Вы здесь

Астрономия невидимого. Часть 1/4.

Астрономия невидимого

Это просто чудо, что мы сквозь огромную толщу земной атмосферы можем видеть звезды! Ведь над каждым квадратным сантиметром поверхности нашей планеты находится один килограмм вещества атмосферы — факт, известный даже Остапу Бендеру... Это настоящая броня. Почему же она поглощает только 15-20% падающего из космоса излучения? Но  стоп! Необходима существенная оговорка: речь идет о видимом излучении.

Видимый нашими глазами свет — это очень узкая полоска в шкале электромагнитных излучений, ограниченная длинами волн \(8*10^{-7}\) м (красные лучи) и \(4*10^{-7}\) м (фиолетовые). В сторону длинных волн к этой полоске примыкает широкая полоса инфракрасных волн, простирающаяся примерно до длины волны 10-4 м. Еще дальше тянется огромная область радиоволн от субмиллиметровых до многокилометровых волн. В сторону коротких волн от полоски видимого света располагаются ультрафиолетовые волны с длиной до 10-8 м, еще более короткие рентгеновские и, наконец, самые короткие гамма-лучи.

Для каких лучей прозрачна атмосфера?

Удивительная прозрачность толстой брони земной атмосферы относится прежде всего к видимым лучам. Кроме того, земная атмосфера прозрачна и для радиоволн с длиной от одного сантиметра до 15-20 метров. Существуют также отдельные «окна прозрачности» и в инфракрасной области спектра. Все остальные вида электромагнитного излучения земная атмосфера полностью поглощает.

То обстоятельство, что земная атмосфера прозрачна для видимых лучей, с точки зрения общих законов природы является чистой случайностью. Например, если бы характер спектра поглощения молекулярного кислорода был другой, земная атмосфера могла бы оказаться непрозрачной для видимых лучей. Или, если бы атмосфера была нагрета до температуры 4-5 тысяч градусов, она также была бы непрозрачной (на Солнце атмосфера нагрета примерно до У такой температуры, ее слой массой один грамм над квадратным сантиметром уже совершенно не прозрачен для видимых лучей). Так или иначе, но жизнь на Земле развивалась в условиях, когда толстая броня атмосферы, необходимой для жизнедеятельности, была прозрачна для видимых лучей. И еще два, как будто бы тоже случайных обстоятельства: основная часть энергии, излучаемой Солнцем, находится как раз в видимой части спектра и спектральная чувствительность человеческого глаза почти в точности повторяет спектральную кривую Солнца. Итак, земная атмосфера беспрепятственно пропускает основную часть солнечного излучения - источника жизни на нашей планете, а человеческий глаз в максимальной степени чувствителен к этому излучению. Поэтому тот факт, что мы видим звезды, является не столько случайностью, сколько закономерным следствием эволюции жизни на Земле.

Как мы уже говорили, в земной атмосфере имеется еще одно «окно прозрачности» в диапазоне радиоволн. Однако для развития жизни на Земле оно было несущественно. Во-первых, только ничтожная доля (меньше миллиардной) солнечного излучения падает на этот диапазон. Во-вторых, для того чтобы «видеть» в радиолучах, живые существа должны были бы обладать природными оптическими системами - глазами, размеры которых порядка десятков и сотен метров... Природа, конечно, не могла пойти на таксе расточительство.

Как увидеть радиоволны?

Но хотя человек своими органами чувств не может непосредственно воспринимать радиоволны, он может построить - и построил - весьма совершенные искусственные «радио-глаза». Они позволяют человеку изучать слабые потоки радиоизлучения, приходящие на Землю от различных объектов из глубин мирового пространства. Речь идет о радиотелескопах - приборах, в огромной степени обогативших астрономию за последнюю четверть века. До этого времени все, что мы знаем о Вселенной, было добыто астрономами путем тщательного изучения тех слабых потоков видимого света, которые приходят от удаленных звезд, туманностей, галактик. Эти потоки исследовались очень совершенными приборами - оптическими телескопами) и спектрографами. С их помощью удалось изучить физические условия, господствующие в звездных атмосферах и туманностях (например, измерить температуру и плотность газов, а также химический состав). Опирающаяся на эти астрономические наблюдения теория позволила «заглянуть» в недра звезд, открыть величественную кар-тину разбегания галактик, понять, как рождаются, живут и умирают звезды. И в наши дни роль оптической астрономии не уменьшилась. Напротив, обогащенная достижениями новейшей электроники и вычислительной техники, она как бы получила «второе дыхание» и по-прежнему является главным источником нашей информации о космосе.

© И. Шкловский. ООО НПП ОО "Бюро Квантум".


Эта статья состоит из нескольких частей. Другие части: