Как можно достоверно сравнить один телескоп с другим? Все дело в угловом разрешении. Смысл использования телескопов в астрономии заключается в том, чтобы сделать далекие объекты более видимыми. А для этого нужно высокое угловое разрешение. О том, что это такое, расcказывает Пол Саттер из научно-популярного журнала Universe Today.
Что будет, если достать смартфон, включить камеру и начать нажимать зум, увеличивая масштаб? Правильно, очень быстро картинка станет размытой и пикселизированной, потому что при максимальном увеличении достигается предел разрешения камеры. Если бы у вас была более мощная камера, вы могли бы продолжать нажимать и увеличивать масштаб и при этом получать четкое изображение.
То же самое с телевизором или монитором. Если у вас старый девайс с низким разрешением, и вы подходите к нему близко, то можете увидеть отдельные пиксели, и тогда изображение будет выглядеть посредственно. Но если у вас новый телевизор, то даже при близком рассмотрении вы можете наблюдать четкую, кристально чистую картинку.
Обычно когда люди, не связанные с астрономией, думают о разрешении, они представляют себе экран телефона, компьютера или телевизора. Мы думаем о том, сколько пикселей собрано вместе на экране. Чем больше, тем выше разрешение. Чем четче, тем лучше ваш дисплей. Это называется линейным разрешением.
Но в астрономии даже очень высокое линейное разрешение не главное. Дело в том, что здесь разные объекты находятся на очень разных расстояниях от наблюдателя. Если вы направите телескоп на Луну, то сможете увидеть некоторые объекты, например, горы или даже отдельные скалы и валуны. При наблюдении за спутником Земли у вас будет определенное линейное разрешение. Но когда вы направите телескоп, скажем, на Юпитер, то сможете различить только гигантские полосы облаков шириной в десятки тысяч километров.
Линейное разрешение при наблюдении за Юпитером намного хуже, потому что он находится очень далеко. Поэтому, чтобы стандартизировать астрономические приборы, ученые используют другой вид разрешения, который называется угловым. Именно эта характеристика позволяет сравнивать возможности разных приборов.
В астрономии мы обычно измеряем угловое разрешение в угловых минутах и секундах. Это очень старый, но совсем не архаичный метод деления неба на части. Традиция в астрономии по-прежнему имеет смысл и точно описывает то, чего мы пытаемся достичь.
Представьте, что вы стоите на большой пустынной равнине вдалеке от городов и обозреваете горизонт вокруг себя. Горизонт — это гигантский круг, окружающий вас, и вы можете разделить его на 360 секторов-градусов, а каждый из этих отдельных градусов — на 60 частей. Эти маленькие кусочки называются угловыми минутами. Затем вы можете взять каждую из них и разделить ее на 60 угловых секунд. А если вам нужно еще более мелкое деление, мы переходим к десятичным дробям, потому что с непривычки мы быстро устаем от деления на 60.
За деление окружности на 360 градусов, градуса на 60 угловых минут, а минуты на 60 угловых секунд следует поблагодарить древних вавилонян, которые по тому же принципу поделили время, дав нам 24 часа в сутках, 60 минут в часе и 60 секунд в минуте. Совпадение? Конечно, нет. Это ход Солнца по небу, обусловленный вращением Земли. Математики и астрономы древней Месопотамии о чем-то знали или догадывались.
Именно угловое разрешение мы используем для оценки телескопов, потому что угловое разрешение не зависит от того, на что вы смотрите, и как далеко находится объект наблюдения. Вы просто знаете, насколько мелко вы можете разделить окружающий вас круг. Затем вы можете смотреть на объекты на разных расстояниях с одинаковым угловым разрешением, хотя линейное разрешение, конечно, все равно будет зависеть от расстояния.
Если у вашего телескопа очень высокое угловое разрешение, и вы смотрите на что-то вблизи, то вы можете увидеть мельчайшие детали. А если вы смотрите на что-то издалека, вы не увидите эти мельчайшие детали, но угловое разрешение все равно позволит рассмотреть и изучить эти объекты, даже если они находятся далеко от Земли.
Стоит заметить, что в данном обзоре речь идет сугубо об оптических телескопах. Наблюдения за объектами вне Солнечной системы ведутся в разных диапазонах волн — от гамма и рентгеновского до инфракрасного и радио, поскольку многие объекты в оптическом диапазоне (780 нм — 380 нм или 429 ТГц — 750 ТГ) просто не видны. Но общий принцип главенствующей роли углового разрешения для обеспечения качества наблюдения от этого не меняется.
О том, как космический телескоп Hubble запечатлел агонию планетарной туманности в созвездии Лебедя, читайте в материале «Лебединая песня».
