Гершель обнаружил что солнце

Астроном с термометром

В 1800 г. Вильям (Фридрих Вильгельм) Гершель (1738-1822) поставил интересный и необычный опыт: к обычному астрономическому инструменту он добавил типичный физический измерительный прибор -термометр.

Ставя свой эксперимент, казавшийся его коллегам по меньшей мере странным, Гершель исходил из следующих соображений. При исследовании Солнца с помощью больших зеркальных телескопов в целях безопасности всегда приходилось ослаблять солнечный свет. Вместе с тем систематическое изучение солнечного света было необходимо и приходилось искать подходящие способы обращения с палящими лучами.

Пропуская солнечный свет через призму, Гершель пытался получить представление о свойствах солнечного спектра. Поскольку солнечные лучи несли не только свет, но и тепло (вогнутое зеркало это, в принципе, «солнечная печка»: температура в его фокусе может достигать нескольких тысяч градусов), Гершель пришел к идее исследовать части спектра при помощи термометра. Он пользовался тремя измерительными приборами различной чувствительности, устанавливая их поочередно на 5-10 мин в различных участках спектра, и обнаружил, что в красной части солнечного спектра термометр показывает максимальную температуру, а в фиолетовой- минимальную. В поисках способов наиболее эффективной защиты от солнечного света он провел серию экспериментов.

Все эти исследования уже сами по себе были весьма полезны для практики наблюдений, однако неожиданно удалось получить чрезвычайно интересный результат. Изучая солнечный спектр, Гершель обнаружил, что еще более высокие температуры наблюдаются за красной частью спектра, т.е. в его «темной» области, и всерьез приступил к изучению этого вопроса. В конце концов Гершель пришел к убеждению, что наряду с видимым светом Солнце испускает лучи, не воспринимаемые глазом человека; он назвал их тепловыми лучами. Так было открыто инфракрасное излучение. Характер этого излучения тогда казался абсолютно неясным, сегодня же мы знаем, что оно представляет собой электромагнитные волны, отличающиеся от видимого света лишь большей длиной волны.

Годом позже (в 1801 г.) физик Иоганн Вильгельм Риттер (1776-1810) также провел подобный эксперимент, исследуя активность различных участков солнечного спектра. Как показал еще раньше химик Карл Вильгельм Шель (1742-1786), окись серебра лучше всего восстанавливается под влиянием тех цветов солнечного спектра, которые оказывают наименьшее тепловое воздействие, т.е. наблюдался эффект, обратный тому, что установил Гершель в опытах с термометром: фиолетовые лучи вызывали в хлористом серебре быстрые и сильные изменения, тогда как тепловые лучи почти не влияли на него. Риттер подробно исследовал эти зависимости и нашел, что в интервале между зеленым и красным цветами свет не оказывает воздействия на хлористое серебро, тогда как в области от зеленого до фиолетового цвета оно весьма заметно и, более того, сохраняется за границей фиолетовой области. Так было обнаружено излучение, лежащее в противоположной (по отношению к инфракрасному) части солнечного спектра, — ультрафиолетовое излучение.

Оба этих открытия позволяли думать, что солнечный свет скрывает в себе множество неожиданностей, обнаружение которых, вероятно, позволит глубже заглянуть в суть этого природного явления. Однако в те времена еще не существовало единых представлений о природе света, и поэтому невозможны были опыты, основанные на единой точке зрения. Происходили жаркие споры между приверженцами корпускулярной гипотезы, рассматривавшими свет как поток крошечных частиц, и поборниками волновой концепции, считавшими, что свет — это своеобразное волновое явление, причем одни из них утверждали, что свет представляет собой продольные волны, а другие говорили о поперечных волнах. Но именно эти разногласия и стимулировали постановку множества экспериментов, призванных подкрепить те или иные представления. Широкий поток исследований с неизбежностью постоянно порождал новые факты, которые вселяли в молодых, оптимистически настроенных ученых надежду на скорое начало совершенно новой эпохи в исследовании неба. В этом плане значительный интерес представили данные, полученные юным уроженцем Мюнхена оптиком Йозефом Фраунгофером, который занимался изучением солнечного спектра по сугубо практическим соображениям.

Источник

Астрогалактика

Представления Гершеля о строении Солнца

Афанасьев » 06 сен 2011 19:08

Re: Представления Гершеля о строении Солнца

LEONID_OM » 06 сен 2011 20:02

Re: Представления Гершеля о строении Солнца

Афанасьев » 07 сен 2011 14:22

Заслуги Гершеля в астрономии
1)Гершель изготовил сотни зеркал для 7-, 10- и 20-футовых рефлекторов. Основным его рабочим инструментом был 20-футовый (фокусное расстояние трубы около 7 м) ньютоновский рефлектор с диаметром объектива почти в полметра. Вершиной же развития телескопостроения вплоть до середины XIX в. стал созданный Гершелем в 1787-1789 гг. гигантский 40-футовый рефлектор с длиной трубы 12 м и диаметром зеркала 147 см (весом около 1 т!). Максимальное эффективное увеличение на больших телескопах Гершеля составляло 2,5 тыс. и применялось в особых целях — для наблюдений двойных звёзд. Свои знаменитые обзоры неба Гершель проводил обычно с увеличением 150-300. Наблюдения требовали немалой выносливости и смелости, так как велись с площадки на высоте нескольких метров над землёй.
Начиная с 1775 г. он провёл четыре систематических обзора звёздного неба, чтобы не пропустить ни одного неизвестного объекта, причём каждый обзор занимал несколько лет.
2) 13 марта 1781 г. Гершель впервые после жрецов Вавилона открыл планету — Уран. Солнечная планетная система сразу увеличилась по размерам более чем вдвое. В Солнечной системе помимо Урана Гершель открыл два его спутника (1787 г.), обнаружив у них обратное движение (1797 г.), а также два новых спутника Сатурна (1789 г.); весьма точно измерил период вращения Сатурна и его кольца (1790 г.); выявил сезонные изменения размеров полярных шапок на Марсе. Однако планетные исследования Гершеля лишь «попутная мелочь», которую он порой случайно находил на обочине своей главной дороги — в неизведанный Мир Звезд.
3) Уже в 1783 г., сравнив известные собственные движения 13 звёзд в окрестностях Солнца, Гершель обнаружил его движение в пространстве и указал довольно точно его направление (апекс).
4) Ещё более важным оказалось открытие двойных и кратных звёзд. Начав в 1778 г. с массовой переписи всех видимых на небе тесных пар звёзд, Гершель спустя лишь четверть века, 9 июня 1803 г., сделал в Лондонском королевском обществе знаменитое сообщение об открытии им реальной гравитационной связи между компонентами у 50 пар звёзд. Его последней работой стал каталог 145 физически двойных звёзд с детальным исследованием их орбит (1822 г.). Всего Гершель открыл свыше 800 двойных и кратных звёзд.
5) Он же первым попытался внести ясность и в область звёздной фотометрии. Проводя систематические наблюдения в этой области с 1794 г., Гершель за шесть лет составил шесть каталогов относительного блеска звёзд. Он впервые ввёл надёжную шкалу звёздных величин (которая несколько отличалась от современной) и измерил блеск около 3 тыс. звёзд с точностью до 0,1 звёздной величины, максимальной для визуальных наблюдений. В результате он открыл несколько новых переменных.
6) В 1804 г. он обратил внимание на связь между ценами на пшеницу (определявшимися её урожайностью) и активностью Солнца, зависевшей от числа пятен на его поверхности. Это курьёзное по тем временам сообщение было опубликовано в «Берлинском астрономическом ежегоднике» (Berliner astronomisches Jahrbuch) Иоганна Боде в 1808 г.
7) В 1800 г. Гершель обнаружил, что термометр, оказавшийся за пределами видимого солнечного спектра со стороны его красного конца, тоже нагревается. Так были открыты тепловые лучи, или инфракрасное излучение. В спектрах звёзд Гершель первым отметил различие в положении максимума их яркости, отчего одни звёзды могли быть названы синими, а другие — жёлтыми или красными. Это явление, говорящее о разнице поверхностных температур звёзд, в дальнейшем легло в основу первых спектральных классификаций звёзд.
8 ) Главный вклад Гершель сделал в понимание общего устройства Вселенной. Первые же обзоры неба с 20-футовым телескопом открыли перед ним колоссальное обилие неразличимых невооружённым глазом звёзд и крайнюю неравномерность их видимого распределения по небу. Телескоп Гершеля раскрыл природу и самых загадочных в те времена объектов неба — неподвижных «млечных» туманностей. Эти маленькие туманные пятнышки мешали главному делу наблюдателей XVIII в. — поискам новых комет. Знаменитый открыватель новых комет Шарль Мессье в 1781- 1783 гг. даже опубликовал специальный каталог более сотни таких «помех» — «млечных» пятен, чтобы наблюдатели не принимали их за новые кометы. Каково же было удивление Гершеля, когда в его телескопы многие из туманностей Мессье разложились на кучи звёзд, как бы подтверждая теорию островных вселенных английского астронома Томаса Райта (1711-1786). Так звёздная Вселенная постепенно открывала сложную структуру своего устройства.
Необъятный мир, распахнувшийся перед Гершелем, уже невозможно было изучать по старинке, объект за объектом. Чтобы понять его строение, он создал статистический метод звёздных проб — «черпков». Он подсчитывал число звёзд в поле зрения 20-футового телескопа в разных частях неба и по их обилию судил, насколько далеко простирается наша звёздная Вселенная в данном направлении. При этом Гершель сознательно принял грубое допущение о равномерном распределении звёзд в пространстве. Сделав более тысячи таких «черпков», Гершель выявил общую форму Млечного Пути как уплощённой системы звёзд и правильно оценил её сжатие в 1/5. Он обнаружил изолированность нашей системы в пространстве, впервые представшей в виде звёздного «острова». Даже при весьма приблизительных допущениях Гершеля размеры нашей Галактики оказались чудовищно огромными — 850 х 200 единиц — расстояний до Сириуса, равных 8 световым годам (6800 х 1600 световых лет), — и произвели глубокое впечатление на его современников. Здесь, однако, Гершеля и всех его последователей вплоть до 30-х гг. XX столетия ожидал подвох. Наблюдения отдельных звёзд не позволяют достигнуть границ Галактики, в результате чего возникает впечатление центрального положения в ней самого наблюдателя, а значит, и нашего Солнца. Впервые эту иллюзию разрушил Харлоу Шепли.
9) За год до того Гершель сделал открытие, значительность которого поняли лишь спустя полтора столетия. В 1784 г. во время обзора туманностей из каталога Мессье он убедился, что существуют и туманности особого рода. Гершель открыл свыше 400 новых, в основном намного более слабых, «неразложимых» на звёзды даже его мощным телескопом или «млечных» туманностей. На небе они располагались крайне неравномерно — кучами, а эти кучи и отдельные туманности объединялись в длинные полосы — пласты. Гершель выделил два пласта туманностей, и наиболее заметный из них назвал «пласт Волос Вероники», поскольку именно на это созвездие и соседнее созвездие Девы приходилась наиболее богатая туманностями часть пласта. Кроме того, Гершель отметил его продолжение в некоторых других северных созвездиях — Большой Медведицы, Льва — и указал на то, что его расположение перпендикулярно Млечному Пути. Он допустил, что этот пласт, подобно нашему Млечному Пути, может охватывать кольцом по большому кругу всё небо, продолжаясь в южной полусфере. С гениальной проницательностью он увидел в стремлении туманностей скучиваться и образовывать пласты — характерные структурные черты наблюдаемой Вселенной. Гершель сравнивал эти туманные пласты с геологическими пластами, в которых как бы записана история Земли.
Только в 1953 г., французский астроном Жерар де Вокулёр окончательно установил (видимо, даже не зная о пионерских работах Гершеля), что в характерных пластах, состоящих, как тогда уже было известно, не из туманностей, а из других- галактик, содержится экваториальная часть огромной сверхсистемы из десятков тысяч галактик, одной из которых является наша. Гершеля можно назвать первооткрывателем крупномасштабной структуры Вселенной, привлекающей сейчас столь большое внимание космологов.
10) Открытия Гершеля в мире туманностей поистине неисчерпаемы. Три его каталога новых туманностей и звёздных скоплений (1786, 1789 и 1802 гг.) содержали две с половиной тысячи этих объектов, большинство из которых являются, как оказалось, галактиками. Гершель открыл и описал множество форм туманностей, в том числе отметил «кометообразные» туманности, рассматривающиеся в наши дни как важный этап рождения звёзд. Он впервые обратил внимание на существование двойных и кратных туманностей и представил их как реальные физические системы.
Таким образом, Гершель первым высказал идею эволюции космической материи под действием сил гравитации. Так как ему удалось разложить некоторые туманности на звёзды, он считал тогда все их далёкими звёздными системами — «млечными путями» — и потому предложил во избежание путаницы писать название нашей системы с прописных букв — Млечный Путь. Среди отмеченных Гершелем почти 200 двойных и кратных туманностей около половины оказались реальными кратными системами, а 19 (у Гершеля — с перемычками) отнесены сейчас к так называемым взаимодействующим галактикам. Последние повторно были открыты и рассмотрены лишь в XX в. Фрицем Цвикки и особенно подробно – Б. А. Воронцовым-Вельяминовым. Высказал Гершель и важную идею о том, что в местах случайной повышенной пространственной плотности звёзд должна возникать «скапливающая сила», которая делает дальнейший процесс гравитационного сжатия необратимым. (Эти идеи много позже развил Джеймс Джине.)
11) Удивительное открытие Гершель сделал в 1791 г. К тому времени среди огромного разнообразия туманностей он выделил особый класс — туманности в виде маленьких дисков с совершенно равномерным распределением в них слабого зеленоватого свечения. По внешнему виду они напоминали Уран и были названы им планетарными.

Читайте также: Тенты от солнца для окна

Разгадка структуры планетарных туманностей, однако, надолго увела Гершеля от правильного толкования «млечных» туманностей вообще, особенно с яркими ядрами. Он стал объяснять их как формирующиеся звёзды, а в разнообразии форм усматривал различные стадии этого процесса. Несмотря на ошибочность объяснения конкретных объектов, сама идея сыграла большую роль в развитии эволюционных представлений о природе вообще. В астрономии идея развития природы, впервые прозвучавшая в работах Иммануила Канта, благодаря Гершелю укрепилась даже раньше, чем в биологии, где её родоначальником стал Жан Батист Ламарк (1809 г.). Лаплас от издания к изданию корректировал свою космогоническую гипотезу в соответствии с открытиями Гершеля.
Выдвинув такие, казавшиеся в его время смелыми идеи, как пластообразное распределение туманностей, эволюция космической материи и продолжающееся формирование звёзд из диффузной материи, Гершель проявил себя глубоко мыслящим философом.
В последние годы жизни Гершель, наблюдая с 40-футовым телескопом, убедился в недостижимости границ Галактики. Убедился он и в том, что не все млечные туманности — сгустки диффузной материи и что даже самые слабые из них, обнаруженные на пределе видимости, могут быть другими далёкими «млечными путями».

Интересные факты из биографии Гершеля
Однажды Гершель не отнимал руки от полировального инструмента в течение 16 часов подряд, так что сестра Каролина « для поддержания в нем сил должна была кормить его, кладя ему в рот кусочки пищи», а в менее экстренных случаях развлекать во время скучной работы чтением вслух».

В 1801 году Гершель отправился в Париж, где познакомился с Лапласом и видел Наполеона, астрономические познания которого оценил гораздо ниже познаний Георга III, но который «делал вид, что знает больше, чем оказывалось на самом деле».

Гершель вёл наблюдения каждую ясную ночь в течение более чем 30 лет и лишь в 1807 г., после тяжёлой болезни, стал отходить от них. Он скончался 23 (по другим источникам — 25) августа 1822 г. «Сломал засовы Небес», — написано на его могильном камне.

Источник