Радиоастрономия


До начала XVII в. люди изучали небесные тела, только наблюдая их невооруженным глазом. В 1609—1610 гг. великий итальянский ученый Галилей, а вслед за ним и другие астрономы направили на небо только что изобретенный телескоп. С этого времени началась новая эра в истории астрономии. По мере совершенствования телескопов безмерно расширялись и границы видимой Вселенной.

В XIX в. астрономия приобрела мощных союзников — спектральный анализ и фотографию. Их стали применять для исследования глубин Вселенной. С помощью спектрального анализа оказалось возможным узнать химический состав и многие физические особенности далеких небесных тел. Использование в астрономии фотографии расширило пределы проникновения в космические просторы и позволило подмечать происходящие там изменения. Так, с помощью телескопов, спектрального анализа и фотографии астрономия достигла огромных успехов в изучении Вселенной.

Радиотелескоп с 18-метровым зеркалом, установленный на Крымской станции Физического института Академии наук СССР, близ Симеиза.
Радиотелескоп с 18-метровым зеркалом, установленный на Крымской станции Физического института Академии наук СССР, близ Симеиза.

Но эти успехи стали возможны благодаря тому, что небесные тела, главным образом звезды, излучают в окружающее пространство свет. Однако известно, что свет ослабевает пропорционально квадрату расстояния от источника излучения. Расстояния же до звезд, даже ближайших, огромны. Безмерно больше расстояния до звездных систем, которые находятся далеко за пределами нашей Галактики. Поэтому до Земли, а значит, идо земного наблюдателя доходит только ничтожно малая доля света от звезд нашей Галактики. Еще меньше доходит света от других звездных систем.

Самые длинные волны — красные, самые короткие — фиолетовые. Но длина всех световых волн не превышает десятых долей микрона. Эти данные физики очень существенны в познании далеких от нас миров.

Успешное развитие физики позволило улавливать не только видимые человеческим глазом световые лучи, но и не видимые им ультрафиолетовые, рентгеновские и инфракрасные лучи. Волны ультрафиолетовых и рентгеновских лучей оказались короче волн фиолетовых лучей, а волны инфракрасных лучей — длиннее волн обычных красных лучей, хотя тоже не превышают миллиметра. Эти открытия также нашли широкое применение в астрономии.

Таким образом, астрономы всегда старались использовать достижения физики для усовершенствования методов изучения небесных тел. Сооружение все более крупных телескопов давало астрономам возможность собирать с их помощью все больше света от далеких звезд и проникать в глубь Вселенной. Применение фотографии позволило улавливать приходящие из космического пространства ультрафиолетовые лучи. В последнее время с помощью особых устройств улавливаются и инфракрасные лучи. Это очень важно, так как многие горячие звезды большую часть своей энергии излучают в виде ультрафиолетовых лучей, а холодные звезды, наоборот, излучают больше всего инфракрасных лучей. Если бы нельзя было улавливать это недоступное простому глазу излучение, то нельзя было бы составить и правильное представление о физической природе звезд. Но «улавливание» не видимых простым глазом лучей связано с большими трудностями, так как значительная часть их поглощается земной атмосферой и не доходит до поверхности Земли. Не случайно астрономы говорят, что земная атмосфера их злейший враг.

В недавнее время, после изобретения великим русским ученым А. С. Поповым радио, стало возможным изучать радиоизлучение небесных тел с длинами волн от нескольких миллиметров и немногих сантиметров до многих метров.

Такие волны не поглощаются земной атмосферой и свободно проходят сквозь нее. Они свободно проходят и через пылевые облака, которые рассеяны в Галактике, и поглощают свет далеких звезд. Немного лет тому назад с помощью радиоприемников ученые впервые уловили приходящее на Землю из мирового пространства радиоизлучение. Это положило начало развитию новой области науки — радиоастрономии. И если раньше единственным источником знаний о небесных телах, единственными вестниками далеких миров были световые лучи, улавливаемые земными телескопами, то теперь появились новые вестники далеких миров — радиоволны.

Радиоастрономия развивается в наше время исключительно быстро. Физики, астрономы, инженеры очень много сделали для того, чтобы создать мощные устройства для улавливания потоков космического радиоизлучения. Эти устройства получили название радиотелескопов, хотя они совсем не похожи на обычные, оптические телескопы.

Радиотелескоп, установленный е Ондржейове близ Праги (Чехословацкая Республика).
Радиотелескоп, установленный е Ондржейове близ Праги (Чехословацкая Республика).

Радиотелескоп принимает радиоизлучение зеркалом. Оно похоже на зеркало телескопа, только оно металлическое. Иногда же зеркало радиотелескопа — сложная конструкция в виде гигантской рамы с укрепленными на ней стержнями. Они и собирают радиоволны. Современная техника уже создала и создает гигантские радиотелескопы с зеркалом диаметром во много метров и даже десятков метров. С их помощью ученые изучают все многообразие радиолучей, поступающих на Землю из мирового пространства. По особенностям принимаемых радиоволн можно судить о природе небесных тел, посылающих эти волны, и делать важные выводы.

Уже в 1944 г. было установлено, что Солнце — мощный источник радиоизлучения. Потом оказалось, что радиоизлучатель — не одно Солнце, а и отдельные планеты солнечной системы, в частности планета Юпитер. Выяснилось также, что потоки радиоволн поступают на Землю из различных участков нашей звездной системы — Галактики. Наконец, стало несомненным и то, что радиоволны приходят к Земле и от других звездных систем.Радиоастрономия началась с того, что было обнаружено радиоизлучение, идущее к нам из мирового пространства. Но потом ученые установили, что это радиоизлучение поступает не вообще из мирового пространства, а из определенных областей неба от определенных небесных тел и окружающей их газовой среды.

Изучение космических радиоволн уже позволило сделать такие важные выводы, которые нельзя было получить никакими иными путями.

Давно уже известно, что на Солнце происходят такие грандиозные физические процессы, как появление и исчезновение пятен и извержение протуберанцев. Солнечные пятна размерами превосходят поверхность Земли, а протуберанцы поднимаются над поверхностью Солнца на сотни тысяч километров. Давно также известна и солнечная корона — внешняя оболочка Солнца; она простирается на несколько солнечных радиусов, ее температура необычайно высока, а плотность необычайно мала.

Исследования солнечного радиоизлучения позволили узнать много нового и о Солнце и о его короне.

Радиолучи исходят главным образом от хромосферы — внешней оболочки Солнца — и от окружающей солнечный шар короны. Это так называемое излучение «спокойного» Солнца. Но Солнце не всегда спокойно. Время от времени наблюдается усиление физических процессов, происходящих на Солнце. Это бывает тогда, когда на Солнце появляются особенно большие пятна, происходят мощные взрывы. Все эти гигантские возмущения на Солнце очень влияют на земные явления. В это время на Земле особенно часто бывают полярные сияния, магнитные бури, а на Солнце в тысячи, а иногда и в миллионы раз усиливается радиоизлучение (теперь уже не «спокойного», а «возмущенного» Солнца).

Радионаблюдения особенно важны для выяснения природы явлений, происходящих у нас на Земле.

Мало этого. Солнечная корона до сих пор была доступна для наблюдения только в тех пределах, в каких она испускает световые лучи. Но она простирается гораздо дальше. Радионаблюдения обнаружили «сверхкорону», которая не видна ни в какие оптические телескопы. Эта сверхкорона — продолжение видимой короны — занимает пространство в 15—20 солнечных диаметров.

Облако разреженной материи вокруг Солнца оказалось гораздо обширнее, чем думали раньше. И это смогли обнаружить только радионаблюдения.