Целевые наблюдения солнечных затмений (ХVIII-XXI века)

РЕФЕРАТ НА ТЕМУ:

Несмотря на глубокое впечатление, производимое на человеческое сознание полными солнечными затмениями, до сравнительно недавнего времени наблюдению их не уделялось, собственно, настоящего научного внимания. Вплоть до середины XIX столетия наблюдения солнечных затмений продолжали носить почти только чисто астрометрический характер — как средство проверки всё ещё недостаточно разработанной теории движения Луны (в то время изучение движения Луны вызывалось практическими потребностями) и для определения географических долгот пунктов земной поверхности. Явлениям, сопровождающим солнечное затмение, долго в значительной мере приписывали не астрономический, а метеорологический или оптический и притом нередко случайный характер. Здесь играло также роль относительно позднее развитие астрофизики.

Из сохранившихся данных о наблюдениях старых затмений всё же имеются такие, которые в свете современной науки можно расшифровать как физические наблюдения, именно наблюдения короны, её формы и протуберанцев. Более научные описания короны дали Кеплер (1605 г.) и Кассини (1706 г.), причём последний привёл достаточно интересное по тому времени объяснение этого явления, недалёкое от современного. Первые определённые указания на наблюдения хромосферы при затмении Солнца были даны Стеннианом в 1706 г. и Галилеем в 1715 г. Первое научно обстоятельное описание протуберанцев принадлежит Вассениусу, наблюдавшему затмение 1733 г.

Но все эти наблюдения носили по существу случайный характер. Вопрос об организованном производстве наблюдений и тем более о снаряжении специальных экспедиций долгое время совершенно не ставился, в противоположность, например, наблюдению прохождения Венеры по диску Солнца, для которого уже в середине XVIII в. организовывались специальные и сложные экспедиции1). В сравнении с этим организованные наблюдения солнечных затмений запоздали на семь-восемь десятков лет.

Толчок в этом направлении дали наблюдения затмения 1836 г., когда Бэли детально, хотя и без всяких других инструментальных средств, кроме телескопа, наблюдал явления, сопровождающие затмения (в частности, известные «чётки Бэли»). При этом же затмении была сделана первая попытка анализа света короны и протуберанцев с помощью пока несовершенного спектроскопа.

Эти наблюдения служили как бы подготовкой к наблюдениям следующего затмения 1842 г. и выяснили необходимые объекты наблюдения при затмении.

Затмение 1842 г. было по существу первым, которое наблюдалось в организованном порядке. Были снаряжены специальные экспедиции, в которых приняли участие виднейшие астрономы и физики того времени — О. Струве, Эри, Бэли, Араго и др. Это затмение наблюдалось и в нашей стране (О. Струве и А. Шидловским). Все явления были точно зафиксированы и описаны. Однако физическое истолкование наблюдений оставалось в начальной стадии развития, и ещё не удалось с определённостью установить, принадлежит ли та или иная наблюдавшаяся деталь Солнцу или Луне или же имеет иное происхождение. Сделать это выпало на долю последующих экспедиций, когда была разработана соответствующая методика и были введены новые средства наблюдений.

Для наблюдения полного солнечного затмения 28 июля 1851 г. Российская Академия наук направила экспедицию в Ломжу во главе с О. В. Струве. Из своих наблюдений О. В. Струве сделал вывод, что протуберанцы являются выступами на Солнце, так как при перемещении Луны они с одной стороны скрывались за её диском, а с другой стороны появлялись. Этот вывод был окончательно подтверждён при наблюдениях затмения 18 июля 1860 г., производившихся пулковскими астрономами О. В. Струве и Виннеке.

С 1860 г. начинается применение фотографии к наблюдению затмений. Фотографирование затмений показало с ещё большей очевидностью, что протуберанцы и корона принадлежат Солнцу, а не Луне и не представляют явлений оптических.

Наиболее знаменательным фактом в развитии физических исследований солнечных затмений представляется, конечно, применение спектрального анализа. Это было осуществлено впервые при наблюдении затмения в Индии в 1868 г. Жансеном и др. Наблюдения спектра протуберанцев сразу же позволили определить их химический состав. Но, помимо этого, спектральные наблюдения протуберанцев натолкнули Жансена на открытие огромной важности — возможность наблюдения протуберанцев вне затмения. Когда на следующее утро он поставил щель своего спектроскопа на то место у края солнечного диска, где во время затмения был наиболее яркий протуберанец, то он увидел те же яркие линии и смог определить их длины волн. Перемещая слегка щель, Жанеен проследил в красной водородной линии контуры всего протуберанца. В то же время в другой точке земного шара к тому же открытию, но исходя из основных положений спектроскопии, пришёл Локиер.

Применение спектрального анализа во время следующего затмения в 1869 г. привело к открытию зелёной линии излучения короны. Однако принадлежность этой линии именно к короне была установлена окончательно только в 1898 г. Для этой линии, как позднее и для ряда других линий кораны, не удавалось установить их принадлежность ни одному из известных на Земле элементов, и они были приписаны гипотетическому «коронию». Во время затмений 1870 и.1872 гг. спектральный анализ широко применялся многими астрономами. В частности, в 1870 г. Юнгом впервые наблюдался спектр вспышки, и таким образом был открыт слой, дающий фраунгоферовы линии в спектре Солнца. Наконец, первые попытки фотографирования спектра были сделаны в 1875 г., а потом в 1878 г. Спектр хромосферы (вспышки) был сфотографирован впервые во время затмения 1896 г. При наблюдениях затмения 1898 г. в Индии были уже получены очень хорошие снимки спектра вспышки, послужившие, кроме решения ряда астрофизических вопросов, к изучению спектра водорода.

В 1905 г. с помощью вогнутой диффракционной решётки были получены прекрасные снимки спектра вспышки. Тогда же удалось получить снимки спектра солнечного края и обращающего слоя на одной и той же пластинке, медленно передвигавшейся в направлении, перпендикулярном к спектру (рис. 26) f Изучение этого материала, продолжавшееся несколько лет, дало возможность определить абсолютное содержание различных химических элементов в обращающем слое и число атомов различных газов над 1 кв. см фотосферы. В 1914 г. уже были получены с помощью диффракционной решётки первые снимки спектра хромосферы вне затмения, но по своей научной ценности они значительно уступают снимкам во время затмений.

Наряду с успехами спектральных исследований в эти годы были достигнуты значительные успехи в изучении строения солнечной короны и её связи с другими явлениями, происходящими на Солнце. Ведущая роль здесь принадлежит русским астрономам. Уже во время затмения 19 августа 1887 г., полоса которого проходила по нашей стране, экспедиции Московской обсерватории в Юрьевце (А.А. Белопольский и П.К. Штернберг) удалось получить ряд снимков короны. Во время этого же затмения состоялось первое в истории науки наблюдение полного солнечного затмения с воздушного шара, на котором поднялся наш знаменитый учёный Д. И. Менделеев.

Во время затмения 8 августа 1896 г. в наблюдениях участвовали такие крупные наши учёные, как А.А. Белопольский, С.К. Костинский, А.П. Ганский, О.А. Баклунд, Ф.Ф. Витрам и Б.Б. Голицын. После этого затмения А.П. Ганский, изучив ряд снимков короны, полученных во время прежних затмений (начиная с 1860 г.), нашёл замечательную зависимость форм короны от пятнообразовательной деятельности Солнца.