В инфракрасном свете

Перешагнув через "окно" видимого света, мы оказываемся в инфракрасной части электромагнитного спектра. Слева она ограничена самыми красными лучами, которые еще может воспринять человеческий глаз (напомним, что соответствующая длина волны равна 760 ммк). Справа, в области миллиметровых волн, инфракрасная часть спектра граничит с радиодиапазоном.

В отличие от рентгеновской или гамма-астрономии, инфракрасная астрономия зародилась очень давно, в самом начале прошлого века. Вильям Гершель, знаменитый исследователь звездного мира, в 1800 году наблюдал Солнце сквозь различно окрашенные темные стекла. "Самым замечательным, - писал он, - было то, что при рассматривании Солнца через определенные стекла я чувствовал тепло, несмотря на то что стекло почти не пропускало света; в то же время в опытах с другими стеклами, пропускавшими много света, тепловое ощущение было ничтожным".

Чтобы выяснить, в чем тут дело, Гершель поставил простой опыт, который легко может повторить и читатель этой книги. С помощью стеклянной призмы он разложил солнечный луч в радужную полоску - спектр - и измерил термометром с зачерненным ртутным концом температуру в разных участках спектра. С продвижением от фиолетового его конца к красному температура неуклонно росла. Но более всего Гершеля удивило то, что, когда ртутный шарик оказался за пределами красной границы спектра, там, где глаз уже не видел никаких лучей, температура оставалась достаточно высокой. Так были открыты невидимые "тепловые", инфракрасные лучи.

Хотя Гершель был уверен, что источником инфракрасного излучения является любое нагретое тело, он, естественно, не мог предвидеть грандиозных последствий своего открытия. Мы сознательно употребили это сильное выражение "грандиозных", потому что в современной земной и космической технике инфракрасные лучи играют очень большую роль. Велико их значение и в современной астрофизике, и можно думать, что "инфракрасной астрономии" принадлежит большое будущее. Так заставляют думать даже те успехи, которые уже достигнуты сегодня.

Рис. 20. Невидимые инфракрасные лучи можно обнаружить с помощью термометра

Впрочем, об этом позже. А теперь познакомьтесь с основными принципами действия астрономической инфракрасной техники.

Инфракрасная техника

Термометр, употребленный Вильямом Гершелем, был, конечно, самым примитивным приемником инфракрасного излучения. Последователи Гершеля старались использовать более совершенную технику. В 1840 году его сын, Джон Гершель, не менее знаменитый исследователь космоса, впервые получил инфракрасную фотографию Солнца. Приемником излучения была бумага, пропитанная спиртом, который содержал в себе частички сажи. "Тепловые", инфракрасные лучи, оправдав свое первое наименование, выпарили спирт, и на бумаге был зафиксирован некоторый, не очень, конечно, четкий рисунок.

Эмульсии современных фотопластинок чувствительны к лучам с длиной волны от 760 до 1200 ммк. Примерно век спустя после первой инфракрасной фотографии, полученной Джоном Гершелем, удалось сфотографировать инфракрасные спектры Венеры, Марса и Юпитера. В атмосфере первой из этих планет был обнаружен углекислый газ. Его же нашли и в атмосфере Марса, где, кроме того, оказались в крайне незначительном количестве и водяные пары. Что же касается атмосферы Юпитера, то в ней, как и ожидали, преобладающая роль отведена водороду. Скромное начало имело немалые по значению последствия.

Начиная с длины волны 1,2 мк все более длинноволновое инфракрасное излучение принимается специальными "точечными" приемниками. Они и в самом деле чувствительны только к той лучистой энергии, которая собрана в данной отдельной точке изображения.

Среди них долгое время безраздельно господствовала термопара (рис. 21). В простейшем случае - это спай двух металлов, например сурьмы и висмута. При нагревании спая термопары возникает разность потенциалов, появляется электрический ток, который фиксируется чувствительным гальванометром. Если параллельно соединить несколько термопар, получится термоэлемент. Его в середине прошлого века впервые использовал для астрономических наблюдений лорд Росс, известный ирландский астроном. Его рефлектор с диаметром зеркала 180 см был в свое время крупнейшим телескопом мира. Термоэлемент помещался в фокус этого телескопа, где собиралось тепловое излучение, посланное Луной (диапазон волн длиной 8-14 мк). Телескоп-рефрактор был бы для этой цели непригоден - ведь стеклянные линзы рефрактора задерживают излучение с длиной волны больше 1,5 мк.

Рис. 21. С помощью термопары можно измерить температуру поверхности Марса

Другой прибор - болометр - был впервые применен в 1880 году. В простейшем виде - это тонкая, зачерненная сажей проволочка (или кусочек металлической фольги), включенная в электрическую цепь. Как известно, при нагревании проводника его сопротивление увеличивается, при охлаждении, наоборот, уменьшается. Представьте себе, что такую проволочку мы помещаем в разных местах солнечного спектра. Ясно, что нагрев ее будет при этом неодинаков. Но, что очень важно, проволочка, подобно термометру Вильяма Гершеля, будет нагреваться и в невидимой, инфракрасной части спектра. Значит, с помощью болометра можно изучать инфракрасные лучи.

Оба эти прибора - термоэлемент и болометр - постепенно совершенствовали. В 20-х годах текущего века термоэлемент поместили в вакуум, чем увеличили его чувствительность. Несколько улучшили и конструкцию болометров, что позволило проникнуть дальше в инфракрасный спектр Солнца, вплоть до волн длиной около 22 мк.

Во время второй мировой войны вошел в практику так называемый элемент Голея. Идея его устройства несложна. В замкнутом объеме находится газ, давление которого при нагревании, естественно, увеличивается. С ростом давления искривляется поверхность зеркала, на которое постоянно направлен луч света специального источника. Следовательно, изменение температуры элемента неизбежно влечет за собой изменение положения отраженного луча, что с большой точностью фиксируется на особой шкале.

Совсем на другом принципе действуют квантовые или фотопроводниковые приемники инфракрасного излучения. Их основа - некоторые кристаллы, обладающие свойствами так называемых полупроводников. Когда на них падают невидимые инфракрасные лучи, кристаллы нагреваются, их проводимость меняется, что и фиксируется специальными измерительными приборами.

Земная атмосфера мешает "инфракрасной астрономии". Мало того, что она поглощает часть инфракрасного излучения небесных тел и тем маскирует действительную картину. Земной воздух сам излучает инфракрасные лучи в диапазоне от 8 до 14 мк. Это дополнительное излучение только мешает наблюдениям. Создается почти такое же незавидное положение, как если бы астроном стал наблюдать звезды днем с помощью освещенного изнутри телескопа.

Рис. 22. Спектрограф, укрепленный на окулярной части крупного телескопа. С подобной аппаратурой можно также изучать инфракрасные лучи

Стремясь преодолеть это препятствие, приемники инфракрасного излучения размещают на воздушных шарах и космических аппаратах. Атмосфера вся или почти вся оказывается внизу и не мешает наблюдениям. Зато возникают другие неудобства. В космос трудно выносить массивные приборы, трудно применять там длительные экспозиции, повторять наблюдения до тех пор, пока появится полная уверенность в достоверности полученных результатов, В общем, наземные средства наблюдения пока конкурируют с заатмосферными, хотя рано или поздно первенство все же перейдет к последним.

Крупнейший советский телескоп - 125-сантиметровый рефлектор Крымской обсерватории. На его окулярном конце был укреплен призменный инфракрасный спектрометр, с помощью которого В. И. Мороз, видный исследователь в области инфракрасной астрономии, изучил недавно спектры планет и их спутников. Приемником инфракрасного излучения служило особое сернисто-свинцовое фотосопротивление, проводимость которого при нагревании заметно менялась. Хотя наблюдения велись с Земли, сквозь толщу мешающей им атмосферы, результаты получились очень интересными - о них мы сейчас расскажем.

Хочется перед этим отметить одно важное обстоятельство: в диапазоне волн длиной от 22 мк до 1 мм земная атмосфера очень сильно поглощает инфракрасное излучение небесных тел. Не мудрено, что в этой области спектра - "белое пятно". Что оно скрывает, пока неясно, так как в этом диапазоне не было сделано еще ни одного важного астрономического наблюдения. Вот тут-то и должна прийти на помощь заатмосферная астрономия.

Новое о планетах и Лунах

Почти всякий раз, когда исследователям планет удавалось проникнуть в инфракрасную часть спектра и изучить находящиеся там спектральные линии, они совершали важное открытие. Так было в 1932 году - в инфракрасном спектре Венеры нашли неизвестные ранее линии с длинами волн 7820, 7883, 8689 ангстрем. Их удалось уверенно приписать углекислому газу и даже (по их интенсивности) сделать правильный вывод об обилии углекислоты в атмосфере Венеры. Подобным образом в 1947 году в спектре Марса были обнаружены две полосы углекислоты с длинами волн, близкими к 1,6 мк.

Но это - в прошлом. А вот несколько выдающихся открытий, сделанных в последние годы при изучении невидимого инфракрасного излучения планет.

Давно обсуждался вопрос о природе густого облачного слоя Венеры. Что это - облака, похожие на земные, то есть состоящие из множества мельчайших водяных капелек, взвешенных в атмосфере? Или это облака пыли, вздымаемые ураганами над сухими, безводными пустынями Венеры? Или, наконец, поверхность Венеры постоянно скрыта от наших глаз ядовитыми парами формальдегида?

В 1963 году американский астроном Стронг с помощью воздушного шара и инфракрасной аппаратуры с высоты 25 км пытался найти полосы поглощения водяных паров в инфракрасном спектре Венеры. Их не совсем четкие следы были зафиксированы, но только год спустя с более совершенной аппаратурой первоначальное открытие было подтверждено. К таким же выводам почти одновременно пришел и известный французский исследователь планет Дольфус.

Можно теперь утверждать, что в стратосфере над облачным слоем Венеры содержится водяных паров примерно в сто раз меньше, чем у поверхности Земли. Если бы вся эта "венерианская" вода осела на поверхность планеты, она покрыла бы ее пленкой толщиной всего в 0,1 мм.

Хотя этот результат, повторяем, относится к стратосфере Венеры, можно думать, что и вся венерианская атмосфера небогата водой. Во всяком случае, советская межпланетная автоматическая станция "Венера-4", пройдя всю толщу атмосферы Венеры, зарегистрировала всего 1,6% воды. Тем не менее облачный слой Венеры по своей природе скорее всего напоминает земные облака.

Этому выводу не противоречит исключительно высокая температура поверхности Венеры (по данным "Венеры-4", она близка к плюс 280°) - ведь облака Венеры плавают в высоких и сравнительно холодных слоях ее атмосферы. Кстати сказать, оставаясь холодными, они, подобно одеялу, задерживают тепло у поверхности Венеры, создают так называемый парниковый эффект. Строгости ради все-таки заметим, что окончательный вывод о природе облаков Венеры еще не сделан. Ледяные кристаллики должны давать полосы поглощения для длин волн в 1,5 и 21 мм - их же в инфракрасном спектре Венеры почему-то нет.

Любопытна инфракрасная карта Венеры (рис. 23). Сплошными линиями показаны изотермы, то есть кривые, соединяющие точки с одинаковыми температурами. Пунктиром показан терминатор - граница света и тени (дня и ночи) на поверхности планеты. Примечательно, что на распределение температур он не влияет - факт, доказывающий медленное вращение Венеры вокруг оси, медленное настолько, что разница дневных и ночных температур, по-видимому, сглаживается.

Рис. 23. Инфракрасная карта Венеры

Еще одна интересная деталь - горячее пятно около южного полюса Венеры. Оно не единственное. Наблюдались и другие подобные пятна, возникавшие и исчезавшие за короткие сроки (за 20-25 часов). Может быть, они порождены мощными действующими, вулканами Венеры?

Даже в небольшой телескоп на диске Юпитера легко различимы сероватые полосы. Это облака в мощной метано-аммиачной атмосфере Юпитера. Естественно было ожидать, что в инфракрасном свете картина получится сходной. На самом же деле в диапазоне волн от 8 до 14 мк Юпитер выглядел неузнаваемым - на нем нельзя было различить ни одной из характерных для него полос. Получается, что распределение температур на видимой поверхности Юпитера никак не связано с распределением облачности в его атмосфере.

Но вот что заслуживает особого упоминания: на инфракрасных картах Юпитера его знаменитое Красное пятно, образование загадочное, во многом непонятное до сих пор, оказалось примерно на два градуса холоднее окружающих областей. Это еще раз говорит о том, что Красное пятно в известной степени "инородное" образование в атмосфере Юпитера.

Совсем удивительным и неожиданным показался другой факт. Когда тень от одного из больших спутников Юпитера упала на поверхность планеты, из этого темного теневого пятна инфракрасное тепловое излучение вдруг увеличилось почти в 30 раз! В другой раз повторилось почти то же самое. Чем вызваны эти странности, пока неясно.

Давно известно, что кольца Сатурна представляют собой рои из множества глыб. Московский астроном М. С. Бобров, почти всю жизнь посвятивший исследованию сатурновых колец, нашел, что их составляют тела диаметром от сантиметра до метра. Вместе взятые, они по объему примерно в тысячу раз меньше того объема пространства, которое занимают кольца, причем весят кольца Сатурна примерно в сто тысяч раз меньше, чем земной шар.

Уже много лет назад было подмечено, что распределение энергии в инфракрасном спектре сатурновых колец не совсем такое, как у Солнца. Было высказано предположение, что частицы сатурнова кольца покрыты льдом или инеем. Недавно В. И. Мороз с более современной аппаратурой подтвердил эту гипотезу.

Пожалуй, наибольших успехов инфракрасная астрономия достигла в изучении Марса. Именно в этой области найдены доказательства, не оставляющие серьезных сомнений в наличии марсианской растительности. Но обо всем по порядку.

Более ста лет назад удалось подметить, что на Марсе регулярно совершаются сезонные изменения. С наступлением в одном из полушарий Марса весны уменьшается полярная шапка, темнеют марсианские "моря", "оазисы" и "каналы". Какая-то темная волна бежит от тающей полярной шапки к марсианскому экватору. Но здесь она не останавливается, а продолжает свое движение до умеренных широт противоположного полушария. К этому времени меняются времена года. И вновь повторяется прежняя картина, но только постепенно уменьшается другая полярная шапка, а темная волна от нее бежит в противоположном направлении.

Рис. 24. Кольца Сатурна

Самое простое и естественное объяснение всем этим явлениям очевидно: перед нами сезонные изменения произрастающей и увядающей марсианской растительности. Но как найти тому убедительные доказательства? Вот тут-то очень существенно и помогла инфракрасная астрономия.

У земных растений есть одно характерное свойство - они сильно рассеивают инфракрасные, "тепловые" лучи. Поэтому на снимках с инфракрасным фильтром земные растения даже летом кажутся покрытыми инеем. В этом заключается так называемый эффект Вуда. Неожиданно выявилось, что у марсианских морей эффект Вуда отсутствует. Заметно ослаблен он и у тех земных растений, которые живут в суровой климатической обстановке.

Знаменитый основоположник астробиологии Г. А. Тихов в свое время из всех этих фактов сделал важный вывод: марсианским растениям невыгодно терять, рассеивать инфракрасные лучи. Именно поэтому в инфракрасном свете марсианские моря остаются темными.

В 1947 году американский астроном Д. Койпер в инфракрасном спектре Марса заметил полосы углекислоты - газа, который, как известно, служит источником питания для земных растений. Не менее важным было и другое открытие: в 1963 году в инфракрасном спектре Марса наконец удалось обнаружить полосы водяных паров. Правда, атмосфера Марса, как и ожидали, оказалась необыкновенно сухой - над каждым квадратным сантиметром марсианской поверхности содержится в воздухе всего примерно 0,02 г водяных паров. По земным меркам для орошения растительности это маловато. Но кто знает, как далеко зашла приспособляемость марсианских растений к исключительно суровым условиям внешней среды.

Наконец пришло, как казалось, и прямое доказательство. В 1956 году во время великого противостояния Марса американский астроном Синтон в инфракрасном спектре Марса нашел четкие полосы, принадлежащие, по-видимому, органическим молекулам. Их длины волн 3,45, 3,58, 3,69 мк.

Два года спустя на крупнейшем 5-метровом рефлекторе мира Синтон повторил прежние наблюдения. Чувствительность аппаратуры была вдесятеро больше прежней. И снова в спектре марсианских морей удалось зарегистрировать три загадочные полосы поглощения, тогда как в инфракрасном спектре марсианских пустынь (обратите на это внимание!) они отсутствовали. Подобный результат был получен и В. И. Морозом в 1963 году на Крымской астрофизической обсерватории.

Казалось, все ясно, и старый вопрос - "есть ли жизнь на Марсе?" - получил положительный ответ. Но как раз в 1963 году и появились первые сомнения, верно ли отождествлены полосы Синтона с полосами, характерными именно для органических молекул.

Из трех полос Синтона только та, которой соответствует длина волны 3,45 мк, уверенно проявляет себя в спектре органических веществ. Две другие полосы у органических образований встречаются далеко не всегда. С другой стороны, нет таких полос у достаточно распространенных неорганических веществ - факт, как будто говорящий в пользу первоначального вывода Синтона.

Наконец, в 1965 году подыскали вещество, как будто дающее полосы Синтона. Им оказалась обычная вода с примесью тяжелой воды, где "роль водорода выполняет его тяжелый изотоп - дейтерий. Совпадение с двумя полосами Синтона хорошее - разницу можно объяснить ошибками наблюдений. Правда, полоса с длиной волны 3,45 мк не получалась и в этом случае.

Мало того: чтобы вообще объяснить существование таких полос в инфракрасном спектре Марса, пришлось предположить, что марсианская вода наполовину состоит из тяжелой воды. Это выглядит совсем неправдоподобно - ведь в земной воде такая примесь содержится в количестве всего около 0,02%.

Скептики, никак не желающие признать реальность марсианских растений, пустились тогда на другие ухищрения. Они предположили, что в появлении полос Синтона повинна... земная атмосфера! Действительно, в инфракрасном спектре Солнца заметны полосы с длинами волн 3,67 и 3,56 мк, причем они усиливаются с увеличением количества водяного пара. Но, во-первых, опять отсутствует полоса с длиной волны 3,45 мк - напомним, что именно она характерна для органических молекул, - а во-вторых, если полосы Синтона порождаются земной атмосферой, непонятно, почему они есть у марсианских морей и отсутствуют у марсианских пустынь. Объяснения полос Синтона с помощью тяжелой воды выглядят как необоснованные, искусственные натяжки. Открытие Синтона надо рассматривать не изолированно от других данных о Марсе, а наоборот, в тесной связи с ними. Тогда станет очевидным, что, вероятно, только органической природой марсианских морей можно объяснить их сезонные изменения и полосы Синтона. Ясно, что "дейтериевая" гипотеза никак не увязывается со сменой сезонов на Марсе.

По-новому в инфракрасном "свете" выглядят и некоторые спутники планет.

Еще в 1947 году Д. Койпер в спектре Титана, главного спутника Сатурна, заметил полосы метана. Долгое время считалось, что Титан - единственная луна Солнечной системы, окруженная атмосферой. Теперь, после недавних исследований В. И. Мороза, этот вывод надо признать устаревшим.

Советский астроном изучил отражательную способность (в инфракрасном "свете") главных спутников Юпитера - Ио, Европы, Каллисдо, Ганимеда - и сравнил результаты с отражательной способностью лишенной атмосферы Луны.

Оказалось, что кривые для Ио и Каллисто сходны между собой, но явно отличаются от кривых для Европы и Ганимеда. Последние похожи на кривые, полученные для полярных шапок Марса и сатурновых колец. Значит, напрашивается вывод: поверхность Европы и Ганимеда покрыта льдом. Расчеты показывают: эти льды должны испаряться под воздействием солнечных лучей. Но это означает, что вокруг Европы и Ганимеда, возможно, существует атмосфера.

У Луны отражательная способность увеличивается с ростом длины волны. У Ио и Каллисто она остается почти постоянной. Эти и другие особенности юпитеровых лун, по-видимому, также говорят о наличии атмосфер у Ио и Каллисто. Стоит заметить, что ряд наблюдателей отмечали на поверхности главных спутников Юпитера изменчивые полосы и пятна. Впрочем, во всем этом ничего поразительного нет - Ио, Европа, Каллисто и Ганимед весьма крупные тела, по размерам сравнимые не только с Меркурием, но даже и с Марсом. Если бы они обращались не вокруг Юпитера, а вокруг Солнца, мы бы считали их нормальными, сравнительно крупными планетами.

Добавим к сказанному, что в инфракрасном спектре Меркурия В. И. Мороз обнаружил слабые полосы углекислоты. Результат этот не вполне надежен, хотя известны и другие следы атмосферы Меркурия - еще Антониади отмечал эпизодические помутнения деталей на Меркурии, помутнения, вызванные, как он думал, пылевыми бурями. Вполне возможно, что он был прав.

Телевидение в астрономии

Астроному Пулковской обсерватории Н. Ф. Купревичу пришла в голову счастливая идея - использовать телевидение для астрономических наблюдений. Принцип действия телевизионного телескопа, в сущности, прост - это сочетание обычного оптического телескопа с приемным и передающим телевизионным устройством.

Можно проделать нехитрый опыт - направить телескоп на Солнце, а за его окулярной частью поместить белый экран. Тогда, как известно, на экране появится изображение Солнца. Чем дальше отодвинут экран от окуляра, тем оно будет крупнее. Но, выигрывая в размерах, изображение Солнца теряет в яркости. Наоборот, вблизи окуляра яркость изображения возрастет настолько, что крошечное ослепительное "солнце" прожжет бумагу.

Если телескоп навести на Луну, можно на экране получить и ее изображение. Разумеется, изобразятся на экране и планеты, и звезды, и другие небесные объекты, но только яркость изображения получится несравнимо меньшей, чем для Луны.

Теперь представьте себе, что там, где находился экран, помещена передающая телевизионная трубка - та самая, которой пользуются в телевизионных студиях. Мы не станем разбирать ее устройство - это увело бы нас далеко от темы книги. Отметим лишь главное: передающая трубка превращает оптическое изображение в электрические сигналы. Эти сигналы можно с помощью радиоволн передать на большое расстояние, где они будут приняты антенной телевизора, причем последний снова превратит их в изображение. А можно телевизор поместить тут же, в обсерватории, и на экране его кинескопа наблюдать то, что происходит на небе.

Такова идея, таков основной принцип. Техническое воплощение этого принципа - телевизионный телескоп Пулковской обсерватории. Этот новый метод астрономических наблюдений имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционными. Изображение астрономического объекта можно передать на большие расстояния.

На экране кинескопа можно получать очень крупные, подробные изображения. Удается "накапливать" изображение в виде электрических зарядов на люминесцирующем слое кинескопа, а потом рассматривать или фотографировать его. Расчеты показывают, что таким способом в недалеком будущем на заатмосферных обсерваториях удастся получить изображения звезд 34-й звездной величины - в десятки тысяч раз более слабых, чем те, которые ныне на пределе видимости доступны в современные телескопы. Есть и другие достоинства телевизионных телескопов, но следует, конечно, отметить и их главный недостаток - громоздкость оборудования. Непостоянство изображения на экране телевизионного телескопа (перерывы в чередовании кадров) мешает четкому фотографированию объекта.

Рис. 25. Нагретая Солнцем лунная поверхность - источник инфракрасного излучения

В инфракрасной астрономии телевизионный телескоп уже продемонстрировал свою силу. Если наблюдения ведутся в инфракрасной части спектра, перед видиконом - передающей телевизионной трубкой - устанавливают фильтр из кремния или особого стекла, который пропускает только инфракрасное излучение. Эти лучи попадают на тонкий слой полупроводникового материала, в разных частях которого создается разное электрическое сопротивление - в "светлых" меньше, в "темных" больше (речь идет, повторяем, об инфракрасном невидимом изображении). Таким образом, на полупроводниковой "мишени" видикона создается электрическое изображение объекта, которое затем и передается в приемный телевизор. На экране же последнего невидимое изображение становится видимым, потому что люминесцентный приемный слой кинескопа излучает видимые лучи. Теперь уже ничто не мешает сфотографировать невидимое, получить снимок небесного тела в инфракрасных лучах.

Еще в 1962 году Н. Ф. Купревич таким способом получил очень любопытные инфракрасные фотографии Луны. Картина получилась во многом отличная от того, что видит глаз.

Лунное Море Облаков обычно выглядит равниной с неопределенными пятнами и небольшим числом кратеров. В инфракрасном свете видны кольцевые горы, заполняющие все пространство моря. А вот светлые лучи, расходящиеся от кратера Тихо, в инфракрасном свете оказались совокупностью мелких, вытянутых в полоску кратеров - открытие, лишь через несколько лет подтвержденное средствами космонавтики. Там, где вокруг кратера Коперник глаз видит темные пятна, инфракрасный телевизионный телескоп Н. Ф. Купревича зафиксировал кратеры с резко выраженной структурой. Неожиданным было и то, что Море Дождей оказалось бугристой областью, усеянной множеством невидимых глазом кратеров. Подобные открытия были сделаны и в других районах Луны.

Рис. 26. Лунный кратер Коперник

Астрономы Крымской обсерватории А. И. Абраменко и Е. С. Агапов с помощью 50-сантиметрового телескопа с присоединенным к нему телевизионным устройством, наблюдали звезды 21-й звездной величины. Без помощи телевидения тот же телескоп фиксирует лишь звезды не слабее 18-й звездной величины.

Рис. 27. Исполинская инфракрасная звезда Эпсилон Возничего в сравнении со звездой-гигантом Антарес и земной орбитой. Это один из наиболее замечательных инфракрасных объектов нашей Галактики

Все это, конечно, только первые шаги. Но перспективы весьма заманчивы.

Как увидели ядро Галактики

В созвездии Стрельца, там, где Млечный Путь становится более широким и ярким, должно находиться центральное сгущение нашей звездной системы - ядро Галактики. В этом направлении сгущаются звезды, звездные скопления, туманности. Здесь, именно здесь должно находиться огромное шаровидное скопище звезд, подобное тем, которые хорошо различимы на снимках ближайших галактик.

Но его нет, галактическое ядро мы не видим.

А в том месте неба, где ему следовало быть, наблюдается своеобразный темный "провал", выделяющийся на фоне Млечного Пути.

Причина несоответствия теории и наблюдений понятна. Ядро Галактики скрыто от нас огромными протяженными облаками темной космической пыли. Они обволакивают центральные области нашей звездной системы, делают их невидимыми. И все-таки увидеть ядро Галактики можно. Помогла решить эту задачу инфракрасная астрономия.

Рис. 28. Темные межзвездные облака на фоне Млечного Пути. Такими облаками окутано ядро нашей Галактики

Помните, каким красным кажется Солнце, проглядывающее сквозь густое облако дыма? Подобно дымовой завесе ведут себя и межзвездные пылевые облака. Они задерживают синие и голубые лучи, но легко пропускают оранжевые и красные, поэтому Солнце сквозь дым зачастую выглядит кровавым. А инфракрасные лучи обладают еще большей проникающей способностью, чем лучи красные, видимые глазом. Читателю ясно, к чему клонятся эти рассуждения. Если галактическое ядро невидимо глазом, то, вероятно, инфракрасные лучи пробивают межзвездную пылевую завесу, а тогда в инфракрасных лучах ядро Галактики должно стать видимым.

В 1948 году советские астрономы В. Б. Никонов, А. А. Калиняк и В. И. Красовский исследовали окрестности галактического ядра, а несколько ранее и менее удачно их американские коллеги попытались сфотографировать невидимое галактическое ядро. Прибор, позволяющий это сделать, получил ныне широкое признание в инфракрасной астрономии. Называется он электронно-оптическим преобразователем.

Основа прибора - полупрозрачный кислородно-цезиевый фотокатод. Его помещают в фокус телескопа и с помощью инфракрасного фильтра (вроде тех, о которых говорилось) направляют на него инфракрасные лучи от небесного тела. Кванты инфракрасного излучения хотя и менее энергичны, чем кванты видимого света, но все же, ударяясь о фотокатод, выбивают из него электроны, которые на специальном экране создают видимое глазом изображение.

Не зря этот прибор называется преобразователем. Он и на самом деле преобразует инфракрасное изображение в видимое. Благодаря ему и удалось впервые увидеть окрестности ядра Галактики. Спустя два десятилетия американские астрономы аналогичным способом исследовали и самое ядро нашей звездной системы.

Если бы какой-нибудь фантастический пылесос убрал из Галактики всю межзвездную среду, то есть пыль и газы, заполняющие межзвездное пространство, то ядро Галактики предстало бы перед нами огромным, причудливым светилом. Мы видели бы летними ночами в созвездии Стрельца шаровидное, слегка сплюснутое скопище звезд, поперечник которого в 36 раз превышал бы видимый диаметр Луны. Земные предметы, освещенные зеленовато-желтым светом галактического ядра, отбрасывали бы заметные тени.

Природа лишила нас этого необыкновенного зрелища. Но человек способен преодолеть любые преграды - инфракрасная техника раскрыла перед нами невидимые глазом звездные дали.