Фото и видео в астрономических наблюдениях
Уловить световые лучи, идущие из космоса и несущие с собой информацию о космических процессах,— это только половина дела. Пойманные лучи надо зафиксировать.
На протяжении длительного времени астрономы делали это довольно примитивным способом: они просто наблюдали в окуляр телескопа интересующие их объекты, а результаты своих наблюдений записывали или зарисовывали.
Но глаз устает. После нескольких часов непрерывных наблюдений острота зрения заметно притупляется, а точность восприятия снижается. Ограничены и многие другие возможности человеческого зрения. И па смену глазу астронома-наблюдателя пришла фотография.
Уже не говоря о том, что фотографическая техника позволяет в значительной степени автоматизировать процесс астрономических наблюдений и освободить ученых от утомительных визуальных исследований — фотография обладает целым рядом существенных преимуществ перед глазом человека.
Прежде всего, — это документальность. Если несколько даже самых квалифицированных художников возьмутся писать портрет одного и того же лица, их рисунки никогда не будут абсолютно идентичными и во всех бег; исключения деталях сходными с оригиналом. Но если в искусстве это вполне допустимо и даже закономерно, то в научных исследованиях подобное субъективное восприятие объекта исследований, разумеется, нежелательно. Оно может привести к ошибочным заключениям. Известен целый ряд случаев, когда многие рисунки комет, туманностей и других небесных тел оказывались совершенно не соответствующими действительности. Фотографические пластинки свободны от этого недостатка. Они дают документальные изображения изучаемых объектов. Эти изображения могут храниться многие годы в специальных «стеклянных библиотеках», которые имеются во всех крупных обсерваториях. Сравнение фотографий одних и тех же участков звездного неба, сделанных в различное время, позволяет астрономам обнаруживать изменения в состоянии космических тел.
Второе замечательное свойство фотопластинки — детальность. Светочувствительная эмульсия фиксирует такие подробности, которые неизбежно ускользают даже от самого внимательного наблюдателя. Чтобы убедиться в этом, достаточно взглянуть на фотографию одного из участков поверхности Луны или снимок какой-нибудь космической туманности. Мы увидим множество мельчайших деталей, которые с такой точностью не смог бы передать ни один художник.
Особенно ощутимо преимущество фотографической пластинки в тех случаях, когда приходится регистрировать явления, длительность которых чрезвычайно мала и которые по этой причине человеческий глаз либо не успевает как следует рассмотреть либо вовсе не замечает.
Но, пожалуй, самое важное свойство фотоэмульсии, делающее фотографический метод незаменимым в астрономии, это так называемая интегральность. Глаз воспринимает источник света таким, каким он виден в данный момент. От того, что мы будем смотреть на звезду несколько часов подряд, она не станет для нас более яркой. А если звезда так слаба, что мы ее вообще не замечаем, то мы не увидим ее и после многочасового наблюдения. Фотографическая же эмульсия обладает замечательной способностью накапливать свет. Это позволяет с помощью длительных экспозиций получать изображения весьма слабых и далеких объектов, в сотни раз более слабых, чем те, которые можно увидеть в самые мощные телескопы глазом.
Но преимущества фотографии всем этим не ограничиваются. Человеческий глаз способен воспринимать лишь сравнительно небольшую область электромагнитных воли длиной от 0,00004 до 0,00008 см, т. е. от красных до фиолетовых лучей. И пока глаз был единственным прибором для астрономических наблюдений, основные сведения о Вселенной поступали к нам только через «узкое» оптическое окно. Между тем можно изготовить фотографические пластинки, чувствительные к электромагнитным волнам, лежащим за пределами видимого света, например, к ультрафиолетовым, рентгеновским или инфракрасным лучам.
В последние годы все более широкое применение в астрономии, особенно в наблюдениях Солнца, получает и кинематографический метод. Но если в физике, где ученые имеют дело главным образом с кратковременными процессами, приходится применять скоростные кинокамеры, позволяющие снимать сотни тысяч и даже миллионы кадров и секунду, то для регистрации астрономических явлений более пригодна замедленная съемка. Поэтому астрономы пользуются так называемым цейт-раферным методом. Например, изображение какого-либо участка солнечной поверхности снимается раздельными кадрами через определенные промежутки времени, а демонстрируется фильм с нормальной скоростью. Благодаря атому все явления можно наблюдать на экране в ускоренном темпе. Подобный способ позволяет изучать солнечные процессы в их динамике, в развитии.
На помощь фотографической астрономической технике пришло и телевидение. Еще несколько лет назад советский астроном Н. Ф. Купревич сконструировал на пулковской обсерватории оригинальный инструмент для изучения небесных тел — так называемый телевизионный телескоп. Изображение космических объектов, создаваемое обычным телескопом, улавливалось с помощью чувствительной приемной телевизионной трубки п передавалось на специальный телевизионный экран, установленный в соседнем помещении.
Впоследствии ученый создал усовершенствованный вариант своего необычного инструмента. Новая установка позволяет получать па экране изображения небесных тел одновременно в различных лучах спектра, например в синем и красном.
Как известно, самым злейшим врагом астрономов является земная атмосфера. Постоянное движение воздушных масс, которое происходит в воздушной оболочке нашей планеты, существенно сказывается на качестве изображения. Поскольку подавляющее большинство космических объектов находится от нас на огромных расстояниях, количество света, приходящее от этих объектов па Землю, весьма незначительно. Это заставляет астрономов при фотографировании различных небесных тел прибегать к длительным экспозициям. Но за то время, пока экспонируется фотоэмульсия, воздушные помехи успеют многократно исказить изображение.
Как сократить время экспозиции и тем самым значительно улучшить качество изображения? Можно было бы применять фотоматериалы высокой чувствительности. Однако фотолюбители знают, что чем выше чувствительность фотоэмульсии, тем более крупным зерном ока обладает. Следовательно, четкость изображения и, в особенности, его отдельных деталей при использовании высокочувствительных фотоматериалов существенно снижается. Получается своеобразный заколдованный круг.
Выход из этого круга и может дать телевизионный телескоп. Изображение небесного тела, которое создастся в этом инструменте на телевизионном экране, обладает яркостью в тысячи раз более высокой, чем изображения, которые удается получить с помощью обычного телескопа. Благодаря этому время экспозиции при фотографировании с экрана намного сокращается. А это в свою очередь дает возможность получать гораздо более четкие изображения различных космических объектов.
У телевизионного телескопа есть еще одно важное преимущество. Улавливая свет, собранный инструментом с помощью приемных трубок, чувствительных к невидимым лучам спектра, например, к ультрафиолетовым или инфракрасным, можно получить на экране и фотографировать на обычные пластинки видимые изображения изучаемых объектов в тех или иных лучах.
Можно ожидать, что дальнейшее совершенствование телевизионно-телескопической техники позволит решать и многие другие задачи, связанные с астрономическими наблюдениями. Во всяком случае, применение телевизионной техники в астрономии имеет большое будущее.
|
|
Читайте в рубрике «Астрономические наблюдения»: |