100 великих научных открытий

Между тем метод, использованный Браге, был очень эффективным. Если посмотреть на любой предмет сначала одним, а потом другим глазом, мы увидим, что наш объект находится немного в разных местах. Так же и со звездами. Но тут имеет смысл делать измерения раз в полгода — тогда получится, будто мы смотрим на звезду с противоположных сторон земного шара. Визуально светило значительно сместится на небосводе, так что мы сможем измерить угол между собой и двумя звездными положениями, идентичный тому углу, под которым со звезды виден весь диаметр земной орбиты. Чтобы узнать, под каким углом со светила видно радиус этой орбиты — то есть расстояние от нашей планеты до Солнца, — нужно разделить первый угол надвое, и получится тот самый параллакс. По нему вычислить расстояние до звезды уже не сложно, однако в XVI в. об этом попросту не знали…

Примерно через два столетия проблемой удаленности звезд занялся британский астроном Джеймс Брэдли (1692–1762), которому суждено было в будущем возглавить обсерваторию Гринвича. В качестве объекта наблюдений он выбрал звезду Гамма Дракона и целый год следил за ней, исправно зарисовывая смены ее расположения. В итоге оказалось, что звезда постоянно смещается влево-вправо на 20 секунд, однако эта цифра оказалась слишком большой для параллакса. Эксперимент не удался, зато Брэдли сделал вывод, что «неусидчивость» звезды вызвана наложением скорости, с которой распространяется ее свет, на скорость вращения Земли. А значит, Земля таки вертится вокруг Солнца.

Понадобилось еще 100 лет, чтобы усовершенствовать измерительные приборы, а затем повторить попытку. В конце 1830-х расстояния до звезд решили измерить одновременно трое ученых. Одним из них был русский геодезист и астроном Василий Струве (1793–1864), наблюдавший за самой яркой звездой созвездия Лиры — Вегой. Как и следовало, Струве зафиксировал положения Веги с промежутком в полгода и определил, что ее смещение составило четверть секунды, то есть радиус земной орбиты (дистанция между Землей и Солнцем) просматривается со светила под углом ⅛″, или 0,125″, а параллакс равен десятимиллионной части окружности. По расчетам ученого, такой параллакс соответствовал расстоянию в 250 трлн км, или 26,5 светового года (1 световой год — путь, пройденный лучом света за год, — равен 9,5 трлн км). Это было громадное расстояние: обычный самолет преодолел бы его не менее чем за 40 млн лет (если бы, конечно, мог летать в космосе).

По примеру Струве немецкий астроном Фридрих Бессель проследил смещения 61-й звезды Лебедя, которая двигается по небосводу быстрее остальных светил. Чтобы определить параллакс звезды — 0,3 секунды — и расстояние до нее (около 11 световых лет), ученому пришлось провести около четырех сотен измерений. Но на этом он не остановился и измерил удаленность еще 50 000 звезд. Между тем в 1839 г. были обнародованы результаты работы шотландца Томаса Хендерсона, исследовавшего в Южной Африке самую близкую к экватору систему Альфа Центавра. Правда, величина найденного им параллакса (1,16 секунды) оказалась в 1,5 раза выше, чем на самом деле; да и вообще, дальнейшие измерения показали, что угол обзора радиуса земной орбиты со звезды не может превышать 1 секунды.

Чтобы упростить вычисления, астрономы придумали новую единицу длины — парсек. За 1 парсек было принято расстояние, с которого звездный наблюдатель видит радиус орбиты Земли под углом в одну секунду. Длина этой дистанции — 3,26 светового года — 206 265 астрономических единиц (1 а. е. вмещает в себя 149,5 млн км). Если знать параллакс звезды, то рассчитать парсековую дистанцию до нее проще простого: делим единицу на параллакс, и готово!

Позже оказалось, что наблюдения и зарисовки годятся для точных измерений лишь в том случае, если объект удален не более чем на сотню парсеков. Благо в 1837 г., как раз тогда, когда начались серьезные исследования в этой области, француз Луи Дагер изобрел фотографию, и с конца XIX в. астрономы активно стали использовать в своей работе фотосъемку.

Определение расстояний до далеких светил, ставшее возможным только благодаря открытию метода параллакса, позволило оценить яркость звезд и убедиться, что это такие же тела, как Солнце. Более того, с помощью найденных величин астрономы смогли составить объемные карты звездного неба в окрестностях Солнца. Так космос стал немного ближе и понятнее.

Спектральный анализ, закон Доплера и открытие гелия