Основным недостатком однолинзовых телескопов-рефракторов (а первые телескопы были именно однолинзовыми) является хроматическая аберрация. Линза объектива ведет себя как призма и не только преломляет свет, но и разлагает его на составляющие цвета. При этом фокус красных лучей располагается дальше от объектива, чем фокус синих лучей, вследствие чего изображение размывается. Первым способом уменьшения хроматической аберрации стало применение линз с большим фокусным расстоянием. Именно поэтому телескоп знаменитого польского астронома Яна Гевелия (1611–1687) имел длину почти 50 метров (при диаметре объектива не более 20 сантиметров). В дальнейшем хроматическую аберрацию в рефракторах научились в значительной степени устранять с помощью специальных линз и входящей в устройство телескопа системы фокусировки.
Во сколько раз современный телескоп «зорче» человеческого глаза?
Чем больше света «соберет» оптический прибор, тем менее яркие и более далекие объекты он «увидит». Именно поэтому зеркала телескопов становятся все больше и больше. Рабочая (эффективная) площадь главного зеркала телескопа диаметром 8 метров равна примерно 48 квадратным метрам, а площадь человеческого зрачка в сумерках – примерно 20 квадратным миллиметрам. Телескоп соберет во столько раз больше света, во сколько его площадь больше площади зрачка, то есть приблизительно в 2,5 миллиона раз!
У какого телескопа выше разрешающая способность – радио– или оптического?
Недостатком радиотелескопов долгое время была их низкая разрешающая способность, достигавшая даже у больших радиотелескопов лишь нескольких минут дуги. Проблема была решена посредством использования техники интерферометрии, когда сигналы, попадающие на разные радиотелескопы, собираются и обрабатываются на компьютере. В этом случае два и более радиотелескопа ведут себя как единый инструмент с диаметром, равным расстоянию между отдельными радиотелескопами. Применяя одновременно три радиотелескопа, установленных в США, Австралии и Южной Африке, астрономы смогли разглядеть строение пульсара, находящегося на расстоянии в 1600 световых лет от Земли в созвездии Паруса. Облако раскаленного газа, излучающее радиоволны, имеет поперечник 500 километров, а в его центре находится нейтронная звезда диаметром около 10 километров. Если бы такой разрешающей способностью обладал оптический телескоп, он мог бы разглядеть с Земли крупный вирус на поверхности Луны.
Обязательно ли выносить оптический телескоп за пределы атмосферы для существенного повышения его разрешающей способности?
Поскольку зеркалу телескопа надлежит поворачиваться, отслеживая объект в ночном небе, оно не должно быть слишком тяжелым, иначе в процессе поворота оно будет деформироваться под влиянием собственного веса, сводя на нет высокоточную обработку, проведенную при его изготовлении. Следствием указанного ограничения на массу зеркала является ограничение на его размеры. Именно поэтому до 1975 года наиболее крупным в мире был американский телескоп с зеркалом диаметром 5 метров, установленный на горе Паломар в Калифорнии. Затем этот рекорд был побит: на Северном Кавказе, близ станицы Зеленчукской, закончилось строительство телескопа с зеркалом диаметром 6 метров. В последнее десятилетие ХХ века наступил новый этап в развитии оптических телескопов, связанный с внедрением так называемой активной оптики. Решение проблемы свелось к изготовлению тонких зеркал (толщиной около 20 сантиметров при диаметре 8—10 метров), форму которых корректирует компьютер с помощью нескольких десятков подвижных гидравлических опор. Альтернативой монолитным зеркалам, состоящим из единого блока, стали составные зеркала. Так, зеркала двух телескопов, установленных на гавайском потухшем вулкане Мауна Кеа, каждое по 10,8 метра в диаметре, состоят из 36 шестиугольных фрагментов размерами не более 2 метров. Другой прорыв в области совершенствования оптических телескопов связан с внедрением адаптивной оптики, позволяющей если не полностью устранить, то существенно сократить деформации изображений небесных объектов из-за атмосферной турбулентности. Эта технология обеспечивает «подстройку» зеркала телескопа под изменения, происходящие в атмосфере, так что расфокусировка изображения, вызванная перепадами плотности воздуха, его потоками и ветром, сводится к минимуму. Специалисты утверждают, что стоимость таких наземных телескопов намного меньше, чем стоимость только ремонта в космосе орбитального телескопа «Хаббл», а их разрешающая способность на порядок (приблизительно в 10 раз) выше, чем у прибора, вынесенного в космос.
В чем состоит уникальность астрономических знаний африканского племени догонов?
Культура догонов уже несколько десятилетий является объектом пристального внимания ученых. Этот сравнительно малочисленный народ (в 2000 году численность догонов составляла около 500 тысяч человек) живет преимущественно на территории Республики Мали, в труднодоступном районе. Активно сопротивляясь как исламизации со стороны правителей древнего Мали, так и обращению в христианство со стороны французских колонизаторов, догоны до самого последнего времени сохраняли в относительно нетронутом виде многие свои верования и обычаи. Особый интерес представляют их космологические взгляды. В представлении догонов Вселенная является «бесконечной, но измеримой», заполненной «спиральными звездными мирами», в одном из которых находится Солнце. Этот мир можно наблюдать на небе в виде Млечного Пути. Большинство видимых на небосводе светил представляют «внешнюю» систему звезд, влияние которых на земную жизнь, по мнению догонов, относительно невелико. «Внутренняя» же система, «непосредственно участвующая в жизни и развитии людей на Земле», включает в себя созвездие Орион, альфу и гамму Малого Пса, Плеяды и еще несколько звезд. Главную роль в ней играет Сириус, именуемый «пупом мира». Сириус догоны считают тройной звездой, главный компонент которой именуется Сиги толо («толо» – звезда), а спутники его – По толо и Эмме йа толо, причем вокруг Эмме йа толо якобы вращаются еще два спутника – Ара толо и Йу толо. При этом характеристики звезды По ни в чем существенном не отличаются от известных в настоящее время характеристик Сириуса В. Прежде всего, звезда По – белая, в святилищах догонов она символизируется белым камнем. Период обращения По толо вокруг Сиги толо составляет 50 лет (по данным астрономов – 49,9 года). Эта звезда, утверждают догоны, имеет небольшие размеры при огромных весе и плотности: «она самая маленькая и самая тяжелая из всех звезд». Именно По толо догоны считают «самой важной звездой», «символом происхождения Вселенной» и «центром звездного мира». Что касается Эмме йа толо, то современной астрономии второй спутник Сириуса не известен, хотя в течение последних десятилетий астрономы разных стран неоднократно высказывали предположение о существовании в этой системе еще одной звезды. Некоторые особенности системы Сириуса действительно говорят в пользу такой гипотезы, но наблюдениями она пока не подтверждена. Этнографы, изучавшие космологию догонов, единодушны в том, что она – результат заимствования, ибо уровень научно-технического развития этого народа не позволил бы им узнать что-либо подобное без «помощи со стороны». Некоторые склонны считать ее источником современную европейскую цивилизацию, однако это предположение сталкивается с серьезными возражениями. Первейшее из них состоит в том, что знания о системе Сириуса лежат в основе вычисления периода, с которым отмечается Сиги – главный праздник догонов, ритуалы же этого праздника уходят в прошлое на 700 лет (по некоторым данным – на 1400 лет). А между тем Сириус В был открыт астрономами в 1862 году, его необычайно высокая плотность определена в 1915 году. Кроме того, отнюдь не во всем знания догонов совпадают с современной астрономической картиной мира. В частности, наличие у Сириуса второго спутника – пока только гипотеза, а что касается спутников Эмме йа толо (по существу – планет), то о них наша астрономия даже речи не ведет. Самое интересное, что французские этнографы, изучавшие верования догонов, ни в малейшей степени не верили их астрономическим построениям – пока один астроном не указал им на примечательность этой части догонской космогонии.
География и другие науки о Земле
Как долго длится полярная ночь на Северном полюсе?
Полярной ночью называют период, когда Солнце в полярных областях не поднимается над горизонтом и прямое солнечное освещение отсутствует. Продолжительность полярной ночи возрастает к северу от Северного полярного круга и к югу от Южного полярного круга. На Северном полюсе полярная ночь длится от осеннего равноденствия до весеннего (176 суток), на Южном – от весеннего равноденствия до осеннего. На территории России наибольшая длительность полярной ночи характерна для арктических островов – на острове Рудольфа в архипелаге Земля Франца-Иосифа (81 градус 49 минут северной широты) она продолжается с 16 октября по 26 февраля (133 суток).
Как долго длится полярный день на Северном полюсе?
Полярным днем называют период, когда Солнце в полярных областях многие сутки не опускается за горизонт. Продолжительность полярного дня возрастает к северу от Северного полярного круга и к югу от Южного полярного круга. На Северном полюсе полярный день длится от весеннего равноденствия до осеннего (189 суток), на Южном – от осеннего до весеннего равноденствия. На территории России наибольшая длительность полярного дня характерна для арктических островов – на острове Рудольфа в архипелаге Земля Франца-Иосифа (81 градус 49 минут северной широты) он продолжается с 8 апреля по 4 сентября (149 суток).
В каких точках земного шара время суток можно определять по собственному усмотрению?
На географических полюсах (Северном и Южном) все меридианы сходятся в одну точку, а потому понятие географической долготы теряет смысл. Поскольку исчисление времени суток в любом месте на Земле связано с географической долготой этого места, то неопределенность долготы на географических полюсах приводит к неопределенности времени суток на них. Меридиан любого города мира проходит через географические полюса, а значит, любой город вправе притязать на то, чтобы время суток исчислялось на географических полюсах по его часам. Находящийся на Северном (или Южном) полюсе полярник волен избрать время любого меридиана: того, на котором лежит столица его родной страны, или – если это технически удобнее – меридиана Гринвича как начального либо меридиана какого-либо иного пункта.
Кто, когда и как впервые определил размеры земного шара?
Размеры земного шара впервые были оценены около 240 года до нашей эры Эратосфеном Киренским (около 276–194 до нашей эры). Работая в знаменитой Александрийской библиотеке, он обнаружил старый папирус, из которого вычитал, что на юге Египта, в Сиене (нынешнем Асуане), в полдень 21 июня вертикальный шест не отбрасывает тени, отражение Солнца можно увидеть на дне самых глубоких колодцев, а следовательно, Солнце стоит точно над головой. Эратосфен не поленился проверить, отбрасывает ли тень вертикальный шест в полдень 21 июня в Александрии. Выяснив, что отбрасывает, он измерил длину тени. Если Земля плоская, то и в Сиене, и в Александрии солнечные лучи должны падать на Землю под одним и тем же углом и отбрасываемые шестом тени должны иметь одинаковую длину. Если же это не так, то поверхность Земли искривлена, и чем больше ее кривизна, тем больше должна быть разница в длине теней. Измеренная Эратосфеном длина тени в Александрии показала, что угловое расстояние между Александрией и Сиеной должно составлять около 7 градусов (если мысленно продолжить шесты, установленные в этих городах вертикально, до центра Земли, они пересекутся под углом 7 градусов). Эратосфен нанял человека, который шагами измерил расстояние между указанными городами, и оно составило 5 тысяч греческих стадий. Поскольку 7 градусов – это приблизительно 1/50 от полной окружности (360 градусов), то длина полной окружности должна быть равна 250 тысячам стадий, рассуждал Эратосфен. А тогда радиус земного шара равен 40 тысячам стадий. Переводя это значение в современные меры длины (древнегреческая стадия равна 175 метрам), получим, что радиус земного шара равен 7 тысячам километров. Оценки Эратосфена были по тем временам удивительно точными; по современным данным, средний радиус Земли равен 6371 километру.
Кто и когда создал первый глобус?
Созданием первого глобуса прославился немецкий географ и путешественник Мартин Бёхайм (1459–1507). В 1492 году он изготовил глобус «Земное яблоко» диаметром 54 сантиметра, отобразивший наиболее передовые географические представления того времени (накануне открытия Нового Света) о поверхности Земли. На глобусе Бёхайма нет никакого массива суши между Европой и азиатскими островами, но фигурирует множество легендарных островов. Среди них остров Бразил, привлекавший внимание бристольских купцов с конца XV века, остров Святого Брандана, якобы открытый этим святым еще в 578 году (этот остров безуспешно искали до 1721 года), остров Антилии, которого якобы достиг в 734 году архиепископ города Опорто (по другой версии, его открыли в 1414 году). Глобус Мартина Бёхайма, представляющий собой величайшую историко-географическую ценность, экспонируется в Германском национальном музее в Нюрнберге.
ebooksa