Звездные эталоны Гершеля

Пионером этих исследований на исходе XVIII в. стал великий астроном того времени Вильям Гершель. В своей работе он неукоснительно следовал принципу: "не принимать ничего на веру" и проверять все, что видели прежде другие.

Успехи Гершеля не в последнюю очередь были обусловлены теми великолепными инструментами, которыми он располагал, работая в промышленно развитой Англии. Этот ученый, богатый всевозможными техническими идеями и к тому же имевший золотые руки ремесленника, за свою жизнь в науке сумел, не прекращая других исследований, собственноручно отшлифовать около 400 металлических зеркал для телескопов! Самый большой из его телескопов явился выдающимся достижением в приборостроении того времени. В огромной трубе этого инструмента помещалось металлическое зеркало диаметром 122 см. Однако конструирование инструментов ни в коей мере не было для Гершеля самоцелью.

Он использовал их для решения величайших исследовательских проблем, в частности связанных с пространственным распределением звезд во Вселенной. Начиная с 1784 г. Гершель опубликовал много работ на эту тему.

Гершель считал те немногие сведения о распределении звезд на небе и количественные данные о Млечном Пути слишком скудными, чтобы они могли служить отправными пунктами для создания фундаментальной гипотезы о распределении звезд в пространстве. Поэтому он приступил к систематическому подсчету звезд в различных областях неба. При помощи своих огромных телескопов он мог заглянуть в космическое пространство намного глубже, чем другие исследователи. Гершель выделил на небесной сфере 3400 участков, в пределах которых он и подсчитывал звезды. В некоторых областях скопление этих светящихся объектов было так велико, что даже сам по себе подсчет их угрожал перерасти в неразрешимую проблему. Так, при наблюдении участка в созвездии Лебедя за несколько часов в поле зрения телескопа прошли десятки тысяч звезд.

Гершель поставил перед собой цель - исследовать распределение звезд, используя так называемый метод черпков. При этом ему неизбежно пришлось исходить из ряда предположений, которые, хотя и казались убедительными, но не имели точных доказательств. Так, он принял, что звезды в среднем распределены в пространстве равномерно. Вооруженный телескопом наблюдатель видит небо в пространственном конусе, вершина которого расположена в фокусе телескопа, а основание - на расстоянии, зависящем от разрешающей силы инструмента. Объем этого конуса пропорционален радиусу его основания в квадрате, значение которого можно определить по количеству наблюдаемых звезд. В результате подобных рассуждений Гершель пришел к картине распределения звезд, которая в основных чертах соответствовала действительности. В своих размышлениях Гершель пошел дальше, предположив, что слабосветящиеся звезды более удалены от наблюдателя, чем яркие. Затем он провел весьма трудоемкую работу, пытаясь определить не только число и яркость звезд в различных участках неба, но и форму, а также размер звездной системы в целом.

Соотношения между видимыми звездными величинами и средними расстояниями до звезд. Эти соотношения лежат в основе звездной статистики

Во времена Гершеля абсолютные расстояния до звезд еще не были известны. Поэтому он выбрал в качестве единицы расстояния "удаленность Сириуса". Это позволило Гершелю определить, что диаметр пласта, в котором располагаются звезды, составляет 850 таких единиц, а его толщина -155 единиц (т.е. сжатие пласта составляет примерно 1:5,5). Хотя это значение незначительно отличается от истинной величины (1:6), полученные им размеры совершенно не соответствовали реальным. Правда, это выяснилось лишь 150 лет спустя.

Гершель отлично сознавал, что все его предположения весьма приближенны и что снять покров с многочисленных тайн, которые скрывала природа, можно только путем упорного труда многих поколений исследователей и непрерывного совершенствования астрономических инструментов.

Первый шаг в неведомое был труден, но необходим. Как всякого пионера, Гершеля постигало немало неудач. Но именно он заложил основы, благодаря которым последующие поколения исследователей добились значительного прогресса в познании Вселенной.