Спектрографы

Хромосфера состоит из монохроматических излучений водорода, ионизированного кальция и некоторых других элементов. В начале XX в. за границей был построен специальный спектральный прибор, который в зависимости от того, каким методом (визуальным или фотографическим) производились наблюдения, назывался спектрогелиоскопом или спектрогелиографом.

Этот прибор представляет собой спектрограф особой конструкции с призмой или дифракционной решеткой. Его можно присоединять к телескопу или устанавливать неподвижно — горизонтально или вертикально. При этих условиях объектив, дающий на первой щели спектрогелио-скопа изображение Солнца, также устанавливается неподвижно. Лучи Солнца попадают в такой объектив, отражаясь от зеркала целостата, вращаемого посредством часового механизма. В фокальной плоскости камеры спектрогелиоско-па, где получается спектр Солнца, находится вторая щель, которая выделяет из спектра только одну линию, например линию Н ионизированного кальция. Если мы приведем эту щель в быстрое движение в направлении дисперсии спектрографа, а за ней неподвижно укрепим окуляр или фотопластинку и заставим последние посредством какого-либо приспособления перемещаться по первой щели, синхронно с движением второй, то наблюдатель увидит в окуляр (а пластинка зафиксирует) изображение всего Солнца в свете одной монохроматической линии.

До Великой Октябрьской социалистической революции ни одного подобного прибора у нас не было. В 30-х годах, когда выявилась насущная необходимость в проведении систематических наблюдений за Солнцем для нужд народного хозяйства СССР, такие приборы были приобретены в Америке для Абастуманской, Крымской и Ташкентской обсерваторий. К тому же периоду относится и создание упомянутого выше советского спектрогелиоскопа, начатое в 1934 г. по инициативе Н. П. Барабашова и Н. Г. Пономарева. Так как оба участника работы имели значительный опыт в шлифовке зеркал и постройке приборов, то все части (зеркала, щели, движущийся механизм) изготовлялись в Харькове при их непосредственном участии. В 1935 г. в Харькове они закончили сборку первого советского спектрогелиоскопа. В 1938 г. он был превращен в спектрогелиограф.

Второй, более совершенный советский спектрогелиограф был построен на Крымской обсерватории проф. А. Б. Северным совместно с инженером-крнструктором Г. А. Мониным. Этот прибор отличается от Харьковского синхронным движением призмы полного внутреннего отражения совместно с второй щелью, перемещающейся у первой. Последнее обстоятельство позволило получить более совершенные спек-трогелиограммы. Спектрогелиографы широко используются в астрономической практике, но они имеют и недостатки. С ними, например, невозможна одновременная съемка всей поверхности Солнца. Механические недостатки прибора вызывают искажение снимков.

Позднее для Крымской обсерватории под руководством А. Б. Северного и П. В. Добычина был построен большой оригинальный башенный солнечный телескоп, имеющий спектрографические и спектрогелиографические комбинации.

Способ получения монохроматического снимка Солнца в любом участке спектра стал возможным тогда, когда были созданы упоминавшиеся интерференционно-поляризационные узкополосные фильтры (ИПФ), принцип действия которых мы опишем ниже.

А. Б. Северный совместно с А. Б. Гильваргом изготовили и использовали в комбинации с внезатменным коронографом Крымской обсерватории при монохроматических снимках деталей Солнца интерференционный фильтр повышенного качества, пропускающий полосу шириной 1,8 А (в последнее время — всего лишь 0,7 А). Подобные фильтры, пропускающие полосы шириной 3 и 5 А, существовали и за границей (Франция, США).

Интерференционные фильтры могут быть предварительно рассчитаны по положению полос пропускания на любую нужную область спектра. При той же ширине полосы пропускания они во много раз выгодней обычных фильтров.

Фильтр — это массивный блок, склеенный из нескольких пластин кварца или полевого шпата с прослойкой из соответственно ориентированных поляроидов и с дополнительным слабо поглощающим обыкновенным фильтром. Его устанавливают перед фокусом внезатменного коронографа. Одна пластина, изготовленная из двухкратнопре-ломляющего кварца или шпата, стоит между двумя поляроидами, причем от первого из них плоско поляризованный луч падает нормально грани пластины, вырезанной так, что ее грани параллельны главной оптической оси кристалла. Из-за различия показателей преломления обыкновенного и необыкновенного лучей кристаллом или, другими словами, скоростей их распространения между лучами по выходе из пластины образуется разность фаз 6, являющаяся причиной возникновения вдоль спектра интерференционной картины. Отсюда следует, что одна пластина образует вдоль спектра несколько зон пропускания и ряд темных промежутков между ними. Если соединить в одном фильтре несколько прослоенных поляроидами кварцевых пластин, расположенных в порядке последовательного удвоения их толщины, то побочные максимумы пропускания в каждой из таких полос будут все более и более сужаться, а число их будет расти пропорционально толщине пластин. В результате совместного действия всех пластин через фильтр на нужную нам зону чувствительности фотослоя пройдет лишь 3 или 4 узких зоны пропускания.

В крымском приборе одна из них совпала с линией На водорода, а остальные были погашены действием дополнительного обычного светофильтра. Так как длина волны зоны пропускания зависит от температуры фильтра, а требовалось обеспечить совпадение ее с монохроматическим излучением линий водорода, фильтр был заключен в термостат. С этим фильтром были получены первые советские кинофильмы, позволившие А. Б. Северному сделать важные выводы о природе солнечных протуберанцев.

Опытный образец такого же, но еще более узкополосного фильтра, пропускающего лишь 0,5 А, осуществлен С. Б. Иоффе под руководством академика В. П. Линника и сейчас используется при солнечных наблюдениях в Пулкове.

Применение широкополосных и просто интерференционных (типа Фабри — Перо) фильтров в Крыму без поляроидов при съемке туманностей позволило академику Г. А. Шайну и В. Ф. Газе получить в водородной линии снимки новых газовых туманностей, которые раньше не обнаруживались, благодаря перекрыванию их излучения фоном неба и излучением звезд, так как такой фильтр пропускал почти все монохроматическое излучение туманностей и гасил небо и звезды.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все о космосе
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: