Невооруженным глазом на небе (небесной полусфере) можно насчитать 2000-2500 звезд. Одни из них ярче, другие - слабее, и заметить это довольно легко. Но как свое впечатление выразить числом? Астрономы используют для этого понятие видимой звездной величины. Эту совершенно условную характеристику звезды ввел две тысячи лет назад древнегреческий астроном Гиппарх, который как бы выступил в роли "судьи" по отношению к звездам. Самые яркие из них Гиппарх назвал звездами 1-й величины ("присудил" им первое место), чуть слабее - звездами 2-й величины и так далее, а едва заметные - 6-й величины. Со временем было установлено, что поток световой энергии от звезд 1-й величины в 2,512 раза больше, чем от звезд 2-й величины и в 2,512•2,512 = (2,512)2 раз больше, чем от звезд 3-й величины, и т.д. Звездные величины принято обозначать латинской буквой m, которая ставится как показатель степени справа вверху от цифры, выражающей ее числовое значение (например, 2m ). Вместо слов "поток энергии от звезды" обычно говорят "блеск звезды равен стольким-то звездным величинам". В 16 веке впервые звезды в созвездии обозначили греческими буквами по мере уменьшения их яркости: самая яркая звезда созвездия - α (альфа), следующая по яркости и более слабая - β (бета), затем - γ (гамма) и т.д. Эту традицию закрепил в 1603 г. астроном Иоганн Байер.
Наблюдения - основной источник информации о небесных телах и явлениях, происходящих во Вселенной. Для проведения наблюдений во многих странах созданы специальные научно-исследовательские учреждения - астрономические обсерватории.
Телескоп увеличивает угол зрения, под которым видны небесные тела, и собирает во много раз больше света, приходящего от небесного светила, чем глаз человека. У человека и у животных (особенно это заметно у кошек), когда они находятся в темноте, зрачок расширяется. Таким образом, живой организм регулирует количество поступающего в глаз света. Чем слабее свет, тем больше должна быть поверхность зрачка. Объектив телескопа - это большой искусственный зрачок. Чем больше поверхность объектива, тем более слабые источники можно обнаружить с помощью этого телескопа.
Первым на свет в руках Галилея появился линзовый телескоп или телескоп-рефрактор. Ян Гевелий - сын богатого польского купца-пивовара - смог довести свои телескопы-рефракторы до очень больших размеров и получить довольно хорошее качество изображения. Крупнейший из телескопов Гевелия не поместился в его обсерватории в Гданьске, и его пришлось установить за городом, укрепив на специальной мачте высотой 30 метров. Длина трубы этого телескопа достигала 45 метров.
Сравнительно быстро астрономы поняли, что есть решение проблемы неуклюжести и громоздкости телескопов. В качестве объективов надо использовать - зеркала! Телескопы с зеркальными объективами носят название телескопов-рефлекторов. Небольшие телескопы-рефлекторы мастерил в своей домашней лаборатории уже Ньютон. Первые крупные инструменты были изготовлены в конце XVIII в. Самым известным телескопостроителем стал Вильям Гершель. Именно он с помощью своего телескопа открыл седьмую планету солнечной системы - Уран. Однако телескоп-рефлектор имеет очень маленькое поле зрения. В него не помещается даже весь диск Луны. Можно рассматривать, не перемещая телескоп, лишь крохотные участки неба. И в начале XIX века конструкторская мысль снова обращается к телескопам-рефракторам. Быстрое усовершенствование этих инструментов произошло благодаря Йозефу Фраунгоферу. Он придумал изготавливать линзовые объективы из разных сортов стекла, что избавило телескопы от многих недостатков. Кроме того, ни Гевелий ни Гершель не нашли удачных решений, как повести телескоп вслед за звездой. Ведь из-за суточного движения небесной сферы звезда постоянно перемещается и быстро выходит из поля зрения неподвижного телескопа. Фраунгофер наклонил ось вращения телескопа, направив ее в полюс мира. Теперь, чтобы следить за звездой, достаточно было вращать его только вокруг одной полярной оси. А этот процесс легко автоматизируется. Фраунгофер просто добавил к телескопу часовой механизм.
Новые гигантские рефракторы все же были признаны неразумными, так как трубы их сильно прогибались под собственным весом, а в огромных линзовых объективах поглощалось слишком много света.
В 1919 г. на горе Вилсон в Калифорнии вступил в строй телескоп-рефлектор с диаметром зеркала 2,5 метра. А в 1949 г. на горе Паломар уже стоял телескоп с диаметром зеркала 5 метров. В нашей стране самыми крупными являются телескоп им. Шайна - 2,6 м и телескоп Специальной Астрофизической обсерватории - 6 м. Последний называется БТА. Он вступил в строй в 1975 г.
Основные характеристики телескопа: (1) фокусное расстояние – расстояние от линзы (зеркала) до изображения; (2) увеличение – отношение фокусных расстояний объектива и окуляра; (3) разрешающая сила – наименьший угол между двумя звездами, при котором в данный телескоп видны их раздельные изображения. Вычисленная в радианах разрешающая сила обратно пропорциональна диаметру объектива и прямо пропорциональна длине электромагнитных волн, воспринимаемых телескопом.
Радиотелескопы
В 1931 году американский ученый Карл Янский впервые открыл космическое радиоизлучение, которое шло от Млечного Пути. Сейчас мы знаем, что радиоволны идут почти от всех космических объектов, в том числе и от Солнца. Земная атмосфера не поглощает и не рассеивает радиоволны, поэтому радиотелескопы могут наблюдать, а точнее "слушать" объекты в любую погоду и в любое время суток. Радиотелескопы состоят из антенны и чувствительного радиоприемника с усилителем. Доходящее до Земли излучение большинства небесных тел очень мало. Для его приема нужны антенны площадью в тысячи квадратных метров. Самый мощный в мире радиотелескоп - Большая антенная система (VLA) - установлен в Америке (штат Нью-Мехико) в Национальной радиоастрономической обсерватории. Эта установка представляет собой 27 подвижных 25-метровых чаш. Антеннами управляет ЭВМ. Из неподвижных (стационарных) радиотелескопов самым большим является РАТАН-600, который находится в России в Специальной астрофизической обсерватории (станция Зеленчукская, Северный Кавказ). Еще один крупный неподвижный радиотелескоп диаметром 300 м находится в Аресибо (Пуэрто-Рико). Антенной для него служит кратер потухшего вулкана; кратер забетонирован и покрыт сверху металлическим слоем.
Главные достоинства радиотелескопов заключаются в следующем:
1. Обнаруживают радиоисточники - объекты, которые излучают в радиодиапазоне и почти не видны в оптической области.
2. Выявляют источники, расположенные за облаками межзвездной пыли в области Млечного Пути, недоступные оптическим телескопам.
3. Работают при облачной погоде и в дневное время.