Хто винайшов зорову (підзорну) трубу?

Ознайомившись з книг з початками астрономії, читач, природно, забажає сам подивитися на небесні світила. Вивчення зоряного неба хоча б і неозброєним оком допомагає з'ясувати прочитане і, по суті, завжди мало б супроводжувати читання книг з астрономії. Ще більше може дати спостереження з оптичними інструментами; вони дозволяють помітити небесні явища, важкодоступні або недоступні неозброєному оку. Переконатися, наприклад, у видимому добовому русі всіх світил можна й неозброєним оком за умови досить тривалого (не менш як півгодини) спостереження положення світил. Якщо ж подивитися на якесь світло через нерухомо встановлену астрономічну трубу, то його пересування стане помітним вже за кілька секунд.

Досить широко поширена думка, що ознайомлення з небесними світилами не становить інтересу без застосування астрономічних труб з великим збільшенням, але ця думка є невірною. Не слід забувати, що основоположники сучасної астрономії робили свої перші наукові спостереження з дуже невеликими інструментами. Галілей на початку XVII століття виробляв свої перші спостереження небесних світил за допомогою астрономічної труби, яка мала триразове збільшення. Найбільша труба, якою він згодом користувався, збільшувалась у 33 рази. Проте з цими трубами Галілей відкрив чотирьох супутників Юпітера, спостерігав подробиці місячної поверхні, плями на Сонці, більше зірок, ніж видно неозброєним оком. Допитливість до питань астрономії може бути різною. Почавши з першого спільного знайомства з небом неозброєним оком, астроном-аматор може перейти до спостереження небесних світил за допомогою оптичних інструментів. Далі йдуть спостереження з цими інструментами, що мають на меті дати матеріал для висновків науки або, ще більше того, що дозволяють самому зробити висновки і знайти щось нове, до того невідоме. Знайомство з небесними явищами є доступним кожному, хто має хоча б невеликий оптичний інструмент. Спостереження неба з науковою метою, на перший погляд, ніби можливе лише для фахівців-астрономів, які мають у своєму розпорядженні потужні інструменти. Насправді таке припущення є неправильним; адже й фахівці ведуть спостереження з інструментами різної сили, і, проте, як найбільші телескопи, а й значно менші інструменти дають цінний науці матеріал. Область вивчення небесних явищ дуже велика і різноманітна; є завдання, на вирішення яких необхідні гігантські телескопи. Однак ціла низка завдань успішно вирішується і за допомогою невеликих інструментів. Наука, крім того, безперервно розвивається, висуваються нові і нові завдання і нерідко деякі з них можуть бути вирішені знову-таки за допомогою малих інструментів і навіть неозброєного ока. Щоб не бути голослівними, звернемося до історії однієї з важливих галузей сучасної астрономії до історії вчення про змінні зірки. У XVII столітті було помічено, що деякі зірки періодично змінюють свій блиск.

Перші спостереження цих зірок робилися неозброєним оком. Спочатку їх було відомо лише дуже небагато. З часом виявлялося дедалі більше таких зірок, і ставало дедалі ясніше, що зміна їх блиску обумовлено фізичними процесами, які у зірках. Число змінних зірок, відомих в даний час, так велике, що астрономи, що мають потужні інструменти, можуть вести спеціальні спостереження лише небагатьох з них, і якби справа обмежилася тільки роботою фахівців, то для багатьох змінних зірок був би невідомий характер зміни блиску. Ось для такого роду спостережень і знадобилися навіть невеликі інструменти та масові спостереження любителів астрономії. Дійсно, з 11000 змінних зірок, відомих у цей час, більше половини доступно невеликим інструментам, зокрема біноклям, і любителі астрономії в цій справі надають неоціненну допомогу астрономам-фахівцям, спостерігаючи зміни блиску зірок і надаючи результати своїх спостережень у розпорядження вчених. Ці результати друкуються в спеціальних астрономічних журналах, і ця робота ніколи не втратить свого значення, так як відкриваються все нові змінні зірки. Багато змінних зірок, вже відомих за численними спостереженнями, виявляються підлягають і подальшим спостереженням, оскільки характер змін їх блиску змінюється з часом.

Ми зупинилися лише на одному з багатьох прикладів, які можна було б навести; цей приклад показує як значення спостережень з невеликими інструментами, а й значення колективності спостережень. Спостерігачі змінних зірок є у всіх країнах і в кожній країні вони розташовані у різних місцях. Якщо в одному місці небо похмуро, то в іншому місці там, де небо ясно, любитель астрономії зможе вести свої спостереження. У цьому випадку важлива не лише масовість спостережень, а й їхня злагодженість, колективність у сенсі загального плану та загальних способів спостережень.

У СРСР організацію таких спостережень взяли на себе астрономічні товариства, що злилися у Всесоюзне астрономо-геодезичне товариство (ВАГО), відділення якого перебувають у багатьох містах СРСР.

Колектив спостерігачів при Московському відділенні Товариства (МОВАГО) з 1922 р. спланував і організував багато наглядових робіт членів колективу не тільки зі спостереження змінних зірок, а й в інших областях, наприклад зі спостереження метеорів, сонячних плям, комет, сонячних та місячних затемнень. Майже всі результати цих спостережень надруковані у виданнях ВАГО та увійшли до скарбниці науки. У той же час слід зазначити, що ці спостереження зроблені зі скромними засобами: або неозброєним оком, або (здебільшого) з біноклем і лише небагато з невеликими астрономічними трубами.

У всіх випадках, коли читачеві знадобляться докладніші вказівки про спостереження дослідницького характеру, йому слід звертатися до Всесоюзного астрономо-геодезичного товариства, яке видає спеціальні інструкції для спостережень і може дати поради у всіх особливих випадках.

Бінокль в руках любителя астрономії може принести користь і при ознайомленні з небесними світилами і при їх дослідженні - треба тільки знати його властивості та можливості та на основі цих знань вибрати об'єкти спостережень для ознайомлення або для дослідження відповідно до своїх бажань. Насамперед треба знати властивості того інструменту, з яким передбачається вести спостереження - знання цих властивостей дасть можливість навіть такого використання його, яке чомусь або не описане в цій книзі.

Бінокль є, по суті, двома з'єднаними зоровими трубами, тому ми перш за все познайомимося з походженням і розвитком прабатьків бінокля - зорових труб, оскільки «у всякій справі треба знати історію його розвитку» (М. Горький).

Винахід зорової труби

Перші зорові труби з'явилися в Європі в 1608 р., в Голландії, де завдяки наявності гарного дюнного піску було розвинене виробництво оптичних стекол для окулярів. Винахід зорової труби приписується Ліпперсгею, хоча, за багатьма даними, можна вважати, що вона була винайдена й іншими. Точно дізнатися хто винайшов зорову трубу так і не вийшло. Труба була подвійна - для перегляду відразу двома очима; у такому вигляді зорова труба продавалася під ім'ям «голландської труби». «Голландські труби» коштували недешево, їхній пристрій не був опублікований, вони мали обмежене поширення і в країнах, віддалених від Голландії, про їхнє існування знали лише з чуток.

У 1610 р. Галілей у своєму творі «Зоряний Вісник» писав: «Близько десяти місяців тому дійшла до нас чутка, що якимсь голландцем влаштований інструмент, завдяки якому предмети, що знаходяться на далекій відстані, здаються ніби біля нас поміщеними ».

В іншому зі своїх творів, що вийшов у 1623 р., Галілей, згадуючи винахід труби і чутки про неї, пише: «Дізнавшись про це, я повернувся до Падуї, де тоді проживав, і почав розмірковувати над цим завданням. Першої ж ночі після мого повернення я її вирішив, а наступного дня виготовив інструмент». Надалі розповіді Галілей розповідає, як, знаючи властивості оптичних стекол, він дійшов висновку, що труба повинна складатися з двох стекол: опуклого та увігнутого. Перші труби Галілея мали триразове збільшення; згодом він будував труби зі збільшенням у 33 рази. При цьому шибки були не двоопуклі і двояковогнуті, а одне плоскопуке, інше плоскогнуте, і труба була одинарна - для перегляду одним оком.

Таким чином, Галілей абсолютно самостійно винайшов зорову трубу. У той час як обивателі, купивши або змайструвавши «голландську трубу», бавилися розгляданням віддалених предметів, один Галілей зрозумів важливість винаходу зорової труби для наукових досліджень.

Він став розглядати ті предмети, до яких не можна підійти, як до земних, на близьку відстань, тобто навів свою трубу на небесні світила. Тим самим Галілей започаткував нові методи астрономії.

Після астрономічних відкриттів Галілея, які стали відомими всьому культурному світу, ці труби стали називати також і «галілеєвими».

Так само як і Галілей, астроном Кеплер почув про «голландську трубу» і у своєму творі «Діоптрика» в 1611 р. дав не тільки пояснення її пристрою, а й запропонував нову, більш досконалу конструкцію, яка згодом отримала назву «кеплерова» системи».

Галілеєва труба не давала великих збільшень. Кеплерова труба складалася з двох двоопуклих стекол; підбираючи це скло, з кеплеровою трубою можна було отримати значно більші збільшення, ніж з галілеєвою.

Але кеплерова труба давала перевернуті зображення, що, звісно, ускладнювало користування нею спостереження земних предметів. Для астрономічних спостережень, у яких немає значення «верх» і «низ», вона була цілком придатна.

У 1611 р. Шейнер спостерігав сонячні плями з астрономічними трубами системи Галілея та системи Кеплера і міг показувати зображення Сонця на білому екрані відразу декільком особам.

Католицька церква намагалася посіяти недовіру до зроблених із трубами астрономічних відкриттів, бо вони явно суперечили біблійним легендам. Були навіть такі «вчені» ченці в Італії, які принципово не хотіли дивитися на небесні світила через трубу. Тому застосування екранних зображень для показу Сонця декільком особам одночасно мало переконливість.

Надалі труби кеплерової системи вдосконалювалися і постійно застосовувалися і в даний час продовжують застосовуватися для астрономічних спостережень.

Навіть і для спостережень земних віддалених предметів була використана та сама кеплерова система, але для розгляду земних предметів її доводилося доповнювати одним двоопуклим склом (щоб зображення не були перевернутими). Такі земні зорові труби були дуже довгими, складалися з багатьох колін і дивилися одним оком. Досі їх продовжують виробляти в деяких країнах.

Але галілеєва (голландська) труба, послуживши велику службу астрономії, не перестала існувати. Оптики, зважаючи на те, що ця труба дає пряме зображення, стали виготовляти подвійні труби галілеївської системи з невеликими збільшеннями. Це – сучасний театральний бінокль.

Галилеєві труби не давали великого збільшення, але були зручні своїми невеликими розмірами.

Майстри та винахідники довго намагалися так перебудувати кеплерову трубу, щоб вона мала переваги бінокля галілеєвої системи (невеликий розмір, прямі зображення) і водночас могла давати більші збільшення. Технічна задача зводилася до того, щоб перевернути зворотне зображення та одночасно зробити трубу короткою. У 1850 р. Порро було придумано систему призм, яка перевертала зображення; промінь, що йде всередині призм, чотири рази відбивався у невеликому просторі. Француз Буланже в 1859 р. застосував цю систему для побудови бінокля з двох труб кеплерів.

Новий тип бінокля, названий «призмінним», отримав загальне визнання та поширення.

До революції в Росії призмінні біноклі не вироблялися, а якщо і були спроби їх виготовлення, то здебільшого невдалі. У Радянському Союзі організовано виготовлення призмінних біноклів.

Щоб правильно використовувати бінокль для астрономічних спостережень, потрібно чітко розуміти його пристрій. Тому, перш ніж розповідати про астрономічні спостереження, ми коротко ознайомимося з пристроєм кеплерової та галілеєвої труб.