Космос. Иллюстрированная история астрономии и космологии - Джон Норт

ренты, чтобы смягчить бедствие своих арендаторов.) Когда наблюдения возобновились, он имел перед собой четкую программу – исследовать форму туманностей. Ему помогали в этом его старший сын, который продолжил эту программу после его смерти, и Томас Ромни Робинсон, а также разные другие друзья и наемные наблюдатели.

Росс был убежден, что спиральная структура туманностей должна содержать в себе важную динамическую информацию. Он обладал степенью по математике, но без дополнительной информации ничего не мог поделать, и должно было пройти много десятилетий, прежде чем оказалось возможным приступить к формальному решению этой проблемы. Поэтому астрономы замка Бирр начали систематический поиск спиральных туманностей и обнаружили их во множестве. Некоторые из них относились к типу, теперь известному как галактики Сейферта. (Они обладают высокоплотными центрами, и недавно было признано, что источником их энергии служат черные дыры.) Нередко детали рисунков, изготовленных в Бирре, продолжали сохранять огромное значение даже после возникновения астрономической фотографии. Огромный рефлектор продолжал регулярно использоваться, находясь на одном и том же месте, до 1878 г., когда астроном датского происхождения Дж. Л. Э. Дрейер уволился из Бирра, чтобы получить место в национальной обсерватории в Дансинке. Дрейер, широко известный как историк астрономии, помимо этого, составил спустя некоторое время знаменитый «Новый общий каталог туманностей и звездных скоплений». Его номера с номенклатурой NGC все еще используются для обозначения подобных объектов: например, планетарная туманность Гершеля имеет обозначение NGC 1514.

Помимо прочего, работа Росса способствовала изменению моды в телескопостроении в пользу больших рефлекторов. Конечно, астрономы продолжали делать открытия и на больших рефракторах – как это было в случае с Асафом Холлом в 1877 г., открывшим спутники Марса с помощью Вашингтонского инструмента, оснащенного объективом Кларка. Наряду с упомянутыми ранее рефракторами, Дублинская фирма Грабб изготовила в 1880‐х гг. для Кембриджа объектив диаметром 63 сантиметра, а братья Поль и Проспер Анри в Париже изготовили 76-сантиметровый рефрактор для Ниццы и 83-сантиметровый – для Медона. Были произведены и более совершенные объективы – например, во Франции в мастерской Мантуа из стекла фабрики Сен-Гобена и в Германии в фирме Карла Цейсса в Йене, основанной при поддержке знаменитого оптика-теоретика Эрнста Аббе. Астрономия особенно обязана Карлу Цейссу, который начинал как игрушечник. Цейсс основал свой небольшой оптический бизнес в 1846 г. в Йене, а к 1880‐м гг. он работал в тесном сотрудничестве с расположенным неподалеку стекольным производством Отто Шотта. Это было идеальное сочетание. Вскоре, благодаря государственной субсидии Пруссии, их совместная фирма значительно продвинулась в развитии и стала крупнейшим европейским производителем высококачественных оптических инструментов всех типов; она с легкостью удерживала эти позиции в период между двумя мировыми войнами.

Будущее телескопов было за рефлекторами в силу простого обстоятельства: стекло в центре объективов диаметром порядка метра настолько толстое, что поглощение света стало бы запредельным. Физическая деформация под тяжестью стекла также является проблемой. Однако следовало найти новый материал для замены металла «спекулум», неудобного для обработки. Стеклянные зеркала нельзя считать чем-то новым, и шлифовка и полировка достигли уровня высокого искусства, но прежние методы серебрения стекла были слишком грубы. В 1853 г. немецкий химик Юстус фон Либих изобрел методику нанесения тонкого и однородного слоя серебра на стеклянную поверхность с помощью водного раствора нитрата серебра. Эту методику демонстрировали на Всемирной выставке в Лондоне в 1851 г., но вскоре ее заново изобрел Либих, доведший ее до сведения широких научных кругов. Спустя два года знаменитый мюнхенский изготовитель инструментов Карл Август фон Штейнгейль и парижанин Жан Бернард Леон Фуко одновременно применили эту методику, нанося слои серебра на стеклянное зеркало, предназначенное для телескопа – на первый раз не слишком большое. Фуко, начавший свою карьеру отнюдь не как интеллектуал, проявил свое подлинное достоинство сначала в работе с маятником, наглядно демонстрирующим вращение Земли, а затем экспериментами, позволившими ему сравнить скорость света в воздухе и в воде. В 1853 г. Наполеон III пожаловал ему должность в Парижской обсерватории. Серебрение зеркала было завершено им в 1857 г.; а год спустя он внедрил еще одну технологически важную инновацию – «метод Фуко» для проверки качества изображения, производимого зеркалом.

Изготавливая второй телескоп – взятый им с собой на Мальту, – Ласселл последовал французскому примеру, посеребрив стеклянное зеркало. Вскоре стеклянные зеркала почти повсеместно стали стандартным решением при изготовлении рефлекторов. Последним большим зеркалом, которое должно было быть отлито из металла «спекулум», стал 120-сантиметровый экземпляр, предназначенный для Мельбурна, изготовленный Томасом Граббом в Дублине в соответствии с рекомендациями Королевского общества. Это оказалось ошибкой как по оптическим, так и по механическим соображениям (ил. 198). Зеркало было отправлено с защитным покрытием из шеллака. Во время его удаления поверхность оказалась испорченной. Через несколько месяцев директор обсерватории попытался освоить технику повторной шлифовки одного из самых больших телескопов в мире. И конечно же, потерпел неудачу; но затем Грабб сделал эту работу, потратив на это целых тридцать лет.

198

48-дюймовый кассегреновский рефлектор, построенный Томасом Граббом из Дублина и установленный в Мельбурне (Австралия). Конструкция показана в том виде, какой она была в 1867 г., до постройки раздвижной крыши. Зеркало Грабб сделал из металла, возможность использовать посеребренное стекло была отвергнута – не самое лучшее решение.

В течение недолгого времени после наступления эпохи стекла как материала для зеркальных объективов рефлекторам в целом стали отдавать большее предпочтение, чем рефракторам. Простейшие ахроматические объективы имели четыре оптические поверхности, каждая из которых требовала шлифовки, в то время как у зеркала – только одна. Его усовершенствование преобразованием сферической поверхности в параболическую оказалось не слишком сложным делом. Было и другое важное соображение. С появлением астрономической фотографии объективные линзы, всегда считавшиеся ахроматическими, больше не могли рассматриваться в качестве таковых, поскольку фотографическая эмульсия чувствительна к гораздо более широкому диапазону световых волн, чем воспринимает человеческий глаз.

199

М31, «Большая туманность» (галактика) в созвездии Андромеда, сфотографированная Айзеком Робертсом 1 октября 1888 г. с использованием его 20-дюймового (51-сантиметрового) рефлектора с посеребренным стеклянным объективом. Этот телескоп, изготовленный сэром Говардом Граббом в 1885 г. для использования в астрономической фотографии, можно увидеть сегодня в Музее науки Южного Кенсингтона (Лондон). Для получения этого изображения на стеклянном негативе потребовалась трехчасовая экспозиция, что свидетельствует о высоком качестве часового механизма Грабба.

Если шлифовать небольшие зеркала и придавать им нужную форму стало относительно простым делом (что доказали тысячи любителей), то век любителей сооружения самых больших инструментов стремительно шел к завершению. Фирма Грабба наконец возродила свою репутацию благодаря 51-сантиметровому рефлектору с объективом из стекла, изготовленному для Айзека Робертса в 1885 г. С его помощью Робертс заметно увеличил свою популярность, сфотографировав M31 – большую «туманность» Андромеды, отчетливо продемонстрировав ее спиральную структуру и сняв многие сомнения по поводу довольно двусмысленного рисунка М31, сделанного Бондом в 1847 г. (ил. 199). В ноябре 1886 г. Робертс добился еще одного успеха благодаря фотографии Туманности Ориона. Такую фотографию уже получили Дрэпер (1880), Жансен (1881) и особенно Э. Эйнсли Коммон (1883), но изображение, полученное Робертсом, продемонстрировало следующее: туманность оказалась по меньшей мере в шесть раз больше, чем это предполагалось ранее, и с ней соединена расположенная рядом туманность, которая отмечена в каталоге Мессье как отдельная.

К концу столетия ситуация целиком и полностью изменилась. Опыт Джорджа Хейла в Йерксе позволил ему понять пределы возможностей рефракторов. Ему повезло, что в составе обслуживающего персонала был рабочий-оптик с незаурядной квалификацией Джордж Ричи. И когда при поддержке гранта, выделенного Институтом Карнеги, началось строительство телескопа для обсерватории Маунт-Вилсон, ни