Астрономы наблюдают

Еще в конце прошлого века американец Хэл, и француз Деландр независимо друг от друга построили прибор, ставший впоследствии едва ли не главным инструментом для изучения физики Солнца. Речь идет о спектрогелиографе, позволяющем изучать Солнце как бы по частям, или, точнее говоря, «в лучах» различных химических элементов.

Принцип действия спектрогелиографа достаточно прост. Представьте себе солнечный спектр, спроектированный объективом спектрографа на непрозрачный экран. Сделаем в этом экране узкую щель, которую совместим с какой-нибудь из линий поглощения солнечного спектра, например, с головной линией H_α серии водорода. Хотя в спектре Солнца эта линия, как и остальные линии поглощения, выглядит темной, на самом деле ее «темнота» относительна — она вызвана контрастом в сравнении с окружающими линии поглощения очень яркими участками непрерывного спектра. Поэтому сквозь щель, совмещенную с линией H_α, проникнут солнечные лучи, порожденные солнечными атомами водорода. Если на их пути поставить фотопластинку, на ней получится снимок участка Солнца «в лучах водорода», и именно того участка, который «вырезает» щель спектрографа на диске Солнца.

Рис. 36. Слева спектрогелиограмма Солнца (в лучах водорода). Справа обычный снимок Солнца.

Будем теперь перемещать щель спектрографа по диску Солнца, соответствующим образом смещая и фотопластинку. Как из детских кубиков складывается рисунок, так и из фотографий отдельных узких участков Солнца постепенно сложится общая панорама Солнца в лучах водорода, так называемая спектрогелиограмма (рис. 36).

Совершенно таким же способом удается получить снимки Солнца в лучах гелия, кальция и других элементов. На спектрогелиограммах Солнца хорошо различимы светлые и более темные облака, из которых состоит солнечная атмосфера, или, точнее, ее нижний слой, именуемый хромосферой. Эти облака называются флоккулами и по их характеру и движению астрономы изучают физические процессы, происходящие в хромосфере.

В лучах водорода на спектрогелиограммах видны темные волокна — протуберанцы, проектирующиеся на солнечную поверхность.

Спустя 35 лет после изобретения спектрогелиографа Хэл построил спектрогелиоскоп, работающий на том же принципе, что и спектрогелиограф. Однако в спектрогелиоскопе обе щели сделаны быстроколеблющимися, благодаря чему в глазу наблюдателя задерживается зрительное впечатление. Иначе говоря, спектрогелиоскоп — прибор для визуальных наблюдений Солнца в лучах различных элементов. Глаз наблюдателя подчас фиксирует такие быстрые изменения деталей отдельных флоккул, которые спектрогелиограф запечатлеть не в состоянии. Как спектрогелиографы, так и спектрогелиоскопы имеются в ряде советских обсерваторий, в частности, в Пулкове, Харькове и в Крыму.

Есть и другие способы изучать Солнце «в лучах» какого-нибудь элемента. Такую возможность предоставляют так называемые интерференционно-поляризационные фильтры. Каждый такой фильтр состоит из стопки отполированных кварцевых пластинок разной толщины, разделенных специальными пленками — поляроидами. Последние обладают свойством пропускать лучи лишь определенных длин волн. Можно так подобрать толщину кварцевых пластинок, что фильтр пропустит очень узкий участок солнечного спектра (шириной до одного ангстрема). Интерференционно-поляризационные фильтры применяются, в частности, для кинематографирования солнечных протуберанцев. Эти фильмы оставляют сильное впечатление. В ускоренном по сравнению с действительностью темпе зритель видит взлеты и рассеивание протуберанцев, всасывание их вещества в хромосферу и многое другое, совершенно недоступное при наблюдениях иными средствами. Пожалуй, ныне ни одно космическое тело не изучается так тщательно, как Солнце.

Измерители излучений

До сих пор речь шла о визуальных и фотографических наблюдениях небесных тел, при которых приемники излучений (глаз и фотопластинка) фиксировали всю ту долю излучений, к которой они чувствительны. Так, например, в среднем глаз наблюдателя наиболее чувствителен к зеленым лучам с длиной волны около 555 миллимикрон. Границы же участка спектра, к которым вообще чувствителен человеческий глаз, заключены в пределах от 400 до 760 миллимикрон. За этими границами глаз просто ничего не видит.