Космос. Иллюстрированная история астрономии и космологии - Джон Норт

своего отца с зеркалом диаметром 47 сантиметров (если говорить о длине, то обычно его называли «20-футовый» телескоп), в мире не существовало более совершенного рефлектора, несмотря на то что ему было уже полсотни лет.

Возвращение рефлектора к жизни приходится примерно на 1840‐е гг. и является результатом работы трех любителей: Уильяма Ласселла, английского пивовара, установившего свои рефлекторы (с объективами 23 сантиметра и 61 сантиметр) на экваториальных монтировках фраунгоферова типа; Скота Джеймса Холла Несмита, одного из величайших инженеров столетия, построившего несколько прекрасных инструментов (прежде всего, с объективами 25, 33 и 51 сантиметр) с замечательными механическими качествами и с новым типом оптической схемы; и ирландского землевладельца Уильяма Парсонса, третьего графа Росса, который осуществил свое стремление построить зеркало большее, чем у Гершеля.

Ласселл проектировал и применял станки для шлифовки и полировки своих зеркал. В 1846 г. он открыл с помощью своего большого инструмента спутник Тритон, обращающийся вокруг недавно открытой планеты Нептун. Двумя годами позже, одновременно с У. К. Бондом из Гарварда, он обнаружил восьмой спутник Сатурна Гиперион; а в 1851 г. два дотоле неизвестных спутника Урана – Ариэль и Умбриэль. Он взял этот инструмент на Мальту, где в надежде найти другие спутники определил положение более 600 новых туманностей, но спутников более не обнаружил. Несмит с самого детства был фанатичным астрономом-любителем, он спроектировал и построил несколько телескопов. После выхода в отставку в 1856 г. он удвоил свои усилия, но и до этого его внимание было в высшей степени сосредоточено на Солнце и Луне. За исключительные рисунки Луны в 1851 г. его удостоили золотой медали на Всемирной выставке в Лондоне. Он первым обратил внимание (и стал причиной определенных разногласий после обнародования этого в 1861 г.) на то, что поверхность Солнца имеет особую, гранулированную структуру, напоминающую, как он выразился, «ивовые листья». В 1870‐х гг. он изготовил впечатляющие фотографии «лунной поверхности», не самой Луны в буквальном смысле, сфотографировать которую было непросто, а созданных им гипсовых моделей. Под косыми солнечными лучами они отбрасывали четкие и очень правдоподобные тени. Однако наиболее памятный его вклад в астрономию относится к инструментальной механике.

В 1849 г. Несмит построил 51-сантиметровый (20-дюймовый) рефлектор и установил его на поворотной площадке собственного изобретения, эта конструкция снова вошла в моду в конце XX в. для целого класса очень больших альт-азимутальных инструментов. В этой конструкции окуляр устанавливался на торце одной из цапф, на которых вращается инструмент, зеркало внутри главной трубы изменяет направление луча, отраженного от вторичного зеркала наподобие того, как это делается в телескопе Кассегрена. Обычный кассегреновский телескоп с окуляром, расположенным за главным зеркалом, особенно труден в обращении, если наблюдение ведется в направлении зенита, теперь же Несмит мог находиться в вертикальном положении и производить наблюдение с боковой стороны. Если судить по уже случившимся авариям, связанным с большими рефлекторами, то эти конструкции должны были оставить нам в наследство множество поломанных деталей. Современные альт-азимутальные инструменты могут нести на себе кабины для наблюдения и огромное количество оборудования на платформах у обеих цапф, которые сохраняют горизонтальное положение при движении. Внутреннее зеркало перенаправляет луч света на нужную цапфу к «фокусу Несмита». Типичный современный инструмент подобного рода изображен на ил. 195 (система Кассегрена уже была представлена нами на ил. 161 в главе 12).

После окончания университетов в Дублине и Оксфорде Уильям Парсонс (он был лордом Остмантаунским, а после смерти отца взял себе титул графа Росса) стал членом палаты общин. Он знаменит своей порядочностью, что редко встречалось в ирландской политике того времени, у него была только одна страсть – изготовление телескопических зеркал прекрасного качества. Росс работал с металлом «спекулум», отшлифованным и отполированным с помощью станка с паровым двигателем, непрерывно охлаждаемым в ходе работы. Металл отличался хрупкостью, и Гершель добавлял в него побольше меди, делая его прочнее, однако это понижало его отражательную способность. Росс пробовал отливать зеркала сегментами, удерживая металл «спекулум» на латунной подложке с таким же коэффициентом расширения. Особенно трудно удавалось соблюсти правильность линий совмещения сегментов в готовой мозаике, и сначала качество изображения было низким, но после неоднократных экспериментов он нашел другое решение. Росс понимал, что проблема отливки заключается в контроле снижения температуры. Он экспериментировал с различными видами литейных форм, составленными частью из песка и частью из металла, и охлаждал свое 90-сантиметровое зеркало не менее двух недель в специально построенном для этого здании. Получилось зеркало прекрасного качества. А вот погода в окрестностях его замка Бирр таковою не была, и все же в редкие моменты, когда небо расчищалось, он различал гораздо больше деталей в скоплениях и туманностях. Он обнаружил в центре туманности М57 – объекте в созвездии Лира, напоминающем диск, – очень слабую голубую звезду. Это еще одна из «планетарных туманностей», убедивших Гершеля в реальном существовании туманностей.

195

Типичный современный альт-азимутальный телескоп очень больших размеров. В данном случае используется телескоп кассегреновского типа в сочетании с идеей Джеймса Несмита, заключающейся в отводе светового луча, возвращенного вторичным зеркалом (вверху), и перенаправлении его сквозь ту или иную цапфу в «фокус Несмита». Собственный инструмент Несмита 1849 г. сильно напоминал артиллерийское орудие, главным образом из‐за центральной трубы, как и на настоящем рисунке.

196

Зеркальный телескоп с объективом диаметром 6 футов (1,8 м), изготовленный в Парсонстауне (Ирландия) графом Россом. Конструкция телескопа позволяла использовать в нем как систему Ньютона, так и систему Гершеля. На верхнем рисунке представлен вид с юга, «демонстрирующий положение телескопа, когда человек заходит в трубу, чтобы закрепить малый отражатель [зеркало] и снять защитную крышку с большого зеркала в процессе подготовки к ночной работе». На нижнем рисунке – расположение телескопа, если смотреть на него с северной стороны.

197

Рисунок графа Росса (опубликован в 1850 г.), на котором изображена спиральная структура, открытая им в «туманности» Мессье 51 весной 1845 г. с помощью нового гигантского телескопа. Он не сразу оценил в полной мере то, что обнаружил, и в другом наброске, сделанном в июне 1845 г., спиральность еще более очевидна. Он упоминал о взглядах своих предшественников: «двойная туманность без звезд» (Мессье); «яркая круглая туманность, окруженная гало или сиянием на некотором расстоянии от нее» (Уильям Гершель). Джон Гершель зафиксировал ее внутреннюю структуру, но воспринял ее как раздвоенное кольцо.

Росса настолько воодушевили его разнообразные открытия, что вместе с работниками своего поместья и другими помощниками он приступил к созданию зеркала диаметром 183 сантиметра и весом около 4 тонн. Через пять лет, после пяти попыток и четырех катастроф, зеркало «Парсонстаунского Левиафана» успешно отлили, отшлифовали и отполировали. Тяжелую трубу телескопа (ил. 196) было крайне сложно подвесить: ее поднимали в проеме между двумя несущими стенками восемнадцатиметровой высоты, установленными в плоскости меридиана, поэтому большинство звезд оказывались доступными для наблюдений только в течение часа или около того. Для защиты огромного зеркала от деформаций под действием собственного веса оно было укреплено на железной платформе, покрытой войлоком.

Левиафан, являвшийся на то время самым большим телескопом в мире, был введен в эксплуатацию в феврале 1845 г. К апрелю Росс совершил свое наиболее знаменательное открытие, а именно – спиральную структуру туманности М51, что он великолепно изобразил на рисунке. Это изображение приведено на ил. 197. Он обнаружил аналогичную структуру и у некоторых других туманностей. Однако в Ирландии бушевал массовый голод, и ему пришлось на несколько месяцев забыть о своем телескопе. (В это время Росс вернул бо́льшую часть своей