По другую сторону видимого спектра

За фиолетовым концом спектра расположена область невидимого коротковолнового излучения. Она условно делится на ультрафиолетовые, рентгеновские и гамма-лучи. Ультрафиолетовое космическое излучение с длинами волн от 0,4 до 0,3 мкм земная атмосфера пропускает, и оно доходит до Земли. Для электромагнитного излучения с меньшей длиной волны атмосфера непрозрачна, и приемники излучения приходится выносить в верхние слои атмосферы и даже за ее пределы. До высоты 35 км эту задачу выполняют аэростаты, до 100 км - геофизические ракеты, а выше - искусственные спутники Земли и межпланетные станции. Как же устроены и действуют эти приемники коротковолнового излучения?

На участке от 0,4 до 0,3 мкм еще удается пользоваться линзами и зеркалами. Но более коротковолновые, или, как говорят, далекие ультрафиолетовые и жесткие рентгеновские, лучи оказываются настолько энергичными, что они почти не преломляются линзами из всевозможных материалов. Их нельзя сфокусировать с помощью линз.

Еще Планк в начале века ввел понятие кванта - элементарной порции излучения. Чем жестче излучение, тем энергичнее его кванты. Оказывается, кванты рентгеновских и гамма-лучей несут в себе такой запас энергии, что по своим свойствам они схожи с элементарными частицами, например протонами, образующими главную долю космических лучей. Поэтому для их регистрации применяют хорошо известные физикам счетчики Гейгера-Мюллера. Каждый такой счетчик состоит из металлического цилиндра, по оси которого натянута металлическая нить. Внутри цилиндра находится газ под давлением примерно в 8 раз меньше атмосферного. Между цилиндром и нитью создается электрическое напряжение, близкое к разрядному. Когда жесткий квант, пробив стенки цилиндра, попадает внутрь его, происходит разряд, фиксируемый соответствующими измерительными приборами. Через 100 мкс первоначальная обстановка в счетчике восстанавливается, и он снова готов к регистрации нового кванта. Иногда перед счетчиком ставят фильтр, пропускающий излучение в заранее выбранном диапазоне.

Для приема еще более коротковолнового излучения с длиной волны от 0,1 до 150 нм (1 нм=10^-9 м) употребляются фотоэлектронные умножители с эмиттерами из специальных материалов.

Если все эти приемники поместить в массивный металлический тубус, стенки которого не пропускают рентгеновские лучи, можно узнать, откуда приходит излучение, и, меняя фильтры, установить длину его волны. Такова принципиальная схема рентгеновского телескопа.

Для наблюдений Солнца в рентгеновских лучах применяют обычную камеру-обскуру, отверстие которой прикрывают фольгой из алюминия, беррилия или других веществ, пропускающих только рентгеновские лучи. Изображение Солнца фиксируется на фотопластинке. Заметим, что впервые рентгеновское излучение Солнца было зарегистрировано в 1948 г.

Гамма-телескопы совсем не похожи на рефракторы или рефлекторы (рис. 50). Приходящее из космоса гамма-излучение поступает в приемник Л, напоминающий слоеный пирог (его иногда называют кристаллом-сандвичем). При взаимодействии с ним гамма-кванты порождают электроны и позитроны, поступающие в черенковский счетчик. В черенковском счетчике стремительно летящие частицы заставляют по-особому светиться вещество. Явление это было открыто в послевоенные годы советским физиком П. А. Черенковым - отсюда и название счетчика. Свечение Черенкова - очень слабое, и его приходится усиливать с помощью фотоумножителя.

Рис. 50. Схема гамма-телескопа

Современные гамма-телескопы позволяют принимать гамма-излучение Млечного Пути и даже отдельных дискретных источников. Несомненно, что мы присутствуем при первых успешных шагах гамма-астрономии.

К настоящему времени зарегистрировано около 600 отдельных космических источников рентгеновского излучения. Их физическая природа различна. Это и бывшие сверхновые звезды, и галактики, и квазары. Но есть и такие рентгеновские источники, природа которых еще не ясна.

Интересные научные программы в области коротковолновой астрономии выполнены советскими космонавтами на станциях "Салют". Существенными оказались также данные, полученные с помощью спутников серий "Космос" и "Прогноз". В частности, ими уловлены кратковременные (секунда!) вспышки источников рентгеновского и гамма-излучений, причины которых выясняются.

Современная астрономия стала всеволновой. Человечеству удалось преодолеть почти непрозрачный фильтр земной атмосферы и увидеть Вселенную без многих помех. Нам предстоит теперь очень кратко охарактеризовать основные черты этой картины. Иначе говоря, речь пойдет о физической природе отдельных космических тел.