Space Exploration Technologies

После Ньютона: Кирхгоф и химия звезд

Все более мощные инструменты

После Ньютона приборы стали играть все более важную роль при точных наблюдениях. На этом рисунке показан зеркальный телескоп, созданный в Ирландии графом Росса Уильямом Парсоном (1800-1867). С помощью установленного на этом телескопе зеркала диаметром 1,80 м (в народе называли «Левиафаном из Парсонстауна») было исследовано строение нескольких галактик.

Внизу: рисунок тех времен, на котором изображен чертеж инструмента

После Ньютона: Кирхгоф и химия звезд

С тех пор изменения начали происходить все быстрее и быстрее. Во времена Ньютона жили также Ферма, выдающийся математик; Рёмер, рассчитавший скорость света; Гримальди, изучавший преломление; Торричелли, доказавший существование вакуума; Паскаль и Бойль, занимавшиеся физикой жидкостей

Астрономы посвящали себя определению точного положения звезд.

Природа небесных тел по-прежнему оставалась вне их интересов. Можно было определить форму, расстояние, размеры и динамику небесных тел, но их строение все еще оставалось недосягаемым для ученых. Например, в середине XVIII века астроном Уильям Гершель (1738- 1822), изучивший и определивший форму Млечного Пути, открывший, среди прочего, Уран, а также создавший самый крупный в мире телескоп, предположил, не боясь показаться смешным, что на Солнце может быть жизнь.

Но через несколько лет появляется астрофизика: в отличие от астрономии, эта наука опирается на лабораторный анализ. Путем сравнения света от раскаленных веществ и от звезд ученые исследуют химический состав небесных тел.

«Серьезные» астрономы не одобряют эту науку, но она все же развивается благодаря физикам и химикам, изобретающим новые приборы для анализа.

В 1814 году Йозеф Фраунгофер (1787-1826) проводит ряд основополагающих исследований касательно линий, которые Волластон видел в спектре Солнца: их около 600, и они аналогичны линиям в спектрах Луны и планет; спектры Поллукса, Капеллы и Проциона тоже очень похожи на спектр излучения нашей звезды, а вот спектры Сириуса и Кастора - отличаются. Усовершенствовав спектроскоп изобретением преломляющей решетки (которая намного сильнее и более универсальна, чем стеклянная призма), Фраунгофер заметил в спектре Солнца две линии натрия и начал спектральный анализ небесных источников излучения.

В то время как в лаборатории Джона Гершеля впервые было замечено соответствие спектров и производящих их веществ, Андерс Й. Ангстрем (1814-1874) описывает спектры раскаленных газов и спектры поглощения196, а Жан Фуко (1819-1868) сравнивает лабораторные образцы и спектры излучения небесных тел. Наконец, Густав Кирхгоф (1824-1887) формализует огромное количество наблюдений в одном простом законе, который в очередной раз кардинально меняет методы исследования светил: «Соотношение сил излучения и поглощения при одинаковой длине волны постоянно для всех тел сданной температурой».

Это было в 1859 году. Спектра излучения достаточно для определения состава исследуемого объекта. Именно с помощью спектроскопии Кирхгоф и Роберт Бунзен (1811 - 1899) доказывают, что в состав Солнца входит небольшое количество металлов.

Исследование Солнца - самой близкой к нам звезды - заинтересовало многих астрофизиков. Иногда было сложно отождествить некоторые линии, и в результате открывали новый химический элемент, а ученые начинали понимать, что температура на Солнце - намного выше предполагаемой.

В то же время полосы излучения"94 в спектрах звезд и туманностей показали, что где-то 1/3 изучаемых тел состоит из газа. И не только: благодаря работе Иоганна Доплера (1803-1853) и Армана А. Физо (1819-1896), в которой ученые изложили, как приближение или отдаление источника световых или звуковых сигналов (относительно наблюдателя) способствует увеличению или уменьшению длины волны сигнала"219, ученые научились рассчитывать орбиты самых далеких планет. Небо снова изменяется: в конце концов, оказывается, что и «неподвижные звезды» двигаются!