерах Меркурия и Венеры. Несколько астрономов с энтузиазмом взялись провести все необходимые измерения для Меркурия. Например, этим занялись Иоганн Цизат в Инсбруке и Ремус Квиетанус в Руффахе, но наиболее широкое распространение получили измерения этой планеты, произведенные Пьером Гассенди, которые преподнесли пару сюрпризов. Он получил для углового диаметра Меркурия величину порядка 20″; это было существенно ниже оценки, сделанной Кеплером. Использовав Кеплеровы относительные расстояния до планет, Гассенди рассчитал, что предполагаемый диаметр Меркурия, если смотреть на него с Солнца, должен составлять около 28″. Время прохождения выявило ошибку таблиц Кеплера, которая составила несколько часов; когда же Гассенди попытался осуществить наблюдение прохождения Венеры, он вообще ее не увидел. Ученый и предположить не мог, что на самом деле оно имело место, но не днем, как предсказывали таблицы, а ночью.

Значение, полученное Гассенди для Меркурия, несло в себе еще один сюрприз, но другого рода; это по достоинству оценили только после того, как Джереми Хоррокс нашел аналогичное значение для Венеры. Хоррокс был молодым и талантливым английским астрономом из деревни неподалеку от Ливерпуля в Ланкашире на севере Англии. Он с ранних лет испытывал горячее влечение к астрономии и развил это стремление, обучаясь в Кембридже, хотя обстоятельства вынудили его покинуть это учебное заведение в 1635 г. еще до получения степени. Вернувшись домой, он усердно продолжал изучать астрономию и вскоре обнаружил множество недочетов в имеющихся у него