Научная библиотека

§ 6. ФОТОГРАФИРОВАНИЕ ПЛАНЕТ

Если визуальные наблюдения страдают субъективностью, то фотографический метод в астрономии имеет основное преимущество именно благодаря своей объективности. Если бы фотопластинка могла запечатлеть все то, что видит глаз на поверхности планет, многие вопросы планетной астрономии были бы давно решены.

Однако небольшие размеры планетных изображений и зернистость фотографической эмульсии ставят пределы возможности изучать планеты по фотографиям. Даже в фокусе 40-дюймового рефрактора изображение Марса в момент его наибольшей близости к Земле имеет поперечник всего 2,5 мм. Если мы применим увеличение изображения в 10 раз, то оно будет в 100 раз слабее освещено, а это потребует значительного увеличения экспозиции. Большие же экспозиции невыгодны потому, что за время съемки колебания воздуха будут «смазывать» тонкие детали. Быстрое вращение некоторых планет вокруг оси (Юпитер, Сатурн) также кладет предел продолжительности экспозиции (выдержки).

Таким образом, при фотографировании планеты важно добиться, чтобы ее фокальное изображение было как можно ярче. Для этого нужно, чтобы объектив (или зеркало) телескопа собирал в фокусе как можно больше света, а потому желательно иметь объектив возможно большего диаметра. Но собранное в фокусе количество света распределяется по всей площади изображения планеты, размеры которого зависят, как мы видели, от фокусного расстояния объектива (§ 4). Теория дает для освещенности Е фокального изображения в астрографе формулу

где В — яркость данного участка диска планеты, а А; — коэффициент, зависящий, в частности, от потерь света в объективе. Квадрат отношения DIF диаметра объектива к его фокусному расстоянию называется светосилой объектива. Следовательно, освещенность фокального изображения пропорциональна светосиле.

На снимках планет, особенно Юпитера и Сатурна, всегда бывает заметно сильное падение яркости к краю диска (см. рис. 30). Это объясняется тем, что края диска планеты слабее освещены Солнцем, так как его лучи там падают косо, под большим углом. Явление потемнения к краю надо учитывать при подборе экспозиции.

Несмотря на недостатки фотографического метода, улучшение техники фотографирования планет и, в частности, применение метода наложения нескольких снимков позволили получить хорошие результаты. Метод наложения нескольких снимков заключается в том, что с нескольких одинаковых негативов печатают один позитив, благодаря чему повышается контрастность деталей и выявляются более мелкие детали, в то время как случайные дефекты негативов и эффект зернистости эмульсионного слоя пропадают.

Гораздо больше дает фотографический метод для изучения атмосфер планет. Фотографирование планет со светофильтрами, впервые примененное Г. А. Тиховым в 1909 г., может дать указание на присутствие или отсутствие атмосферы на планете, если только эта атмосфера достаточно прозрачна. Так как синие и фиолетовые лучи в основном рассеиваются атмосферой, а красные лучи, наоборот, хорошо пропускаются ею, то по снимкам, полученным в разных лучах, можно судить о рассеивающих свойствах атмосферы планеты.

Г. А. Тихов обнаружил, что снижение резкости деталей к краям диска наименее заметно в красных лучах и более всего — в зеленых (снимков в фиолетовых лучах им сделано не было). Когда же американский астроном У. Райт в 1924 г. сфотографировал Марс в фиолетовых и красных лучах, обнаружилось даже, что снимки в фиолетовых лучаях больше по диаметру, чем полученные в красных лучах. Сначала это объясняли разностью высот отражающих слоев и даже пытались найти отсюда высоту атмосферы Марса. Но в дальнейшем работами Н. П. Барабашова и В. В. Шаронова было установлено, что причиной «эффекта Райта» является сильное падение яркости к краям диска Марса в красных лучах и большая чувствительность пластинок к фиолетовым лучам, вследствие чего краевые части диска не выходят на снимках в красных лучах и диск кажется меньше.

Начиная с 1924 г., помимо фотографирования планеты в видимых лучах, было получено много снимков Марса в ультрафиолетовых и инфракрасных лучах, недоступных визуальным наблюдениям. Возможность исследовать изображения планет в этих лучах представляет еще одно преимущество фотографического метода.

Развитие электроники позволило применить принципиально новый метод получения и фотографирования изображений планет в инфракрасных лучах на обычных пластинках. Для этого применяются специальные приборы — электронно-оптические преобразователи, главной частью которых является электронно-лучевая трубка, подобная тем, которые применяются в телевизорах. Изображение планеты, созданное оптической системой телескопа, проектируется на полупрозрачный фотокатод, из которого под действием падающих лучей вырывается поток электронов.

Этот поток электронов специальными электромагнитными «линзами» фокусируется на прозрачный светящийся экран, подобный экрану телевизора. На этом экране образуется изображение планеты, которое можно рассматривать глазом или фотографировать. При этом методе достигается огромный выигрыш в яркости, что позволяет значительно уменьшить экспозиции, доведя их до долей секунды. Это помогает улавливать моменты прояснений изображения и избавиться от замывания деталей диска планеты из-за колебаний воздуха. Повышается и разрешающая способность прибора. Метод электронной фотографии имеет большое будущее. Он еще в 50-е годы с успехом был применен при фотографировании Марса, а также Сатурна, Юпитера и других планет.

Фотографии планет используются теперь в основном для фотометрических задач, о чем мы расскажем в следующем параграфе.