Если ясной безлунной ночью вам доведется оказаться вдали от крупных населенных пунктов и сопутствующей им «искусственной засветки» неба, то наверняка вы хоть на минуту остановитесь, завороженные грандиозным видом звездного неба. Каждая из этих звезд — солнце, многие больше и горячее нашего. И у каждого могут быть планеты, а на планетах, кто знает, — жизнь. И, быть может, в этот самый момент вы, сами о том не зная, встретитесь с кем-то взглядом. Если вам хотя бы мимолетно знакомо такое ощущение, вы легко поймете людей, которые сохранили его на всю жизнь и зачастую готовы прилагать значительные усилия и средства для рассматривания неба.
Немногие науки могут похвастаться таким всемирным фанклубом, как астрономия. В мире чуть больше 10 тысяч профессиональных астрономов — столько же, сколько любителей в одной только России . Современная любительская астрономия — это престижное высокотехнологичное хобби, в которое многие вкладывают тысячи долларов: покупают телескопы, оборудуют обсерватории, путешествуют в погоне за редкими небесными явлениями. Некоторые любительские устройства, например специализированные астрономические ПЗС-матрицы для астрофотографии, ничем не уступают профессиональным.
И все же для приобщения к звездам необязательно обзаводиться дорогими инструментами. На первых порах вполне достаточно и невооруженного глаза. Возьмите простейшую звездную карту, наподобие той, что приведена в конце статьи, и попробуйте отыскать на небе обозначенные на ней созвездия. Между прочим, это довольно увлекательное занятие. По ходу дела вы непременно заметите вспышки «падающих звезд». Это сгорают крошечные метеорные частицы, вторгающиеся в атмосферу со скоростью в десятки километров в секунду — быстрее любых космических кораблей. Особенно много таких частиц видно около 10—12 августа, когда Земля встречается с Персеидами, одним из богатейших метеорных потоков. В эти дни метеоры летят буквально каждую минуту. Опытные любители астрономии мгновенно определяют его блеск, цвет, направление, скорость, длину и даже могут нанести его траекторию на звездную карту. Кстати, такие наблюдения, при грамотной обработке, позволяют оценить плотность метеорного потока и уточнить его орбиту вокруг Солнца . Так что даже без телескопов любители астрономии могут принести пользу науке.
И все же, если вы по-настоящему увлечены звездным небом, то непременно обзаведетесь инструментом. Для начала это может быть небольшая подзорная труба, хотя лучше все-таки взять бинокль, например 10х50, то есть десятикратный с 50-миллиметровыми объективами. При большем увеличении вы получите маленькое поле зрения и сильное дрожание картинки. Впрочем, даже не очень сильный прибор стоит закрепить на штативе.
Бинокль в сотни раз увеличивает число видимых звезд. А внимательный наблюдатель найдет десятки звездных скоплений, туманностей и галактик. На Луне становятся видны крупные кратеры, у Венеры — фазы, у Юпитера — спутники. Последние, пожалуй, самый увлекательный объект для начинающего. Самый близкий из них, Ио, делает оборот всего за 42,5 часа, так что буквально каждый день можно видеть, как он то сливается с диском Юпитера, то отделяется от него. Другие спутники тоже постоянно перемещаются, хотя и медленнее. Для подготовки к слежению за ними лучше всего подходит небольшая бесплатная программка JupSat95, которая показывает положение спутников на любой момент времени.
Группа астрономов-любителей наблюдает солнечное затмение, используя различные фильтры
Как правильно смотреть на небо
Астрономические наблюдения не терпят суеты и даже чем-то отдаленно напоминают медитацию. Если хотите получить удовольствие, обязательно позаботьтесь о комфорте — без этого все впечатление смажется:
1. Выберите ночь вблизи новолуния или последней четверти (например, с 7 по 17 июля в этом году).
2. Расположитесь подальше от городской засветки.
3. Тепло оденьтесь — холод не оставляет места мыслям о вечном. 4. Примите удобную позу. Самое лучшее — лечь на спину в спальном мешке. Наблюдать с запрокинутой головой даже не пытайтесь.
5. Прикройте фонарик красным светофильтром (можно сделать из полиэтиленового мешка).
6. В компании пригодится лазерная указка (лучше зеленая) — взвешенная в воздухе пыль позволяет указывать ею на звезды.
7. Если носите очки, используйте линзы с полной компенсацией близорукости (для повседневного использования такие противопоказаны).
Компьютер, а не телескоп
Да, именно компьютер станет вашим следующим инструментом. Без него вы просто не узнаете, что, где и когда можно наблюдать. На смену астрономическим календарям, сборникам таблиц с координатами Солнца, Луны, планет и других объектов на разные дни года пришли программы-планетарии, которые наглядно показывают расположение светил на небе и позволяют детально проследить их движения.
Особенно удобно с помощью планетария определять видимость планет. Настроившись на нужную дату, можно менять время, подбирая момент, когда планета поднимается выше всего над горизонтом или сближается с другими небесными объектами. Также большинство программ умеет рассчитывать видимые положения на небе астероидов и комет. Для этого надо найти в Интернете и ввести в программу параметры орбиты нужного небесного тела. У платных программ обычно есть служба поддержки, которая оперативно готовит такие данные обо всех вновь открытых объектах.
Почти все планетарии могут показывать гораздо больше объектов, чем видно невооруженным глазом. В первую очередь это так называемые объекты глубокого космоса (deep sky) — галактики, туманности, звездные скопления, которые видны только в бинокль или в телескоп. Серьезные программы позволяют подключать базы данных со многими сотнями тысяч звезд. Таков, например, каталог «Тихо», составленный по результатам работы астрометрического спутника «Гиппарх». Столь обширные каталоги необходимы для подготовки к телескопическим наблюдениям.
Системы телескопов
Главный параметр телескопа — диаметр объектива. От него зависят разрешение (видимость мелких деталей) и проницающая сила (предельная видимая звездная величина). Часто в магазинах вместо диаметра указывают увеличение, но оно зависит от выбора окуляра, которые у большинства телескопов сменные. По конструкции телескопы делятся на рефракторы (с линзовыми объективами), рефлекторы (с зеркальными объективами) и катадиоптрические системы, объединяющие линзы и зеркала.
Рефракторы. Закрытая труба делает их более надежными, но с увеличением диаметра объектива они очень быстро дорожают и вдобавок растут в длине. Поэтому рефракторы диаметром более 125 мм у любителей встречаются редко. В рефлекторах свет собирает вогнутое зеркало, установленное в глубине трубы. Оно формирует изображение перед собой, и, чтобы не заслонять головой главное зеркало, собранный пучок света надо вывести за пределы трубы.
В рефлекторе системы Ньютона для этого служит диагональное зеркало. Окуляр крепят на верхнем конце трубы. В небольших (до 150 мм) телескопах системы Ньютона главное зеркало обычно имеет простую в изготовлении сферическую форму, что делает их недорогими. В рефлекторе Кассегрена выпуклое вторичное зеркало выводит собранный свет наружу через отверстие в центре главного зеркала. У «кассегренов» короткая труба, и с ними удобнее обращаться, но расплачиваться за это приходится более сложной оптикой: главное зеркало имеет форму параболоида, а вторичное — гиперболоида. Такие зеркала полируются только вручную, и телескоп получается дорогим. И у «ньютонов», и у «кассегренов» труба оставляется открытой, и обращаться с ними надо очень аккуратно, избегая попадания на зеркала влаги и пыли.
В 1941 году выдающийся советский оптик Дмитрий Дмитриевич Максутов (1896—1964) изобрел катадиоптрическую систему, объединившую преимущества всех перечисленных типов телескопов. Внешне телескоп Максутова похож на «кассегрен», но оба зеркала в нем имеют сферическую форму, а возникающие из-за этого искажения устраняет специально подобранный корректирующий мениск (выпукло-вогнутая линза) на переднем конце трубы. Оптика у «максутова» получается дешевой, почти как у «ньютона», труба короткой, как у «кассегрена», и при этом закрытой, как у рефрактора. Правда, изготовить мениск в кустарных условиях крайне сложно, но в промышленных условиях проблем не возникает. Именно телескопы системы Максутова (наряду с другой катадиоптрической системой Шмидта — Кассегрена) являются на сегодня самыми популярными любительскими инструментами в мире.
И все же — телескоп
С приобретением телескопа вы превращаетесь из «кандидата» в полноправного любителя астрономии. В советское время это было непросто и любителям приходилось строить телескопы самостоятельно. Все начиналось с поиска толстого стекла для главного зеркала. Тут в цене были судовые иллюминаторы. Причем их требовалось сразу два — один становился зеркалом, другой — шлифовальником к нему. Ненамного проще было достать абразивные и полирующие порошки разных номеров — в свободную торговлю они не поставлялись. Успешно решив задачи снабжения, любитель приступал к кропотливому, порой многомесячному, процессу шлифовки и полировки вогнутого главного зеркала телескопа. Его поверхность не должна отклоняться от расчетной больше чем на 0,04 микрона — 40 нанометров. Чтобы достичь такой «нанотехнологической» точности, приходилось сооружать испытательную оптическую скамью. Готовое зеркало предстояло серебрить, а значит, добывать реактивы и осваивать химические процессы. И вот зеркало готово! Но создание телескопа с этого только начинается. Любителю предстоит изготовить трубу и монтировку телескопа, снабдить его вторичным зеркалом и окулярами, установить электропривод и адаптер для фотокамеры — все эти «мелочи» отнимали месяцы, если не годы. С таким количеством препятствий до конца пути доходили лишь единицы, причем часто те, кому само создание тонкого научного прибора нравилось больше, чем его использование. Так формировалась особая «телескопостроительная» ветвь любительской астрономии. Нередко удачливый телескопостроитель, едва опробовав новый инструмент, приступал к изготовлению еще более совершенного телескопа.
На Западе все начиналось сходным образом, но там телескопостроители быстро перешли к изготовлению инструментов на заказ. И уже в 1960—1970-х годах появились компании, специализирующиеся на изготовлении любительских телескопов и аксессуаров к ним. В числе самых известных производителей можно назвать Meade и Celestron. Они первыми внедрили систему автоматического наведения на небесные объекты (так называемая система GoTo). Любителю нужно только установить телескоп на штативе, навестись на пару ярких звезд, а дальше система сама производит привязку системы координат и готова в считанные секунды найти на небе любой объект из встроенной базы данных. Некоторые наблюдатели даже жалуются, что такой сервис убивает всю романтику ночных наблюдений. Вместо долгого поиска едва заметной туманности среди тысяч звезд вы получаете ее готовенькую прямо в центре поля зрения. Но романтики всегда могут отключить систему GoTo, а большинство любителей лишь благодаря ей получили возможность увидеть труднодоступные объекты на небе, а не на экране компьютера.
Монтировки телескопов
Начинающие любители часто недооценивают важность удобного и надежного крепления телескопа. Вести наблюдения с неустойчивым инструментом — настоящее мучение. Подзорной трубе хватит хорошего фотоштатива, но серьезные инструменты требуют специальной монтировки, которая позволит вращать телескоп по двум осям, фиксировать его и плавно корректировать направление при поиске нужного объекта.
В азимутальной монтировке (рис. 1) оси расположены вертикально и горизонтально. Это упрощает конструкцию, но следить за объектом на небе приходится, поворачивая телескоп одновременно по двум осям. Компьютер легко справляется с такой задачей, при этом изображение в поле зрения медленно поворачивается. Глазу это незаметно, но вот для астрофотографии требуется специальный деротатор, который компенсирует вращение картинки.
В экваториальной монтировке (рис. 2) одна из осей (полярная) наклонена параллельно оси вращения Земли (а значит, и неба). Для слежения за объектом достаточно равномерно поворачивать телескоп вокруг этой оси. С этим легко справляется небольшой электродвигатель, совершенно необходимый для астрофотографии: без него звезды на телескопических снимках смазываются буквально за доли секунды. Простейшая экваториальная монтировка — немецкая, обычно ее используют для рефракторов и небольших «ньютонов». Ее недостаток — необходимость противовеса.
Вилочная монтировка (рис. 3) может быть как азимутальной, так и экваториальной. Она компактнее и надежнее немецкой, но годится только для телескопов с короткой трубой, которую можно поместить между консолями «вилки». Как правило, это катадиоптрические модели. Самые большие любительские телескопы-«ньютоны» часто ставят на предельно упрощенную азимутальную вилочную монтировку. Она подходит для них, поскольку большой вес главного зеркала сильно смещает центр тяжести телескопа. Такие инструменты называют «добсонами» (рис. 4) в честь выдающегося американского телескопостроителя Джона Добсона.
Астроклубы
Январь 1989 года. Астроном Джон Добсон (на лестнице) установил свой телескоп на углу улицы (Сан-Франциско, США), чтобы любой желающий мог понаблюдать за звездами
Компьютерные планетарии и самонаводящиеся телескопы кардинально изменили само лицо любительской астрономии. Раньше это было редкое, можно сказать, экзотическое увлечение. Теперь телескоп стал символом достатка и определенной утонченности интеллектуальных интересов. Многие родители покупают инструмент просто как полезную для ребенка образовательную игрушку. Тут-то и возникает вопрос: что и как в него наблюдать. Если не подумать об этом заранее, то благородный прибор скорее всего послужит лишь для разглядывания соседских окон.
На помощь приходят клубы любителей астрономии, где всегда готовы дать совет начинающему, а многие опытные любители видят в этом свою миссию. Наиболее развито любительское движение в США , где клубы есть в любом крупном городе. Россия пока заметно отстает: например, нет клуба любителей астрономии в Санкт-Петербурге , городе с очень серьезной традицией астрономических исследований.
Во всем мире клубы активно занимаются популяризацией астрономии. Из Америки пошла, например, традиция регулярно проводить так называемые «стар-пати», на которых члены клуба дают всем желающим посмотреть в свои телескопы. Но активные любители не хотят ждать, когда публика придет к ним в клуб, и идут к ней навстречу. В 1968 году Джон Добсон, один из самых известных в мире любителей телескопостроения, основал общество The Sidewalk Astronomers и начал проводить так называемые «ночи тротуарной астрономии». Телескопы выставляются в самых людных местах — на перекрестках, у входов в торговые центры — и всем прохожим предлагается посмотреть на небо. Движение, подхваченное многими астрономическими ассоциациями, постоянно расширялось, и 19 мая 2007 года состоялась первая международная «ночь тротуарной астрономии». Целью организаторов было единовременно предоставить публике 1 000 телескопов.
В России самой крупной и регулярной стар-пати является фестиваль «Астрофест», ежегодно проходящий в Подмосковье во второй половине апреля. На нем собирается более 600 участников, которые привозят до 80 телескопов. Несколько раз проходил «Сибирский Астрофест» в Красноярске, а в прошлом году под Новосибирском состоялся форум «СибАстро».
Астрономический «фестиваль» в парке Йосемит (США). Слева на фото — 24-дюймовый телескоп в экваториальной монтировке
Клубы привлекательны не только общением с единомышленниками. Часто они располагают инструментами и другими возможностями, которые отдельному любителю просто недоступны: дорогое оборудование, консультации специалистов и даже иногда наблюдательное время на профессиональных инструментах. Самый крупный российский клуб () действует в Москве с 1994 года и насчитывает около 60 членов. В распоряжении членов клуба — полтора десятка телескопов, станок для шлифовки зеркал, а недавно клуб приобрел дорогую астрономическую ПЗС-камеру для астрофотографии. В конце прошлого года неподалеку от Звенигорода вступила в строй клубная обсерватория с 10-дюймовым астрографом.
Это, кстати, не единственная любительская обсерватория под Москвой. Самый впечатляющий пример — публичная обсерватория «Ка-Дар» () в Домодедовском районе. Здесь несколько инструментов, самый крупный — 14-дюймовый «шмидт-кассегрен» фирмы Meade, которому позавидуют многие российские университеты. Но самое удивительное — это открытый публичный статус обсерватории. Любой желающий по предварительной договоренности может приехать сюда для бесплатного ведения астрономических наблюдений.
Параллельно с просветительской деятельностью обсерватория «Ка-Дар» ведет и научные работы. Одно из направлений — изучение космического мусора, который скапливается на геостационарной орбите. С периода «холодной войны» здесь осталось много отработавших спутников, некоторые из них по окончании использования даже взрывали, чтобы предотвратить возможную утечку секретной информации. Теперь обломки серьезно мешают новым аппаратам. Другое направление исследований — уточнение орбит спутников Урана. Поскольку к Урану не направляются космические аппараты, NASA пока не тратит сил на его спутники, оставляя простор для работы любителей. В обсерватории работают четверо сотрудников, и все они являются астрономами-любителями. А построил обсерваторию на свои средства другой любитель — московский бизнесмен, который не любит афишировать свое имя, но хочет поддерживать связи с астрономической наукой.
Как это ни странно, любители действительно могут во многом помочь профессионалам. Объектов на небе много, а специалистов не хватает. Например, Американская ассоциация наблюдателей переменных звезд (AAVSO) с огромным успехом ведет обширную рутинную работу: слежение за изменениями блеска многих тысяч светил. Сбор этих данных, необходимых для уточнения теории строения и эволюции звезд, требует кропотливой и во многом ручной работы. Загружать этим профессионалов неэффективно, а вот любители занимаются такими наблюдениями с огромным удовольствием.
Elk Creek Observatory, расположенная на территории обычной школы, в определенные часы открыта для свободного посещения
Очень популярен среди любителей астрономии поиск комет, поскольку из всех космических объектов только они получают название в честь своих первооткрывателей. Достаточно открыть всего одну новую комету, чтобы увековечить свое имя в науке. Правда, для этого требуется безупречное знание звездного неба, регулярные наблюдения и еще удача. Поиском астероидов в основном занимаются астрофотографы — тут надо регулярно делать снимки одних и тех же областей неба, а потом тщательно сравнивать их между собой, выявляя медленно движущиеся слабые объекты.
Наконец, еще одно направление поисковой активности — открытие сверхновых звезд в других галактиках. В одной галактике сверхновые вспыхивают примерно раз в сто лет, но галактик много и ежегодно регистрируется несколько сотен таких вспышек. Поиск здесь тоже идет обычно по фотографиям. Шотландский любитель Том Боулс (Tom Boles) специально для этого построил обсерваторию с тремя телескопами-роботами и открыл уже более ста сверхновых. Но некоторые любители считают, что автоматизация разрушает романтику астрономических открытий. Австралийский священник Роберт Эванс (Robert Evans) много лет в свободное время занимается поиском сверхновых исключительно визуально — в небольшой телескоп. На его счету более 45 открытий, и до 2003 года, когда его обошел Боулс, он был в этом деле чемпионом среди любителей.
В последнее время быть таким вольным искателем все труднее. Скоро вся небесная сфера будет регулярно сканироваться автоматическими телескопами в поисках новых объектов. Однако любители уже нашли для себя новые заманчивые направления. Одно из них — поиск планет у других звезд. Обнаруживают их по характерному кратковременному снижению блеска звезды, когда планета проходит между ней и наблюдателем. Конечно, так можно обнаружить далеко не любую планету — ее орбита должна быть направлена к Земле ребром, но звезд и любителей много, и этот метод уже дал первые результаты.
Как фотографировать астрономические объекты
1. Неподвижный фотоаппарат фиксирует все звезды, видимые невооруженным глазом, за 30 секунд. Потом звезды начинают смазываться.
2. Камера, закрепленная на трубе телескопа с часовым приводом, фиксирует все звезды, видимые в бинокль, за 5 минут. На цифровых камерах нет больших выдержек: обычно делают несколько кадров и складывают их в PhotoShop для дальнейшей обработки.
3. Телескоп со снятым окуляром становится сверхдлиннофокусным объективом для зеркальной камеры, закрепленной за окулярным концом на специальном кронштейне.
4. Луну и планеты снимают с короткой выдержкой — ведь они ярко освещены Солнцем. Планеты снимают многократно, чтобы исключить дрожание атмосферы.
5. Туманности, галактики и звездные скопления снимают с длинной выдержкой и гидированием: на глаз или автоматикой контролируют движение телескопа за звездным небом и вносят необходимые поправки.
6. Солнце наблюдают и снимают только через специальные фильтры.
Охотники за затмениями
Не все наблюдения можно вести, сидя в уютной домашней обсерватории. Некоторые небесные явления видны только в определенных районах Земли, самые известные среди них — солнечные затмения. Обычно на Земле случается 2— 3 полных солнечных затмения в год, причем видны они только в узкой полосе шириной километров сто. В мире есть целая каста охотников за затмениями, которые ловят их по всему земному шару, заодно совершая путешествия в самые экзотические места. Специально для помощи в таких поездках при московском астроклубе недавно было организовано туристическое агентство «Астротур».
Менее известны ловцы покрытий звезд астероидами. По сути, это те же затмения, но только при них не Солнце заслоняется Луной, а звезда — астероидом. Длится такое явление от нескольких секунд до пары минут, и заметить его можно, только если заранее знать, на какую звезду наводить телескоп. Точные отметки времени начала и конца покрытия вкупе с координатами наблюдателя на местности, определяемыми по GPS, позволяют значительно уточнить орбиту астероида, а иногда (при нескольких наблюдениях из разных мест) даже узнать его форму.
И все же большинством любителей движет не стремление внести вклад в науку. Многим просто нравится сам процесс астрономических наблюдений. Другие стремятся получить красивые снимки — любительская астрофотография является совершенно особым видом технического искусства. А есть, между прочим, и любители-теоретики, которые пишут замечательные астрономические программы, предвычисляют те самые явления, которые все остальные потом наблюдают. В этом деле они максимально сближаются с профессионалами. Кстати, в последнее время намечается интересная тенденция: все чаще профессиональные астрономы в свободное время становятся любителями. Видимо, в современной насквозь компьютеризированной астрономии им не хватает того непосредственного контакта со Вселенной, ради которого они когда-то пришли в эту науку.
Александр Сергеев
