XIX век и астрофизика

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 астроном 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 ф