Семья Солнца

Вы уже знаете, как телескоп помог Галилею доказать правоту учения Коперника. И позже телескоп, этот замечательный инструмент, открыл человеческому взору отдаленные миры, показал людям Вселенную, ее устройство и движение светил. В этой главе речь будет идти о телескопе.

Открытие, которое приписывают Липперсгею

Предание рассказывает об этом открытии так. Жил в голландском городке Миддельсбурге очковых дел мастер по фамилии Липперсгей. Он шлифовал стекла и делал очки. Хорошие стекла Липперсгей продавал, а негодные дарил вместо игрушек своим детям.

Как-то сынишка Липперсгея, играя стеклышками в отсутствии отца, случайно поставил два шлифованных стекла одно перед другим. Мальчик глянул сквозь них и увидел: прямо из окна ползло неведомое огромное, мохнатое чудовище. Мальчик со страху выронил стекла. Чудовище исчезло, и только большая муха сидела на стекле и чистила лапки.

Страх прошел, мальчик решил снова посмотреть сквозь волшебные стекла, показавшие ему чудовище. Он опять составил их, но ничего страшного на этот раз не увидел. Зато городская колокольня вдруг шагнула и встала перед окнами их домика. Мальчик опустил стекла, и колокольня мгновенно вернулась на свое место.

Как только возвратился отец, мальчик рассказал ему о волшебных стеклах. Липперсгей проверил наблюдения сына и вскоре изготовил первую зрительную трубу. В ее концы он вставил по стеклу. Эта труба обладала, действительно, волшебными свойствами: она приближала далекие предметы и показывала их так близко, что, казалось, можно достать их, стоит протянуть руку.

Волшебные стекла приближали далекие предметы.

О своем изобретении Липперсгей заявил голландскому правительству и просил награды. Но правительство ответило, что точно такая же труба изготовлена другим оптиком — Мециусом. Завязался спор, кто первый изобрел подзорную трубу. В спор вмешались другие изобретатели, которые также доказывали, что именно они первые изобрели трубу. Так до сих пор нельзя решить, кто изобрел зрительную трубу. Вполне возможно, что ее изобрело одновременно несколько человек. История изобретений знает немало таких примеров.

Галилей видел одну из первых зрительных труб, которую привез в Венецию голландский купец. Когда Галилей вернулся домой, он всю ночь провел без сна, размышляя о замечательном инструменте. Ученый очень быстро понял устройство этого прибора и построил свой первый телескоп.

Два телескопа, собственноручно изготовленные Галилеем.

Телескоп Галилея был несравненно лучше голландской трубы, он давал увеличение в тридцать раз.

Затем другой великий астроном — Иоганн Кеплер — еще более усовершенствовал телескоп.

Секрет телескопа

Прибор этот, в сущности, очень прост. Понять его устройство легко, а поняв, можно без особого труда построить телескоп, который будет не хуже галилеевского. Чтобы уяснить себе секрет действия телескопа, надо прежде всего ответить на два вопроса.

Первый: почему далекие предметы мы видим меньшего размера, чем близкие?

Второй: как луч света проходит через выпуклое стекло?

Ответ на первый вопрос. Возьмите обыкновенную спичку и держите ее вертикально в вытянутой руке. Смотрите то на спичку, то на какой-нибудь удаленный предмет. Пусть это будет телеграфный столб. Конечно, столб больше спички по крайней мере раз в сто, столбы делают пятиметровыми, а спичка имеет в длину всего пять сантиметров. Но вашему глазу спичка кажется такой же, как столб. Почему это так? Для объяснения такого явления художник на рисунке провел линии от концов спички и от концов столба прямо к глазу.

Видимая величина предмета зависит от угла зрения.

Эти линии изображают световые лучи, идущие от краев наблюдаемых предметов.

Лучи, как видите, сходятся к глазу углом. Он имеет особое название — угол зрения. Сравните размеры углов, образованных лучами от спички и лучами от столба. Ясно, что они одинаковы.

Значит, видимая величина предмета зависит от угла зрения, иначе говоря, от того, под каким углом сходятся световые лучи в нашем глазу. Это ответ на первый вопрос.

Теперь ответим на второй. Луч света, переходя из воздуха в какое-либо другое прозрачное вещество, например, в воду, стекло, кварц, изменяет свой путь. Он, как говорят, преломляется.

Преломление лучей в воде.

Поэтому ложечка, опущенная в стакан с водой, кажется как бы сломанной. На самом деле она, разумеется, цела, только преломление световых лучей в воде исказило ее вид.

Тонкие плоские стекла, вставленные в оконные рамы, почти не искажают картину за окном. Но если вам попадется стекло неровное, с выпуклостями, неодинаковой плотности, то вы увидите через такое стекло предметы совершенно изуродованными. В этом виновато преломление лучей в неровностях стекла.

А что будет, если взять выпуклое, хорошо отшлифованное стекло? Посмотрите на рисунок, изображающий муху. Если выпуклого стекла нет, то лучи от мухи сходятся к глазу под маленьким углом, но стоит поднести близко к рассматриваемому предмету выпуклое стекло, — угол зрения раздвинется.

Преломление лучей в линзе увеличивает угол зрения и как бы приближает предмет.

Мы знаем, чем больше угол зрения, тем большим нам кажется предмет. И муху сквозь выпуклое стекло мы увидим сильно увеличенной.

Итак, чтобы увидеть предмет большим, чтобы приблизить к глазу его изображение, надо с помощью стекол изменить угол зрения, сделать этот угол большим.

Как сделать лупу дальнозоркой

Выпуклое стекло называют по разному. Оптики и астрономы именуют его двояковыпуклой линзой, или лупой, или собирательным, или даже зажигательным стеклом.

Наверно вы пробовали собирать лупой солнечные лучи в пучок и яркой точкой на конце светового пучка прожигать бумагу. Так нередко поступали путешественники: не имея спичек, они добывали огонь с помощью лупы прямо из солнечного света.

Лупа благодаря своей форме, похожей на чечевицу, собирает лучи и оправдывает название собирательного, или зажигательного, стекла.

Лупа, собирая солнечные лучи в пучок, прожигает бумагу.

Чем выпуклее стекло, тем короче получается пучок солнечного света. У слабо выпуклых стекол, у таких, какие вставляются в очки, солнечные лучи соберутся в точку на расстоянии метра, а то и двух от стекла. Это расстояние называется в оптике фокусным расстоянием. Сильно выпуклые стекла называются короткофокусными, а почти плоские — длиннофокусными.

Но какую бы лупу мы ни взяли, все равно через нее можно разглядывать только предметы, находящиеся вблизи. Рассмотреть же сквозь лупу что-нибудь далекое не удается, лучи так путаются, что ничего не видно. Лупа близорука, вдаль через нее смотреть нельзя. А ведь планеты и звезды находятся очень далеко от нас. Чтобы лупу сделать дальнозоркой, надо надеть на нее очки, то есть добавить еще одно стекло, которое приблизит к лупе изображение далекого предмета. Тогда лупа покажет изображение сильно увеличенным.

Телескоп всегда делают из двух стекол. Одно из них, обращенное к предмету, называется объективом — это «очки», другое, находящееся возле глаза, окуляром — это лупа. Объектив и окуляр как бы деляг работу между собой. Объектив придвигает изображение к окуляру, а окуляр позволяет человеческому глазу рассматривать это изображение под большим углом зрения.

Если у вас есть фотоаппарат и лупа, то вы в одну минуту можете сделать себе телескоп. Достаньте ваш «Фотокор», раскройте и установите так, как будто собираетесь снимать далекий вид. Наведите на резкость, чтобы на матовом стекле получилось четкое изображение далеких предметов. Затем возьмите лупу и посмотрите на это изображение через нее. Лупа сильно увеличит его.

Нетрудно догадаться, что матовое стекло излишне. Выньте его, а лупу держите на прежнем месте, — изображение станет яснее, четче и светлее. Вот и готов телескоп. В нем видно все вверх ногами. И настоящие телескопы показывают небесные светила перевернутыми, но это никого не смущает: во Вселенной нет ни верха, ни низа, и поэтому безразлично в каком положении рассматривать планеты и звезды

От чего зависят зоркость и увеличение телескопа

У кошки днем зрачки узенькие, как щелочки. Ночью они расширяются и делаются круглыми, большими; поэтому-то кошка и видит ночью очень хорошо. Так же устроены глаза у сов, у летучих мышей. И у людей ночью, в темноте, зрачки расширяются. Отверстие, через которое свет проникает в глаз, делается большим, и поэтому зоркость глаза увеличивается. Значит, зоркость зависит от величины зрачка — того отверстия, через которое поступает в глаз свет.

Это целиком относится и к телескопу. Чем больше его зрачок — объектив, тем он зорче. Поэтому линза в объективе должна быть возможно большей, чтобы собрать как можно больше световых лучей. А окуляр может быть очень маленьким, ведь его задача — лучи, собранные объективом, доставить нашему глазу. Поэтому окуляр не следует делать намного большим, чем зрачок нашего глаза.

Телескоп похож на воронку, у которой один конец широкий, а другой узенький. Телескоп — самая настоящая воронка для световых лучей. И, конечно, выгодно делать широкий его конец пошире, от этого зоркость телескопа возрастет, и все будет видно ясней и отчетливей.

Нетрудно даже подсчитать, во сколько раз телескоп зорче глаза. Наш зрачок имеет в поперечнике пять миллиметров, а небольшой любительский телескоп имеет объектив поперечником приблизительно сто миллиметров. Во сколько раз площадь объектива больше площади зрачка? Подсчитаем и получим: в четыреста раз.

Понимаете, какой могущественный инструмент телескоп! А есть гигантские трубы, у которых поперечник объектива равен двум с половиной метрам. В Америке строится телескоп с отверстием в пять метров. Зоркость этого астрономического гиганта будет в миллион раз больше зоркости глаза.

Не следует смешивать зоркость телескопа с его способностью увеличивать, приближать изображение далеких предметов. Оптика, наука об отражении и преломлении световых лучей, установила такой закон: телескоп увеличивает изображение во столько раз, во сколько фокусное расстояние объектива больше фокусного расстояния окуляра.

Значит, в объектив надо ставить слабо выпуклую линзу, почти плоскую, с длинным фокусным расстоянием, а в окуляр — маленькое стеклышко, сильно выпуклое, с коротким фокусным расстоянием. Такой телескоп будет давать большое увеличение.

Например, вы купили для объектива линзу с фокусным расстоянием в полтора метра. Для окуляра достали лупу с фокусным расстоянием в два сантиметра. Во сколько раз будет увеличивать ваш телескоп? Задача совсем простенькая: разделите 150 на 2. Делим, 150 : 2 = 75; значит, ваш телескоп будет увеличивать в 75 раз.

Если это увеличение покажется вам недостаточным, достаньте для окуляра другую лупу, еще более выпуклую, с расстоянием в полтора сантиметра. Тогда телескоп даст увеличение в сто раз.

Теперь вы знаете о телескопах вполне достаточно, чтобы построить себе хороший самодельный телескоп.

Но, изготовив его, останетесь не совсем довольны— изображение светил в вашем инструменте получится окрашенным. Вокруг каждого предмета будет светиться радужная каемка. Она, конечно, помешает наблюдать, но избежать ее нельзя. Это неминуемое зло простых самодельных телескопов. Чтобы избавиться от цветной каймы, в настоящих астрономических приборах объективы делают составными из двух-трех линз.

Братья-соперники

Можно ли построить телескоп, увеличивающий в миллион раз? Отольем из стекла огромную, слабо выпуклую длиннофокусную линзу для объектива, изготовим трубу подлиннее, подберем маленький короткофокусный окуляр, и телескоп, увеличивающий во много тысяч раз, готов.

Так раньше и думали. Даже пытались строить такие телескопы. Делали трубы в пятьдесят метров длиной. Но такие трубы прогибались от собственного веса, как удочки, и в них, конечно, нарушался ход лучей, изображение получалось искаженное. Ученые пытались сделать надежные металлические крепления, но телескопы получались громоздкие, как железнодорожный мост, управлять такой махиной было невозможно.

Тяжесть телескопа и всех его частей, и особенно стекол, — основное и непреодолимое препятствие. Представьте себе огромную стеклянную линзу в форме чечевицы, утолщенную в середине и тонкую по краям. Как бы ни было стекло крепко и прочно, края этой линзы начнут гнуться, и она будет провисать под действием собственной тяжести. А через прогнувшееся стекло астроном увидит не звезды, а какие-то уродливые запятые. Проку от такого телескопа, разумеется, не будет.

Есть и другое препятствие. Отлить большую линзу очень трудно. Нужно получить кусок идеально чистого стекла, совершенно одинакового состава, одинаковой плотности, без каких-либо искривлений или других недостатков. Трудно отлить такое стекло, а еще труднее из куска этого стекла выточить линзу, затем отшлифовать и укрепить ее в оправе. Нигде нельзя допустить даже самой маленькой, самой ничтожной неровности.

Еще в 1912 году, до первой мировой войны, Пулковская обсерватория заказала знаменитой английской фирме Гребб большой телескоп с объективом, имеющим поперечник в 41 дюйм, или 103 сантиметра. Фирма заказ приняла. Но прошло больше десяти лет, а объектив все еще не был готов. Так и не выполнила фирма нашего заказа, потому что он оказался для нее слишком трудным. Делать линзу для телескопа поручили молодой советской оптической промышленности.

Не сразу удалось изготовить линзу на нашем заводе: несколько пробных отливок постигла неудача. Но, в конце концов, на оптическом заводе в Ленинграде изготовили кусок прекрасного оптического стекла для линзы телескопа Пулковской обсерватории.

Стекло это было передано в Государственный оптический институт в Ленинграде для шлифовки. Но в 1941 году, когда немецкие фашисты напали на нашу Родину, Оптический институт должен был эвакуироваться на восток, для того чтобы разрабатывать и давать нашей Красной Армии новые боевые оптические приборы.

Неоконченный объектив остался лежать в Ленинграде, надежно спрятанный в глубоком подвале.

Кончилась война. Из подвала был извлечен неоконченный объектив. Скоро он займет свое место в восстановленной Пулковской обсерватории. Новый пулковский телескоп будет по величине третьим в мире.

Вот список самых больших телескопов:

Иеркский в США, близ Чикаго — 102,0 см.

Ликский в США, в Калифорнии — 91,5 см.

Будущий пулковский — 81,0 см.

Потсдамский 80,0 см.

Самый большой телескоп — иеркский — имеет объектив поперечником в сто два сантиметра.

Длина трубы иеркского телескопа-рефрактора равна девятнадцати метрам. Свой огромный стеклянный глаз телескоп поднимает выше четырехэтажного дома. Вес всего прибора — шестьдесят тысяч килограммов, а вес объектива — четыреста килограммов. Если иеркский телескоп направить круто вверх, то у него начинает прогибаться и оседать линза объектива, и, следовательно, изображение получится искаженным. Поэтому астрономы не поднимают его слишком высоко. И все-таки увеличение этот гигант дает только в три тысячи раз.

Телескоп-рефрактор. Объектив приближает изображение к лупе-окуляру, а окуляр увеличивает его.

Кроме телескопов с линзами, или, как их называют астрономы, рефракторов, существует и другой тип телескопа. Это родной брат рефрактора — телескоп зеркальный, или рефлектор. У рефлекторов вместо линзы объективом служит большое вогнутое зеркало. Вогнутое зеркало, как огромная воронка, собирает лучи в пучок и посылает их к объективу.

Телескоп-рефлектор. Вогнутое зеркало при помощи плоского зеркальца приближает изображение к окуляру, а окуляр увеличивает его.

Рефлектор на пятьдесят лет моложе рефрактора. Он изобретен английским профессором-математиком Грегори в 1661 году.

В сущности, устройство братьев-телескопов имеет много общего. Только у рефрактора собирает лучи линза, а у рефлектора — вогнутое зеркало. С момента изобретения рефлектора между братьями-телескопами началось соперничество, так как у каждого из них есть свои преимущества и свои недостатки.

Строитель первых больших телескопов

Семья Гершеля неизвестно по каким причинам покинула родную Моравию и переехала в Германию. Отец был музыкант, он играл на гобое. В Германии он поступил в ганноверскую гвардию, в полковой оркестр. Шла семилетняя война. Служба в германской армии была тяжелой. У Гершеля росло десять человек детей, о которых надо было позаботиться. Поэтому после боя под Гастенбеком Гершель-отец оставил полковой оркестр и решил уехать из Германии, где ему так трудно жилось, и попытать счастья в Англии.

Отец рассчитывал, что в Англии ему будет легче устроиться учителем музыки или музыкантом в каком-либо оркестре. Но в Англии дела тоже пошли не очень удачно, и отец-Гершель вскоре умер. Сыну Вильяму остались в наследство гобой и несколько книг по астрономии. Старый музыкант в свободные минуты любил читать о звездах, о Солнце, о движениях далеких миров.

В семье Гершелей все были музыкантами. Особенно отличался среди них сын Вильям, отлично игравший на скрипке и гобое.

Вильям устроился учителем музыки в курортном городке Бате. Там он был занят целый день. Утром он играл в капелле на органе, потом приходили ученики, и только поздно вечером Вильям раскрывал заветные книги отца, и мысль его уносилась в безбрежные просторы Вселенной. Увлечение отца астрономией передалось сыну. Вильям хотел изучить небо и мечтал иметь собственный хотя бы маленький телескоп. Как-то в лавке старьевщика Вильям Гершель разыскал прибор, но остался им недоволен, — это был слабый и плохой телескоп.

Купить большой телескоп Гершелю было не по средствам, и он решил построить его сам. Сестру Каролину он усадил клеить огромную картонную трубу, брат Александр вытачивал из дерева разные части, а сам Вильям шлифовал зеркало. Гершель решил строить рефлектор — телескоп с вогнутым зеркалом, потому что этот прибор был дешевле и его легче было построить своими силами.

Картон оказался плохим, неподходящим материалом для трубы. Картонная труба была непрочной. После нескольких опытов ее выбросили. Гершель стал строить другой телескоп. В спальне поставили большой токарный станок, в приемной — верстак. Столяр делал деревянную трубу. Александр точил на станке мелкие части телескопа, Гершель шлифовал зеркало. В свободные дни он работал не отрываясь, и, случалось, что по шестнадцати часов не отходил от станка. Каролина приносила обед и кормила брата с ложечки. А он, не отнимая рук от зеркала, все шлифовал и шлифовал его.

Когда в работе наступал перерыв, вся семья брала музыкальные инструменты: Вильям — гобой, Александр — виолончель, а Каролина пела. В этой дружной семье умели славно работать и весело отдыхать.

Прошло немало времени упорной работы, прежде чем телескоп был готов. Теперь все ночи напролет Вильям Гершель проводил у телескопа, осматривая небо. Он видел бесчисленное множество звезд: двойные и тройные, серебристые туманности, подобные облачкам, и странные скопления звезд, похожие на рой блестящих пчел… Невиданный мир, населенный синими, желтыми, красными, зелеными и ослепительно белыми звездами, открылся ему.

Гершель с увлечением простаивал ночи напролет у своего телескопа. Его сестра, верный друг и помощник, при свете небольшого фонаря записывала каждое слово Вильяма, каждое его наблюдение. Так они работали все ясные ночи напролет.

Днем же Гершель играл на органе, давал уроки или становился к шлифовальному станку и готовил новое, еще лучшее зеркало для своего телескопа. В своем дневнике Гершель с гордостью упоминает, что за пятнадцать лет жизни в Бате он отшлифовал четыреста тридцать зеркал разного размера.

Напряженный и упорный труд музыканта-астронома принес награду. В ночь на 13 марта 1781 года Гершель заметил на небе слабенькую светлую точку. Она довольно быстро двигалась среди звезд. Дня через два Гершель обнаружил, что новое светило, действительно, далеко ушло от своего первоначального места. Сомнений не оставалось: светлую точку нельзя было считать звездой. Другой астроном, Андерс Лексель, подтвердил, что открытое светило не звезда. Это была доселе неизвестная планета. Впоследствии планете Гершеля дали имя Уран.

Вильям Гершель и его сестра Каролина Гершель наблюдают планету Уран.

Открытие Урана принесло Гершелю славу. Вся Англия узнала о странном музыканте, который занимается астрономией и нашел новую планету. Английский король Георг III, услышав о Гершеле, немедленно пригласил его занять должность королевского астронома.

Гершель оставил музыку и всецело посвятил себя любимой науке — астрономии. Жалованье, полагавшееся королевскому астроному, было нищенски мало, но Гершель нашел способ жить безбедно и добывать себе необходимые средства. Он открыл мастерскую, строил в ней телескопы и продавал их любителям.

В 1785 году Гершель принялся строить свой последний телескоп. Он соорудил огромнейшую трубу, длиною в двенадцать метров. Вогнутое зеркало будущего телескопа должно было иметь в поперечнике сто двадцать сантиметров и весить тысячу килограммов.

После четырех лет упорной работы, 28 августа 1789 года телескоп-гигант был готов. В тот же вечер Гершель стал разглядывать в новый телескоп планету Сатурн и увидел возле нее еще одного, дотоле неизвестного спутника — шестую луну Сатурна. Затем он нашел у Сатурна седьмого спутника.

Если бы Гершель сделал только эти открытия, то он уже заслужил бы мировую славу.

Но дело в том, что эти открытия Гершеля были лишь случайным добавлением к его основной работе по исследованию мира звезд.

В свои гигантские телескопы Гершель видел так много звезд, что даже пересчитать их не мог.

Он поэтому решил исследовать звездное небо не сплошь, а по квадратам. Он исследовал не весь квадратик, а только его середину и переходил к следующему. Так он обошел все небо. Он как бы черпал звезды в разных направлениях.

Из этих наблюдений Гершель определил, что звезды не разбросаны по небу как попало, а составляют плоскую, вроде жернова или велосипедного колеса, фигуру.

Гершель открыл также, что часто звезды скапливаются в каком-либо месте, как рой пчел, и образуют звездные облака или кучи.

Некоторые звезды вращаются одна вокруг другой, как планеты вокруг Солнца.

Гершель доказал также, что Солнце быстро несется в пространстве между звезд.

Многие громадные, дотоле неизвестные миры показал Гершель человечеству и этим заслужил себе бессмертную славу замечательного ученого и глубокого мыслителя.

Гершель работал с увлечением. Правда, королевского астронома нередко отрывали от наблюдений любопытные придворные английского короля. Они любили беседовать с ученым, приставали к нему с расспросами, влезали на вышку и, разумеется, мешали астроному.

Во время работы с большим телескопом Гершель заметил, что огромное зеркало очень быстро портится и прогибается под собственной тяжестью. Гершелю приходилось постоянно перешлифовывать зеркало, но это помогало не надолго; когда он состарился, то не мог уже, как прежде, много часов подряд шлифовать зеркало на станке. В конце концов Гершель забросил свой телескоп-великан и стал наблюдать небо в другие телескопы поменьше.

Последние дни своей жизни Гершель провел, не выходя из кабинета.

Великий астроном умер 21 августа 1822 года. Телескоп пережил его на семнадцать лет. Он стоял, покинутый и забытый, с потускневшим зеркалом.

Исполинский телескоп Вильяма Гершеля.

Сын Вильяма Гершеля — Джон Гершель, тоже замечательный астроном, распорядился разобрать телескоп; трубу опустили и положили на три низких каменных столба.

В ночь на 1 января 1840 года в трубе поставили стол, накрытый скатертью и уставленный праздничными блюдами. Вся семья Гершелей собралась внутри телескопа встречать Новый год, Джон Гершель сочинил печальный и торжественный гимн в честь своего знаменитого отца и его детища, телескопа-гиганта. Вся семья хором пела эту песню:

«Здесь бодрствовал наш отец в холодные ночи.

Здесь улыбались ему лучи звездного света, здесь преданно ж нежно помогала ему любящая сестра. Вместе странствовали они в области звезд.

Теперь трубу осторожно положили ниц. Она отдана в жертву всесокрушающему времени. Пронесется над нею шумный ряд веков, но над ее обломками по-прежнему будет сиять ее слава».

После этого празднества трубу заколотили, и она осталась лежать в саду, вся заросшая зеленью. Возле трубы поставили памятник Вильяму Гершелю.

Такова история одного из величайших астрономов-наблюдателей и его огромного телескопа.

Современные астрономические машины

Гершель думал, что самым грозным врагом больших зеркальных телескопов является смена температур; ему казалось, что она быстро портит поверхность зеркала, и все достоинства большого прибора пропадают.

После Гершеля астроном Росс и некоторые другие пытались строить большие рефлекторы, но они были хуже телескопов с линзами. В борьбе между братьями-соперниками в прошлом столетии победа оставалась на стороне телескопа-рефрактора, а зеркальные телескопы были оставлены, как худшие.

В начале этого века дело существенно изменилось. Астрономы убедились, что рефракторы достигли своего совершенства, дальше расти они не могут. Волей-неволей пришлось вспомнить о младшем брате. И оказалось — недостатки зеркальных инструментов можно отчасти сгладить тщательной обработкой зеркала и точнейшей отделкой.

И вот уже в наши годы снова начали строить громадные зеркальные телескопы.

Тридцатидюймовый Пулковский рефрактор, уничтоженный немецкими варварами.

За сорок лет уже построено двадцать рефлекторов с зеркалами более метра в поперечнике. Один из них установлен в Крыму, в Симеизской обсерватории. Диаметр зеркала симеизского прибора — сто два сантиметра. По величине, как видите, он немногим уступает гершелевскому гиганту. Но среди остальных рефлекторов-сверстников он считается маленьким.

Самые большие телескопы в мире — это недавно построенный рефлектор на горе Паломар (диаметр пятьсот восемь сантиметров) и рефлектор на горе Вильсон (двести пятьдесят четыре сантиметра).

В 1939 году зеркало для паломарского великана было уже готово.

История изготовления этого зеркала очень интересна. В 1932 году для опыта отлили сравнительно небольшое зеркало полутора метров в поперечнике. Посмотрели, что получилось. Зеркало оказалось удачным. Отлили трехметровое, и оно вышло не хуже первого. После этого построили особо большую печь, в которой плавили стекло для линзы-великана. Рядом соорудили другую печь, в ней должны были охлаждать готовую стеклянную отливку.

Если бы инженеры решили отлить сплошное зеркало, то оно весило бы сорок тысяч килограммов. Подобную махину было бы трудно сдвинуть с места и еще труднее перевезти. Поэтому отлили стеклянный диск сверху гладкий, а снизу похожий на пчелиные соты. Но такое зеркало весит все же восемнадцать тысяч килограммов.

Стодюймовый рефлектор астрономической обсерватории на горе Вильсон в США.

В начале 1934 года стеклянный сплав был готов. Подъемный кран стал передвигать стальные ковши с расплавленным стеклом и заливать в заранее приготовленную форму. Форма не выдержала, от нее оторвалось несколько выступов, и они всплыли на поверхность жидкого стекла, как пенки. Их выловили. Но стекло было загрязнено, пришлось начинать новую варку.

Через полгода снова сварили стекло, на этот раз вполне удачно, и 2 декабря 1934 года зеркало отлили и поместили в соседнюю печь для охлаждения. Там зеркало постепенно и медленно остывало целый год.

Двухсотдюймовый рефлектор астрономической обсерватории на горе Паломар в США.

В это время случилось наводнение, и вода чуть-чуть не подошла к печи с драгоценным зеркалом. Вскоре разразилось землетрясение, но и оно, к счастью, не повредило стекла.

Завод, где готовили это зеркало, находится близ Нью-Йорка, а гора Паломар, где строят обсерваторию, — в Калифорнии. От завода до обсерватории пять тысяч километров пути. Зеркалу предстояло совершить длительное путешествие. Но инженеры упустили из виду, что железная дорога проходит несколько туннелей, прорытых сквозь горы. Прежде чем отправить зеркало в путешествие через туннели, пришлось поехать и измерить их. К счастью, оказалось, что зеркало пройдет. Будь оно хоть на несколько сантиметров больше, туннели пришлось бы переделывать или совершать рискованное путешествие вокруг Америки по морю.

Для первого пятиметрового зеркала построили особый открытый вагон, на него поставили чехол-коробку с зеркалом. Низ коробки едва не задевал шпалы, а верх только-только проходил под сводами туннеля. Паровоз, который тащил вагон с зеркалом, двигался со скоростью не более сорока километров в час. Ведь стекло не должно было испытывать ни тряски, ни толчков. Зеркало, упакованное в коробке, было столь велико, что рядом с ним паровоз походил на муравья, который тащит большую ношу.

Переезд был завершен благополучно. В Калифорнии начали зеркало шлифовать.

В 1946 году исполнилось двенадцать лет со дня начала постройки моунт-паломарского телескопа. Любую электростанцию, любой завод можно построить в три-четыре года, а телескоп с пятиметровым зеркалом оказался сложнее всякого другого сооружения.

Рост телескопа с линзами остановился на диаметре в сто два сантиметра. Больше он не растет — никто не решается изготовлять линзы большего диаметра. Телескоп-рефлектор перерос старшего брата в пять раз.

А дальше как быть? Ведь так хочется проникать все глубже и глубже в беспредельные дали Вселенной. Хочется открывать новые тайны мироздания. Нельзя же останавливаться на достигнутом, — это ведь недостойно человеческого гения.

Одно время думали, что техника в этой области зашла в тупик, существующие телескопы-рефлекторы достигли предела, усовершенствовать их нельзя; но это оказалось не так.

Менисковый телескоп

В дни Великой Отечественной войны, в тяжелый 1941 год, советский ученый доктор технических наук Дмитрий Дмитриевич Максутов изобрел новый тип телескопа и изготовил его первый опытный образец. Он не велик, установлен на простом штативе, но каждый, кто посмотрит в него, поражается удивительно четким и ясным изображением. Телескоп Максутова дает значительное увеличение — необычное для инструментов такого размера.

В чем же секрет нового телескопа?

Вогнутое зеркало обладает одним и весьма серьезным недостатком. Оно дает расплывчатое нерезкое изображение, — лучи, попадающие на край такого зеркала, после отражения сходятся не в фокусе, а в точках, более близких к зеркалу. Это и портит всю картину.

Недостаток старались устранить, тщательно шлифовали зеркало, придавая ему форму, отличную от формы шара, но полного успеха не достигали. Природный порок оставался.

Если не удается исправить погрешность зеркала шлифовкой, то нельзя ли подобрать для него очки, как их подбирают для людей, которые плохо видят. Но для этого надо найти линзу такой формы, чтобы она исправляла неполную сходимость лучей в фокусе вогнутого зеркала.

Лучи, падающие на края вогнутого зеркала, после отражения сходятся ближе фокуса.

Лучи, прошедшие близ края мениска, преломляются так, что их продолжения сходятся дальше фокуса.

Лучи, прошедшие через мениск и отраженные от вогнутого зеркала, сходятся точно в фокусе.

В качестве таких очков изобретатель выбрал мениск — вогнуто выпуклую линзу, по форме напоминающую блюдце. В мениске лучи, прошедшие около его края, рассеиваются так, что их продолжения сходятся не в фокусе, а в точках, более далеких от мениска, то есть ошибка в сходимости лучей происходит не так, как у вогнутого зеркала, а совершенно наоборот.

Если же соединить зеркало с мениском, то они свои недостатки друг у друга уничтожат. Ну все равно, как два повара, — один любит пересолить, а другой недосолить. Если заставить их работать вместе, так посолено будет в меру. Так и мениск с зеркалом. Свои погрешности они взаимно исправляют. Изображение получается четким и резким. Мениск поместили в верхней части трубы, а вогнутое зеркало, как обычно, внизу. Труба оказалась закрытой наглухо с обоих концов. Ни ветер, ни пыль не могут проникать внутрь трубы, не могут портить зеркало и искажать изображение. В зеркальных телескопах струйки воздуха чрезвычайно мешали наблюдениям. Мениск, закрыв доступ в телескоп наружного воздуха, устранил этот недостаток.

Большим неудобством в телескопах прежних конструкций является их длина. Иеркский рефрактор имеет корпус в девятнадцать метров длиной — почти фабричная труба. Двигать такую махину не легко. В телескопе Максутова мениск сокращает фокусное расстояние зеркала, позволяя делать прибор гораздо короче и удобнее.

Простота телескопа и сравнительная дешевизна его дают возможность иметь эту установку не только в обсерваториях, но и в школах и даже в кружках любителей астрономии.

Отечественная наука получила новый могущественный прибор.