Не будь-яке місце на Землі добре підходить для астрономічних спостережень. Для цього потрібний посушливий високогірний клімат із мінімальною кількістю хмар та атмосферної турбуленції. Місць із таким набором параметрів на Землі небагато і майже всі вони вже зайняті великими обсерваторіями. Скоро там побудують справді великі телескопи.
Як астрономам заважає атмосфера
Атмосфера Землі є не найкращим другом для астрономів. Вона тільки здається прозорою, а насправді достатньо сильно затримує різноманітні електромагнітні хвилі або викривляє їх. Тому найбільші телескопи дають на кілька порядків меншу точність, ніж могли б. Саме тому найкращим місцем для розташування обсерваторій є космос чи небесні тіла, позбавлені атмосфери, наприклад, Місяць.
На превеликий жаль, маса найбільших телескопів може сягати сотень тонн, і їхнє розміщення навіть на Місяці чи в навколоземному просторі є проблематичним. Тому вченим доводиться шукати найкращі місця для них на Землі.
По-перше, хороше місце для обсерваторії має бути віддаленим від великих промислових міст, аби уникнути світлового забруднення та впливу викидів промислових підприємств. По-друге, телескоп краще підняти вище — туди, де шар атмосфери тонший і її оптична прозорість більша. Такими місцями є гори.
По-третє, протягом року в місці розташування обсерваторії має спостерігатися мінімум хмар, які зроблять спостереження неможливим. І по-четверте, турбулентність повітря на великій висоті над цим місцем має бути мінімальною. Це дозволить зменшити кількість викривлень зображення, викликаних рухом повітря.
Цьому набору умов найкраще підходять вулканічні острови в океані, високогірні пустелі та плато. Недарма ж в Україні найбільші телескопи розташовуються в окупованому Криму. Саме там на посушливому плато у нас є найкраще місце для того, аби вивчати зорі й галактики.
Проте на нашій планеті є місця, які підходять для цього набагато краще. Їх одразу стає видно, якщо подивитися на те, де розташовані найбільші у світі телескопи й де планується будувати нові.
Канарські острови
Поблизу від північно-західного узбережжя Африки розташована група вулканічних островів, які належать Іспанії. Вони називаються Канарськими й відомі не лише як місце відпочинку туристів з усього світу, але і як один з головних астрономічних центрів.
Саме тут на острові Ла-Пальма розташована обсерваторія Роке-де-лос-Мучачос. Розмішена вона на вершині однойменної гори, яка піднімається над рівнем моря на висоту 2,4 км. Клімат на Канарах і так достатньо сухий. На рік спостерігається до 3000 сонячних годин. А коли хмари все ж збираються, то вони часто не досягають вершини, де встановлені телескопи.
Астрономічні інструменти в обсерваторії Роке-де-лос-Мучачос почали розміщувати в середині XX століття, і скоро там зібралася ціла колекція телескопів із діаметрами дзеркал від 1 до 4,2 м. Проте головний астрономічний інструмент Канарських островів був збудований 2007 року.
Ним став Великий канарський телескоп, що являє собою рефлектор із діаметром дзеркала 10,4 м. Воно складається з 36 окремих шестикутних сегментів і є найбільшим на Землі. Цей телескоп здатний не тільки бачити об’єкти у мільярд разів слабші, ніж ті, що доступні людському оку, а й розкладати їх на спектр. Технічно Великий бінокулярний телескоп в Аризоні має більшу сумарну площу дзеркал, але кожне з двох його дзеркал має менший діаметр.
Керує обсерваторією Роке-де-лос-Мучачос Канарський інститут астрофізики, який розташований на сусідньому острові Тенерифе. Разом вони утворюють Європейську північну обсерваторію. Поки що будівництво на островах інших інструментів не передбачається, але в майбутньому створення ще більших телескопів не виключено.
Гавайські острови
Ще одним місцем, яке однаково добре відоме і любителям мандрів, і астрономам, є Гавайські острови. Цей тропічний рай розташований посеред Тихого океану і є штатом США. Щоправда, місцевий клімат важко вважати придатним для спостереження за небом.
Гавайські острови — місце, де на Землі випадає найбільша кількість опадів. Проте всі дощові хмари купчаться нижче рівня вулканів Мауна-Кеа та Мауна-Лоа, які здіймаються над океаном на висоту понад 4000 м. На їхніх вершинах майже завжди чисте небо і прозоре повітря.
Саме тому з 1960-х тут розпочалося будівництво великих телескопів. Уся вершина гори вище 3505 м ще донедавна належала астрономам. Загалом за останні 60 років тут розмістили 13 телескопів. Деякі з них працюють не тільки у видимому, а й в інфрачервоному чи субміліметровому діапазонах.
Найбільшим астрономічним інструментом обсерваторії на Мауна-Кеа є пара телескопів Кек. Їхнє будівництво завершилося в середині 1990-х. Діаметр дзеркала кожного з них складає 10 м, і до того, як у 2007 році почав працювати Великий канарський телескоп, саме їм належав титул найпотужнішого астрономічного інструмента планети.
Телескопи-близнюки Кек стали першими, на яких були застосовані системи адаптивної оптики, які дозволили подолати й без того невеликий у цих місцях вплив атмосфери. Завдяки цьому вдалося здійснити чимало відкриттів. Зокрема, саме спостереження, зроблені тут, дозволили вченим у 1999 році дійти висновку, що невидимий об’єкт Стрілець А* в центрі нашої Галактики є надмасивною чорною дірою.
У майбутньому на вершині Мауна-Кеа буде розміщений ще більший інструмент, який називатиметься Тридцятиметровим телескопом. Саме такий сумарний діаметр матиме його дзеркало. Воно складатиметься з 492 окремих сегментів. Будівництво розпочалося 2014 року, в середині 2020-х воно мало б завершитися, а у 2027-му проводились би наукові дослідження.
Проте вершина Мауна-Кеа важлива не лише для астрономів. Вона також має унікальну фауну та флору, а місцеві мешканці вірять, що там живуть боги. Тож з 2016 року будівництво телескопа фактично було заблоковане активістами, які наполегливо пропонували вченим забиратися геть.
Тільки 2022 року було досягнуте щось на кшталт мирної угоди. Згідно з нею, будівництво Тридцятиметрового телескопа продовжать, проте низку тих, що зараз використовуються, демонтують. Схоже на те, що в майбутньому розміщувати нові обсерваторії на Гавайських островах буде вкрай важко, а то й неможливо.
Пустеля Атакама
Значно менш привабливим місцем з туристичної точки зору є пустеля Атакама у Чилі. Ця південноамериканська місцевість являє собою достатньо високо підняту над рівнем моря пустелю. Вона відома тим, що тут випадає опадів менше, ніж деінде на планеті, а життя надзвичайно важке.
Проте саме ці особливості й роблять Атакаму та гори, які її оточують, найкращим місцем для астрономічних досліджень на планеті. Серед іншого, місцеві мешканці до вчених не мають таких претензій, як гавайці. Саме тому тут розташована не одна, а одразу кілька астрономічних обсерваторій.
Три з них об’єднані під назвою «Європейська південна обсерваторія». Перша з них розташована на вершині гори Серро-Параналь, висота якої складає 2635 м. Головний інструмент обсерваторії називається Дуже великим телескопом, або ж VLT. Насправді це комплекс із чотирьох окремих рефлекторів, діаметр дзеркала кожного з яких складає 8,2 м. Однак вони діють як одне ціле і завдяки цьому утворюють разом найпотужніший у світі інструмент оптичного діапазону.
Крім того, з 2014 року на сусідній із Серро-Параналь горі Армасонес розпочали будівництво ще одного велетенського інструменту під назвою «Надзвичайно великий телескоп». Його головне дзеркало матиме діаметр 39,3 м і складатиметься з 798 окремих сегментів. Воно зможе збирати у 15 разів більше світла, ніж відповідна деталь будь-якого з нині наявних телескопів.
Друга європейська обсерваторія в Атакамі — Ла-Силья. Вона розташована на верхівці однойменної гори, висота якої складає 2400 м. На відміну від Параналь, телескопів тут багато, але всі вони невеликі. Найбільший має діаметр дзеркала 3,6 м.
Третя європейська обсерваторія — Льяно де Чахнантор, але там розташовуються тільки радіотелескопи. Взагалі різноманітних астрономічних установ у горах навколо Атаками налічується чимало. Земля тут більше ні для чого не придатна, а умови для заняття астрономією ідеальні.
Згадати варто хіба що два майбутні проєкти. Перший — це обсерваторія ім. Вери Рубін. Її спорудження завершується на горі Серро-Пачон і вже невдовзі на ній мають розпочатися наукові дослідження.
Цей телескоп матиме діаметр дзеркала усього 8 м, проте його поле зору буде надзвичайно великим — 9,6 квадратного градуса. Це дозволить йому ефективно шукати темну матерію, темну енергію, навколоземні астероїди та об’єкти поясу Койпера.
Другий важливий проєкт, який зараз реалізується у пустелі Атакама, — це Гігантський магелланів телескоп. Він являтиме собою інструмент із діаметром дзеркала 24,5 м. Його утворюватимуть сім велетенських круглих елементів, кожен з яких матиме діаметр 8 м. Будівництво цього телескопа планують завершити до 2029 року.
Загалом можна передбачити, що якщо у майбутньому і будуть реалізовувати ще більший проєкт оптичного телескопа, то розміщуватиметься він на вершині якоїсь із гір, що оточують пустелю Атакама.
Інші місця для спостережень
Хоча три названі місця є найкращими для розміщення у них великих астрономічних інструментів, ними хороші місця для спостережень не вичерпуються. Наприклад, дуже перспективними є гірські масиви на заході США. Це приблизно та місцевість, яку люблять зображати у вестернах. Клімат тут також достатньо сухий, хоча безхмарних днів менше, а турбулентність — вища.
Наприклад, на горі Грехем в Аризоні розташований Великий бінокулярний телескоп. Він складається з двох інструментів, кожен з яких має дзеркало діаметром 8,4 м. Вони діють разом, утворюючи один великий телескоп із «віртуальним» діаметром дзеркала 11,9 м.
Ще одним цікавим місцем для розміщення великих телескопів є напівпустеля Кару у Південній Африці. Це місце також важко назвати тим, куди ви вирветеся на тиждень, аби полежати на пісочку. Хоча для шукачів пригод тут знайдеться чимало цікавого.
Сухий клімат Кару вже призвів до того, що тут розмістили Великий південноафриканський телескоп (SALT). Діаметр його дзеркала також складає 10 м. Наразі жодних грандіозних проєктів з астрономічного будівництва тут не заплановано, але не виключено, що вони з’являться у майбутньому.
А ось Австралії в астрономічному плані не пощастило. Здавалося б, цей пустельний континент просто створений для астрономії, але насправді абсолютна більшість його пустель лежить усього на кілька десятків метрів вище рівня моря. Саме тому найбільший місцевий інструмент, 4-метровий Англо-австралійський телескоп, розташований у східній частині континенту на горі Сайдинг-Спринг.
Теоретично хорошим місцем для розташування астрономічної обсерваторії могли б стати найвищі гори світу — Гімалаї. Проте достатньо вологий і неспокійний клімат робить їх не дуже вдалим місцем для спостережень за небом. Індійська обсерваторія Чандра на висоті 4500 м хоча і є однією з найвисотніших у світі, проте інфрачервоний телескоп у ній має діаметр усього 2 м.
Незрозумілою у плані астрономії країною лишається Китай. Головна обсерваторія країни Сейлун може похвалитися 4-метровим рефлектором LAMOST. Вона розташована на горі заввишки 960 м і хоча й відрізняється дивовижними краєвидами, ідеального для астрономії клімату не має.
На території Китаю розташовується велетенське нагір’я Тибет. Воно має висоту над рівнем моря у кілька кілометрів і достатньо сухий клімат. Китайські астрономи давно придивляються до нього. Поки що є рішення будувати невеликий оглядовий телескоп з діаметром дзеркала 2,4 м. Хоча циркулюють розмови й про інструмент 12-метрового діаметра. Одне можна сказати з упевненістю: якщо якась місцевість і зможе посперечатися з Атакамою за звання «царства астрономів», то це буде саме ця китайська провінція.
Нарешті, не можна не згадати найекстремальнішого з усіх перспективних місць для розміщення телескопа. Воно розташоване в Антарктиді прямо посередині крижаного плато у центрі континенту. Попри те, що ця місцевість вкрита льодовиком, небо над нею неймовірно чисте та спокійне.
Щоправда, будівництво великої обсерваторії тут буде екстремальним навіть для астрономів, які звикли до роботи у будь-яких умовах. Місцевість ця розташована неподалік від того місця, де зареєстрована найнижча на Землі температура. Тож холод тут може сягати 75 градусів нижче нуля.
Серед місць, які найбільш придатні для розміщення у них великих телескопів, мало тих, які підійдуть для легкого відпочинку. Зате там завжди можна знайти пригоди й цінний життєвий досвід. А астрономія може стати найкращою його складовою.
