XIX век
и астрофизика.
XIX век - это век становления и быстрого
развития еще одной важной области астрономии-
астрофизики. К тому времени в сферу внимания ученых
попали принципы устройства и эволюции небесных тел,
физика процессов, происходящих в космическом
пространстве. От физики новая наука взяла методы
изучения, а от астрономии - необъятное поле исследований,
о котором физики могли только мечтать.
Термин 'астрофизика' появился в середине 60-х
годов XIX века. 'Крестным отцом' астрофизики был немецкий
астроном Иоганн Карл Фридрих Целльнер (1834 - 1882),
профессор Лейпцигского университета.
В отличие от небесной механики, год рождения,
который точно известен (1687-й), назвать дату 'появления
на свет' астрофизики не так легко. Она зарождалась
постепенно, в течение 1-ой половине XIX века.
В 1802 г. английский физик Уильям Хайд
Волластон (1766-1828), открывший годом ранее
ультрафиолетовые лучи, построил спектроскоп, в котором
впереди стеклянной призмы параллельно ее ребру
располагалось узкая щель. Наведя прибор на Солнце, он
заметил, что солнечный спектр пересекают узкие темные
линии.
Волластон тогда не понял смысл своего открытия
и не придал ему особого значения. Через 12 лет, в1814 г.
немецкий физик Йозеф Фраунгофер (1787-1826) вновь
обнаружил в солнечном спектре темные линии, но в отличие
от Волластона сумел правильно объяснить их поглощением
лучей газами атмосферы Солнца используя явления дифракции
света, он измерил длины волн наблюдаемых линий, которые
получили с тех пор название фраунгоферовых.
В 1873 г. шотландский физик Дэвид Брюстер (1781-
1868). Известный своими исследованиями поляризации света,
обратил внимание на группу полос в солнечном спектре,
интенсивность которых увеличивалась по мере того, как
Солнце опускалось к горизонту. Прошло почти 30 лет,
прежде чем в 1862 г. выдающийся французский астрофизик
Пьер Жюль Сезар Жансен (1824-XIX07) дал им правильное
объяснение: эти полосы, получившие название
теллурических, вызваны поглощение солнечных лучей газами
земной атмосферы.
К середине XIX века физики уже довольно хорошо
изучили спектры светящихся газов. Так, было установлено,
что свечение паров порождают яркую желтую линию. Однако
на том же месте в спектре Солнца наблюдалась темная
линия. Что бы это значило?
Решить этот вопрос в 1859 г. взялись
выдающийся немецкий физик Густав Кирхгоф (1824-1887) и
его коллега, известный химик Роберт Бунзен (1811-
1899).Сравнивая длины волн фраунгоферовых линий в спектре
Солнца и линий излучения паров различных веществ, Кирхгоф
и Бунзен обнаружили на Солнце натрий, железо, магний,
кальций, хром и другие металлы. Каждый раз светящимся
лабораторным линиям земных газов соответствовали темные
линии в спектре Солнца. В 1862году шведский физик и
`qrpnmnl Андрес Йонас Ангстрем (1814-1874), еще один из
основоположников спектроскопии, обнаружил в солнечном
спектре линии самого распространенного в природе элемента
- водорода. В 1869году он же, измерив с большой точностью
длины волн нескольких тысяч линий, составил первый
подробный атлас спектра Солнца.
18 августа 1868гда французский астрофизик
Пьер Жансен, наблюдая полное солнечное затмение, заметил
яркую желтую линию в спектре Солнца вблизи двойной линии
натрия. Ее приписали к неивестному на Земле химическому
элементу гелию. Действительно, на Земле гелий был впнрвые
найден в газах, выделявшихся при нагревании минерала
клевеита, только в 1895году, за что он вполне оправдал
свое 'внеземное' название.
Успехи спектроскопии Солнца стимулировали
ученых применять спектральный анализ к изучению звезд.
Выдающаяся роль в развитии звездной спектроскопии по
праву принадлежит итальянскому астрофизику Анджело Секки
(1818-1878). В 1863-1868 годах он изучил спектры 4-х
тысяч звезд и построил первую классификацию звездных
спектров, разделив их на четыре класса. Его классификация
была принята всеми астрономами и применялась до введения
в начале XX века Гарвардской классификации. Одновременно
с Уильямом Хеггинсом Секки выполнил первые спектральные
наблюдения планет, причем он обнаружил в красной части
спектра Юпитера широкую черную полосу, принадлежавшую,
как выяснилось впоследствии, метану.
Немалый вклад в развитие астроспектроскопии внес
соотечественник Секки Джованни Донати (1826-1873), имя
которого обычно связывают с открытой им в 1858году и
названной в его честь яркой и очень красивой кометой.
Донати первым получил ее спектр и отождествил наблюдаемые
в нем полосы и линии. Он изучал спектры Солнца, звезд,
солнечных хромосферы и короны, а также полярных сияний.
Уильям Хеггинс (1824-1910) установил сходство
спектров многих звезд со спектром Солнца. Он показал, что
свет испускается его раскаленной поверхностю, поглощаясь
после этого газами солнечной атмосферы. Стало ясно,
почему линии элементов в спектре Солнца и звезд, как
правило, темные, а не яркие. Хеггинс впервые получил и
исследовал спектры газовых туманностей, состоящие из
отдельных линий излучения. Это и доказало, что они
газовые.
Хеггинс впервые изучил спектр новой звезды, а
именно новой Северной Короны, вспыхнувшей в 1866году, и
обнаружил существование вокруг звезды расширяющейся
газовой оболочки. Одним из первых он использовал для
определения скоростей звезд по лучу зрения принцип
Доплера - Физо (его часто называют эффектом Доплера).
Незадолго до этого, в 1842году, австрийский физик
Кристиан Доплер (1803-1853) теоретически доказал, что
частота звуковых и световых колебаний, воспринимаемых
наблюдателем, зависит от скорости приближения или
удаления их источника. Высота тона гудка локомотива,
например, резко меняется (в сторону понижения), когда
приближающийся поезд проезжает мимо нас и начинает
удаляться.
Выдающийся французский физик Арман Ипполит Луи
Thgn (1819-1896) в 1848г проверил это явление для лучей
света в лаборатории. Он же предложил использовать его для
определения скоростей звезд по лучу зрения, так
называемых лучевых скоростей,- по смещению спектральных
линий к фиолетовому концу спектра (в случае приближения
источника) или к красному (в случае его удаления). В
1868году Хеггинс таким способом измерил лучевую скорость
Сириуса. Оказалось, что он приближается к земле со
скоростью примерно 8 км/с.
Последовательное применение принципа Доплера -
Фозо в астрономии привело к ряду замечательных открытий.
В 1889году директор Гарвардской обсерватории (США) Эдуард
Чарлз Пикеринг (1846-1919) обнаружил раздвоение линий в
спектре Мицара - всем известной звезды 2-й звездной
величины в хвосте Большой Медведицы.