Сокровища звездного неба

Мы упомянули о современных методах изучения звездного мира, чтобы еще раз подчеркнуть ограниченность наших средств и задач. Впрочем, и при этих скромных возможностях изучение созвездий принесет несомненную пользу всем тем, кому дорога наука о звездах.

Наблюдения наши будут только визуальными, то есть конечным приемником излучения небесных тел всегда будет глаз. Естественно поэтому начать с рассмотрения достоинств и недостатков этого изумительного органа познания, которым нас наградила природа.

На рис. 13 схематически изображено строение человеческого глаза. Самая внешняя его оболочка—хрящевидная склера. Ее передняя часть называется роговицей. Она прозрачна, выпукла и по форме близка к шаровой поверхности. Внутренняя оболочка глаза, к которой разветвляются питающие глаз кровеносные сосуды, получила наименование сосудистой оболочки. У разных людей передняя часть сосудистой оболочки имеет разный цвет. Ее называют радужной оболочкой. Пространство между роговицей и радужной оболочкой заполнено прозрачным органическим веществом.

рис. 13

Посмотрите и зеркало на свои глаза. В центре цветного кружка — радужной оболочки — выделяется круглое черное отверстие — зрачок. В глазу он играет роль диафрагмы. Когда излучение, проникающее в глаз, очень велико, особые мышцы уменьшают диаметр зрачка. Наоборот, в темноте зрачок расширяется.

В обычной обстановке при нормальном дневном освещении диаметр зрачка близок к 5 мм. При ночных наблюдениях он увеличивается до 7—8 мм.

Зрачок — это своеобразный вход во внутренние части глаза.

К нему непосредственно примыкает замечательная деталь глаза — хрусталик. Природа создала эту естественную двояковыпуклую линзу удивительно прозрачной. К тому же добавляется еще одно важное свойство, которого нет ни у одной из искусственных линз. Форма хрусталика, а значит, и его фокусное расстояние могут изменяться. Мышцы, на которых укреплен хрусталик, способны его растягивать или сжимать, причем так, чтобы на сетчатой оболочке, или сетчатке (она еще иначе называется ретиной), составляющей внутреннюю поверхность глаза, всегда получались четкие, резкие («отфокусированные») изображения. Эта способность человеческого глаза, благодаря которой мы отчетливо видим мир, называется аккомодацией.

Между хрусталиком и сетчаткой расположено стекловидное тело — студенистая масса, настолько прозрачная, что лучи света, пройдя хрусталик, практически беспрепятственно достигают сетчатки. На сетчатке глаза, как на экране, создается изображение предмета. Каким же образом это изображение превращается в восприятие?

Сетчатка имеет мелкозернистое, «сетчатое» строение. В ней разветвляется зрительный нерв, входящий в глаз через отверстие, которое называется слепым пятном. Эта часть глаза совершенно нечувствительна к свету, но зато вокруг вся остальная часть сетчатки покрыта нервными светочувствительными клетками двух сортов —  колбочками и палочками.

Внешний облик колбочек и палочек лишь отдаленно соответствует их наименованиям.

Палочки более чувствительны к свету, чем колбочки. Зато благодаря колбочкам мы различаем окраску предметов. Без них мир казался бы серо-черным, как на обычной нецветной фотографии. Любопытно, что глаза ночных животных содержат только палочки — все предметы кажутся им бесцветными. Впрочем, и мы с вами в сумерки, когда слабое освещение почти не воздействует на малочувствительные колбочки, видим мир посредством главным образом палочек. Дневная гамма красок сильно блекнет, а ночью и вовсе «все кошки серы».

Светочувствительные клетки расположены по сетчатке неравномерно. В средней ее части, находящейся против зрачка, преобладают колбочки, а на краях больше палочек. Этим обстоятельством объясняется так называемый эффект бокового зрения, которым нередко приходится пользоваться при наблюдении звезд. Когда хочешь получше рассмотреть какую-нибудь слабо светящуюся звезду, надо смотреть не прямо на нее, а несколько «вбок». Тогда изображение звезды получается на той части сетчатки, которая богата палочками, и звезду мы видим вполне отчетливо.

Человеческий глаз — необыкновенно чувствительный приемник излучения. Тем не менее глазу свойственны и многие недостатки. Упомянем из них лишь те, которые имеют отношение к наблюдению звезд.

Яркие звезды всегда выглядят лучистыми. Наклоните слегка голову влево или вправо, и лучи повернутся. Ясно, что эти лучи звезды иллюзорны, порождены каким-то оптическим эффектом. Вызван этот эффект рассеянием света в хрусталике и стекловидном теле. В значительной степени он обусловлен неправильностями границы зрачка.

Чувствительность человеческого глаза к лучам с разной длиной волны различная. Подавляющую часть электромагнитных волн (радиоволны, инфракрасное и ультрафиолетовое излучение и т. д.) глаз не воспринимает вовсе. Мы видим лишь те лучи, длины волн которых заключены в пределах от 400 до 760 нм (нанометров; 1 нм = 10-9 м). Наиболее же чувствителен глаз к зеленым лучам с длиной волны 555 нм. Подчеркнем, что речь идет о нормальном человеческом глазе. Отклонения от этой нормы у разных людей могут быть весьма значительными — вплоть до полной «цветовой слепоты».

При наблюдениях звезд надо иметь в виду особые свойства глаза, получившие наименование эффектов Пуркинье и Галлисо. Они заключаются в том, что при сравнении двух одинаково ярких звезд красная будет казаться ярче голубой, а при сравнении двух одинаково слабых звезд наблюдается противоположный эффект.

Вообще визуальные определения цвета звезд всегда отягощены субъективными ошибками. Особенно сильно проявляются эти недостатки при наблюдениях двойных звезд, о чем мы подробнее расскажем ниже.

Если ночью из ярко освещенной комнаты выйти сразу на улицу, то на звездном небе увидишь сначала только самые яркие звёзды. Глаз должен привыкнуть, приспособиться к темноте, и только после этого он приобретает должную чувствительность. Это свойство глаза получило название адаптации.

Рассказывают, что известный итальянский исследователь Марса Скиапарелли, прежде чем приступить к наблюдениям планеты, целый час сидел с открытыми глазами в совершенно темной комнате. Только после такой полной адаптации глаз он начинал наблюдать в телескоп. Зато и видел Скиапарелли больше, чем другие астрономы, и о нем говорили, что он обладает «орлиным зрением».

При наблюдениях слабых объектов звездного неба (в особенности туманностей) непременно используйте адаптацию глаза, приучайте, подобно Скиапарелли, свой глаз к темноте. Только в этом случае ваши наблюдения будут вполне успешными.

Представим себе, что такая предварительная тренировка выполнена. Сколько звезд может увидеть на небе невооруженный человеческий глаз?

Подсчеты подобного рода давно уже проделаны. Оказывается, на всем звездном небе в самую темную ночь нормальный человеческий глаз способен различить около 6000 звезд. Их различие в блеске очевидно при первом же взгляде на небо.

Как правило, невооруженный глаз не видит звезд слабее 6m Однако исключительно зоркие люди при особенно благоприятных условиях наблюдения могут увидеть гораздо менее яркие звезды. Так, например, на горной Ликской обсерватории (США) в очень темные и прозрачные ночи удавалось разглядеть звезды до 8,5m. В такие моменты наблюдателю становились доступными на всем небе десятки тысяч звезд.

Возможности человеческого глаза ограничены не только в восприятии излучения достаточно слабых небесных объектов, но и в способности различать в отдельности две достаточно близкие друг к другу на небе звезды.

Вы сейчас видите букву «О» в этом тексте под углом, близким к 30 минутам дуги. Кстати сказать, почти под таким же углом мы видим с Земли Луну и Солнце. Не правда ли, они кажутся гораздо большими? Здесь мы встречаемся с одним из многочисленных обманов зрения.