Телескоп
Смотря в телескоп на Солнце, Луну и планеты, мы видим их значительно большими, чем они видны невооружённому глазу. Создаётся впечатление, что эти небесные тела как бы приблизились к нам. Создаётся это впечатление за счёт того, что телескоп увеличивает угол зрения, а значит, и величину изображения небесных тел на сетчатке глаза. Поэтому глаз получает возможность рассмотреть некоторые подробности строения этих небесных тел.
В то время как Солнце, Луна и планеты видны в телескоп увеличенными и представляются в виде светлых кружков довольно значительных размеров, звёзды видны всего лишь яркими точками. Никакой существенной разницы между тем, как видны звёзды в телескоп, и тем, как видит их невооружённый глаз, нет.
Заметно только исчезновение видимых невооружённому глазу лучей, которые расходятся во все стороны от звезды. Чем же объяснить такое несоответствие между нашими представлениями о действии телескопа и результатами опыта? Разберёмся в этом вопросе подробнее.
Но сначала скажем несколько слов о причинах, вызывающих лучистость звёзд. Звёзды - это огромные раскалённые газовые шары, излучающие свет во все стороны. Наш глаз ощущает действие лишь той части лучей, которая непосредственно попадает в него, то есть видит звёзды. Сами же лучи, идущие от звёзд, остаются невидимыми. Почему же мы видим звёзды лучистыми?
Причина этого явления кроется в особенностях строения хрусталика глаза. Хрусталик неоднороден. Он состоит из отдельных волокон, расположенных в виде лучей по шести направлениям. Поэтому лучи света, проходящие через хрусталик, преломляются в нём так, что звёзды кажутся нам окружёнными лучистым веером.
Вообще любой светящийся предмет, достаточно удалённый от глаза, кажется нам лучистым. Но попробуйте посмотреть на этот предмет через отверстие в чёрной бумаге, сделанное иголкой и поднесённое близко к глазу.
Лучистый веер исчезает. В этом случае в глаз попадает лишь тонкий пучок света. Он проходит через центральную часть хрусталика. То же происходит и при наблюдении звёзд в телескоп: влияние неоднородности хрусталика сказывается в этом случае в меньшей степени, и лучистый веер, окружающий звёзды, также исчезает.
Теперь о видимости звёзд в телескоп. Прежде всего выясним, существует ли разница между условиями, при которых происходит наблюдение в телескоп Солнца, Луны и планет, и условиями, при которых наблюдаются звёзды. Если такая разница есть, то нельзя ли ею объяснить причину бессилия телескопа увеличить видимые размеры звёзд? Оказывается, разница есть, и очень существенная.
Солнце, Луна и планеты, то есть небесные тела нашей солнечной системы, находятся к Земле значительно ближе, чем звёзды. Даже самая близкая из известных в настоящее время звёзд удалена от Земли в сотни тысяч раз дальше, чем Солнце. Многие другие звёзды находятся в миллионы раз дальше. Поэтому небесные тела солнечной системы и звёзды видны с Земли под разными углами зрения. Даже невооружённый глаз видит Солнце, Луну и крупные планеты не в виде точек, а в виде светлых кружков. Наоборот, все звёзды видны под очень малыми углами зрения. «Ни одна звезда,- указывал один известный астроном,- не может иметь большего углового размера, чем булавочная головка с расстояния в 10 километров».
При наблюдении Солнца, Луны и планет сам по себе уже достаточно большой угол зрения, под которым они видны невооружённому глазу, дополнительно увеличивается телескопом. Изображение на сетчатке становится ещё больше, и глаз начинает различать подробности строения этих тел. Иное получается при наблюдении звёзд. Телескоп и в этом случае также увеличивает угол зрения, но даже в самых сильных телескопах угол зрения не может быть увеличен настолько, чтобы звёзды стали видны в виде дисков. Они по-прежнему кажутся глазу точками.
Вот почему телескоп увеличивает видимые размеры тел солнечной системы, а звёзды видны в телескоп только точками. Возникает естественный вопрос, зачем же тогда применяют телескоп при наблюдении звёзд? Ведь никаких подробностей их строения увидеть с помощью телескопа невозможно.
Это, конечно, правильно: видимых размеров звёзд телескоп не увеличивает. Но он всё же приносит большую пользу. Телескоп увеличивает количество света, попадающего от звезды в глаз, и позволяет тем самым видеть звёзды, невидимые невооружённым глазом.
Представьте себе, что вы подъезжаете ночью к большому городу. Ещё издалека вы узнаете о его приближении по огонькам, которые один за другим начинают вспыхивать в темноте. Эти огоньки - большие и яркие фонари, освещающие улицы города. Более слабых огней, например, электрических лампочек, горящих в домах, глаз ещё не видит. Они появятся позже, когда город станет ближе. Почему же слабые огни невозможно видеть издалека?
Потому что в глаз попадает от них слишком мало света. Это всего лишь пучок лучей, поперечник которого равен поперечнику зрачка глаза. Светочувствительные тельца сетчатки под влиянием незначительного количества света не раздражаются, и глаз не видит слабых огней. Но вот вы приближаетесь к огням, и в глаз начинает попадать больше света. Огни становятся видимыми. То же происходит и при наблюдении невооруженным глазом звёзд: яркие звёзды видны, слабые остаются невидимыми. Не видны также и яркие, но очень далёкие звёзды (как не видны на большом расстоянии от города и яркие фонари).
Почему же в телескоп невидимые звёзды становятся видимыми? Телескоп направляет в глаз больше света. Входящий в объектив пучок лучей, пройдя через телескоп, «сжимается» и выходит из окуляра таким, что его поперечник равен поперечнику зрачка глаза. В глаз попадает света во столько раз больше, во сколько площадь объектива телескопа превышает площадь зрачка. Скажем, поперечник объектива равен 10 сантиметрам. Средний поперечник зрачка равен 5 миллиметрам. Тогда, при наблюдении в телескоп, глаз получит света в 400 раз больше.
Человеческий глаз очень чувствителен к свету. В условиях полной темноты при благоприятных условиях глаз мог бы видеть пламя стеариновой свечи с расстояния нескольких километров. Но для наблюдения слабых звёзд и такой чувствительности глаза оказывается недостаточно. С помощью же сильного телескопа глаз видит звёзды, от которых приходит столько же света, сколько бы его приходило от свечи, удалённой на расстояние в тысячи километров!
Так телескоп открывает новые, неизвестные раньше звёзды.
Наблюдение звезд в телескоп существенно еще в одном отношении. Хотя телескоп и не увеличивает видимых размеров звёзд, но он увеличивает видимое расстояние между отдельными звёздами, «разделяет» звёзды.
С изобретением телескопа стало известно, что многие звёзды, кажущиеся невооружённому глазу одиночными, состоят на самом деле из двух, трёх и более звёзд. Млечный путь - светлая полоса, опоясывающая всё небо,- оказалась скоплением огромного числа звёзд. Видеть их раздельно можно только в телескоп.
