Владимир Гетман - Внуки Солнца Страница 21

Даже приблизительное понимание природы небесных объектов невозможно без умения определять расстояния до них. Лишь знание расстояний (но не только их) до тел, порождающих метеоры, позволяет посчитать, сколько они излучают энергии и каковы их массы. Поэтому еще в 1893 году сотрудник йельской обсерватории в США У. Элкин установил по нескольку камер в двух пунктах, разделенных расстоянием 3–5 км, с целью определить методом триангуляции расстояния до тел, порождающих метеоры, и их высоты над поверхностью Земли. На одном из пунктов фотографирование проводилось через вращающийся «пропеллер»-обтюратор, сделанный из велосипедного колеса. При вращении обтюратор перекрывал объективы камер с угловой скоростью от 6 до 10 об/с, и на фотоснимке изображение получалось в виде прерывистой линии, что позволяло определить скорость метеороида.

Эта работа продолжалась до 1909 года, однако результаты ее были частично опубликованы лишь в 1937 году. В 1912 году аналогичные работы были начаты в Великобритании Ф. Линдеманом и М. Добсоном, но продолжались недолго, не дав существенных результатов. У нас в стране первые фотографические наблюдения с двух пунктов начались в 1932 году в Москве под руководством В. В. Федынского. Они проводились на двух камерах, расположенных на расстоянии 2 км друг от друга. Перед объективом одной из них был установлен обтюратор.

Все эти пионерские работы продемонстрировали жизнеспособность фотографических методов наблюдения. В 1936 году в Гарвардской обсерватории Ф. Уипл начал систематические наблюдения метеоров на двух камерах с полем зрения 60×60°, удаленных друг от друга на 38 км. Несмотря на то что количество сфотографированных метеоров было еще невелико, точность метода благодаря увеличению базиса достигла высокой степени. Ф. Упплу и его сотрудникам удалось определить высоты, скорости и орбиты метеороидов, сделать первые оценки их масс и получить значения плотности атмосферы на высотах 80-100 км.

Следующим шагом в развитии фотографического метода явилось создание ряда комплексов из нескольких камер, названных метеорными патрулями. В 1938 году первый метеорный патруль, состоящий из четырех агрегатов по семь камер каждый, был создан в Советском Союзе. В его разработке активно участвовали С. В. Орлов, В. В. Федынский и И. С. Астапович. Патруль, изготовленный в Москве в Государственном астрономическом институте им. П. К. Штернберга, был установлен на астрономической обсерватории в Душанбе, которая славится рекордным количеством ясных ночей.

Во время второй мировой войны астрономические наблюдения, в том числе и метеорные, во многих странах были прерваны и возобновились лишь в конце 40-х годов. К этому времени американец Д. Бейкер сконструировал метеорную камеру супер-Шмидт, обладающую многими цепными качествами. При поле зрения 55° камера была чрезвычайно светосильна, что позволяло в изобилии фотографировать слабые метеоры до звездной величины Зm. Поскольку камеры имели целевое назначение и были очень дороги, их изготовили всего 6 экземпляров, 4 из которых установили в США, 2 — в Канаде. Несколько позже в Великобритании была создана похожая камера и установлена на известной обсерватории Джодрелл-Бэнк.

В СССР, Чехословакии и некоторых других странах с помощью метеорных патрулей активно велись наблюдения более ярких метеоров (ярче 1m). В настоящее время крупнейший в мире многокамерный метеорный патруль функционирует в Гиссарской обсерватории Института астрофизики Академии наук Таджикской ССР. Большое количество камер (40) позволяет получать разнообразную информацию о фотографируемых метеороидах, а протяженный базис (34 км) обеспечивает необходимую точность.

Любую камеру метеорного патруля можно превратить в спектрограф, если поместить перед ее объективом стеклянную призму или дифракционную решетку. Но метеорная спектрография при значительном сходстве со звездной имеет ряд особенностей, затрудняющих получение хороших спектрограмм. При фотографировании спектров звезд телескоп, оснащенный призмой или решеткой, наводится на звезду и в дальнейшем «следит» за ней с помощью часового механизма. Таким образом звезда может экспонироваться довольно долгое время.

Метеор существует в течение долей секунды, и никакими ухищрениями вы не заставите его появиться вновь. Кроме того, хороший спектр получится только в том случае, если направление движения метеора составит значительный угол (прямой в идеальном случае) с направлением дисперсии решетки. В противном случае спектр не получится, поскольку все линии сольются в одну прямую полосу.

К настоящему времени получено несколько тысяч спектрограмм; в подавляющем большинстве качество их недостаточно высокое, поскольку они имеют небольшое разрешение (многие линии сливаются друг с другом). Разумеется, бывают и замечательные исключения. Так, один из спектров, полученный чехословацким астрономом З. Цеплехой, содержит более 1000 линий.

Уже отмечалось, что быстрое движение метеоров затрудняет применение классических наблюдений, хорошо разработанных в астрофизике. Долго, например, не удавалось получить истинный фотопортрет метеора; мешало его быстрое движение. Представьте себе, что вы сфотографировали мчащегося мимо вас автогонщика. Глядя на полученный снимок в виде смазанной полосы, вы, вероятно, сможете определить, по какой дороге ехал гонщик, в каком направлении, может быть, даже с какой скоростью. Но вы абсолютно ничего не скажете о том, как он выглядел, во что был одет, автомобилем какой марки управлял. Чтобы получить эту информацию, вам следовало либо остановить гонщика, что невозможно, либо сфотографировать его с такой короткой экспозицией, чтобы на снимке он оказался неподвижным. Долгое время исследователи метеоров находились в аналогичной ситуации: попытки получить фотопортрет метеора оканчивались неудачей.

Наконец, в 1964 году академик АН ТаджССР П. Б. Бабаджанов и одесский астроном профессор Е. Н. Крамер разработали метод, названный впоследствии методом мгновенной экспозиции. В его основе лежит идея уменьшения времени фотографирования метеоров с помощью специально сконструированного вращающегося затвора. Затвор, непрерывно вращаемый электродвигателем, обеспечивает периодическое фотографирование объекта с частотой 50 экспозиций в секунду. Длительность каждой экспозиции составляет 0,00056 секунды. В среднем за одну ночь число таких экспозиций достигает миллиона. Когда в поле зрения камеры оказывается метеор, то получается от нескольких единиц до нескольких десятков его мгновенных портретов.

Воплотил идею в жизнь талантливый душанбинский механик И. Ф. Малышев, разработавший уникальную конструкцию и своими руками изготовивший весь механизм до последнего винтика. За обманчивой внешней простотой его конструкторских и технических решений стоял не только точный расчет и профессиональная сноровка, по и неуловимое постороннему глазу вдохновение мастера, чувствующего тонкую гармонию деталей и узлов, слившихся в единую безупречную систему. Неудивительно, что все попытки повторить конструкцию Малышева без его непосредственного участия пока не увенчались успехом.

После пуска 16 камер в Душанбе И. Ф. Малышев по просьбе профессора Е. Н. Крамера осуществил аналогичную конструкцию и в Одесской астрономической обсерватории.

Первые систематические наблюдения метеоров этим методом были начаты в Институте астрофизики Академии наук Таджикской ССР. Для этой цели использовались 16 неподвижных камер, оснащенных новыми затворами. Автор этих строк был в числе немногих, кому пришлось первыми просматривать проявленный материал. Начало было удручающим, нас постоянно преследовали неудачи. Сотни широкоформатных негативов буквально «обшаривались» вдоль и поперек, и всякий раз финиш поисков разочаровывал: на снимках ничего, кроме густого «леса» из суточных следов звезд, не было. На память не раз приходили дискуссии по поводу эффективности нового метода. Тогда некоторые специалисты полагали, что применение очень коротких экспозиций неприемлемо при фотографировании метеоров. Тем не менее наблюдения проводились регулярно во все ясные безлунные ночи и материал тщательно просматривался.

И вот, наконец, на шестой сотне снимков муки ожидания закончились. Метеоры стали появляться. Сначала это были лишь слабенькие невыразительные штрихи, но потом, по мере того как удавалось сфотографировать более яркие метеоры, картина изменилась. Впервые в мире были получены истинные фотопортреты метеоров, которые отличались большим разнообразием.

В дальнейшем перед объективами восьми камер были помещены дифракционные решетки и получен первый мгновенный спектр метеора…

Еще в конце 20-х — начале 30-х годов в СССР, США п Японии было обнаружено, что на распространение радиоволн влияют эпизодически возникающие очаги ионизации, порождаемые пролетами метеороидов. Действительно, при полете метеороида в атмосфере Земли испарившиеся атомы метеорного вещества, сталкиваясь с молекулами воздуха, теряют электроны. На всем протяжении атмосферной траектории метеора создается ионизационный след, содержащий большое количество свободных электронов. При достаточной концентрации электронов радиоволна, посланная с Земли радиолокатором, отразится от следа, как от миниатюрной ионосферы или твердого тела.