Не каждое место на Земле отлично подходит для астрономических наблюдений. Для этого требуется сухой климат с минимальным количеством облаков и атмосферной турбуленции. Мест с таким набором параметров на Земле немного и почти все они заняты большими обсерваториями. Скоро там построят действительно большие телескопы.
Как астрономам мешает атмосфера
Атмосфера Земли не лучший друг для астрономов. Она только кажется прозрачной, а в действительности достаточно сильно задерживает разнообразные электромагнитные волны или искривляет их. Поэтому самые большие телескопы дают на несколько порядков меньшую точность, чем могли бы. Именно поэтому лучшим местом для обсерваторий является космос или небесные тела, лишенные атмосферы, например, Луна.
К большому сожалению, масса крупнейших телескопов может достигать сотен тонн, и их размещение даже на Луне или в околоземном пространстве проблематично. Поэтому ученым приходится искать лучшие места для них на Земле.
Во-первых, хорошее место для обсерватории должно быть вдали от крупных промышленных городов во избежание светового загрязнения и влияния выбросов промышленных предприятий. Во-вторых, телескоп лучше поднять повыше — туда, где слой атмосферы тоньше и ее оптическая прозрачность больше. Такими местами являются горы.
В-третьих, в течение года в месте расположения обсерватории должно наблюдаться минимум облаков, которые сделают наблюдение невозможным. И, в-четвертых, турбулентность воздуха на большой высоте над этим местом должна быть минимальной. Это позволит уменьшить количество искажений изображения, вызванных движением воздуха.
Этому набору условий лучше всего подходят вулканические острова в океане, высокогорные пустыни и плато. Не зря же в Украине самые большие телескопы располагаются в оккупированном Крыму. Там на засушливом плато у нас находится лучшее место для того, чтобы изучать звезды и галактики.
Однако на нашей планете есть места, подходящие для этого гораздо лучше. Их сразу становится видно, если посмотреть на то, где расположены самые большие телескопы в мире и где планируется строить новые.
Канарские острова
Вблизи северо-западного побережья Африки находится группа вулканических островов, принадлежащих Испании. Они называются Канарскими и известны не только как место отдыха туристов со всего мира, но и как один из главных астрономических центров.
Именно здесь на острове Ла-Пальма находится обсерватория Роке-де-лос-Мучачос. Размещена она на вершине одноименной горы, которая поднимается над уровнем моря на высоту 2,4 км. Климат на Канарах и так достаточно сухой. В год наблюдается до 3000 солнечных часов. А когда облака все же собираются, они часто не достигают вершины, где установлены телескопы.
Астрономические инструменты в обсерватории Роке-де-лос-Мучачос начали размещать в середине XX века, и вскоре там собралась целая коллекция телескопов с диаметрами зеркал от 1 до 4,2 м. Однако главный астрономический инструмент Канарских островов был построен в 2007 году.
Им стал Большой канарский телескоп. Он представляет собой рефлектор с диаметром зеркала 10,4 м. Оно состоит из 36 отдельных шестиугольных сегментов и является самым большим на Земле. Этот телескоп способен не только видеть объекты в миллиард раз слабее, чем те, что доступны человеческому глазу, но и разлагать их на спектр. Технически Большой бинокулярный телескоп в Аризоне имеет большую суммарную площадь зеркал, но каждое из двух его зеркал имеет меньший диаметр.
Руководит обсерваторией Роке-де-лос-Мучачос Канарский институт астрофизики, расположенный на соседнем острове Тенерифе. Вместе они образуют Европейскую северную обсерваторию. Пока строительство на островах других инструментов не предполагается, но в будущем создание еще больших телескопов не исключено.
Гавайские острова
Еще одним местом, которое хорошо известно и любителям странствий, и астрономам, являются Гавайские острова. Этот тропический рай расположен среди Тихого океана и является штатом США. Правда, местный климат тяжело считать подходящим для наблюдения за небом.
Гавайские острова — место, где на Земле выпадает наибольшее количество осадков. Однако все дождевые облака находятся ниже уровня вулканов Мауна-Кеа и Мауна-Лоа, возвышающихся над океаном на высоту более 4000 м. На их вершинах почти всегда чистое небо и прозрачный воздух.
Именно поэтому с 1960-х здесь началось строительство крупных телескопов. Вся вершина горы выше 3505 м еще недавно принадлежала астрономам. Всего за последние 60 лет здесь разместили 13 телескопов. Некоторые из них работают не только в видимом, но и в инфракрасном или субмиллиметровом диапазонах.
Самым крупным астрономическим инструментом обсерватории на Мауна-Кеа является пара телескопов Кек. Их строительство завершилось в середине 1990-х. Диаметр зеркала каждого из них составляет 10 м, и до того, как в 2007 году заработал Большой канарский телескоп, именно им принадлежал титул самого мощного астрономического инструмента планеты.
Телескопы-близнецы Кек стали первыми, на которых были применены системы адаптивной оптики, позволившие преодолеть и без того небольшое в этих местах влияние атмосферы. Благодаря этому удалось совершить немало открытий. В частности, именно наблюдения, сделанные здесь, позволили ученым в 1999 году прийти к выводу, что невидимый объект Стрелец А* в центре нашей Галактики является сверхмассивной черной дырой.
В будущем на вершине Мауна-Кеа будет размещен еще больший инструмент, называемый Тридцатиметровым телескопом. Именно такой суммарный диаметр его зеркала. Оно будет состоять из 492 отдельных сегментов. Строительство началось в 2014 году, в середине 2020-х оно должно было завершиться, а в 2027-м — начаться научные исследования.
Однако вершина Мауна-Кеа важна не только астрономам. Она также имеет уникальную фауну и флору, а местные жители верят, что там живут боги. С 2016 года строительство телескопа фактически было заблокировано активистами, которые настойчиво предлагали ученым убираться.
Только в 2022 году было достигнуто что-то подобное на мирное соглашение. Согласно ему, строительство Тридцатиметрового телескопа продолжат, однако ряд используемых сейчас инструментов демонтируют. Похоже, что в будущем размещать новые обсерватории на Гавайских островах будет крайне тяжело, а то и невозможно.
Пустыня Атакама
Значительно менее привлекательным местом с туристической точки зрения является пустыня Атакама в Чили. Эта южноамериканская местность представляет собой достаточно высоко поднятую над уровнем моря пустыню. Она известна тем, что здесь выпадает осадков меньше, чем где-либо на планете, а жизнь чрезвычайно тяжелая.
Однако именно эти особенности и делают Атакаму и горы, которые ее окружают, лучшим местом для астрономических исследований на планете. Среди прочего, местные жители к ученым не имеют таких претензий, как гавайцы. Именно поэтому здесь расположена не одна, а сразу несколько астрономических обсерваторий.
Три из них объединены под названием «Европейская южная обсерватория». Первая из них расположена на вершине горы Серро-Параналь, высота которой составляет 2635 м. Главный инструмент обсерватории называется Очень большим телескопом, или же VLT. На самом деле это комплекс из четырех отдельных рефлекторов, диаметр зеркала каждого из которых составляет 8,2 м. Однако они действуют как одно целое и благодаря этому образуют вместе самый мощный в мире инструмент оптического диапазона.
Кроме того, с 2014 года на соседней с Серро-Параналь горе Армасонес начали строительство еще одного огромного инструмента под названием «Чрезвычайно большой телескоп». Его главное зеркало будет иметь диаметр 39,3 м и будет состоять из 798 отдельных сегментов. Оно сможет собирать в 15 раз больше света, чем соответствующая деталь любого из ныне существующих телескопов.
Вторая европейская обсерватория в Атакаме — Ла-Силья. Она расположена на вершине одноименной горы, высота которой составляет 2400 м. В отличие от Параналь, телескопов здесь много, но все они небольшие. Самый большой имеет диаметр зеркала 3,6 м.
Третья европейская обсерватория — Льяно де Чахнантор, но там располагаются только радиотелескопы. Вообще разнообразных астрономических учреждений в горах вокруг Атакамы насчитывается немало. Земля здесь больше ни для чего не пригодна, а условия для занятия астрономией идеальны.
Вспомнить стоит разве что два будущих проекта. Первый — это обсерватория им. Веры Рубин. Ее сооружение завершается на горе Серро-Пачон и уже вскоре на ней должны начаться научные исследования.
У этого телескопа будет диаметр зеркала всего 8 м, зато его поле зрения будет чрезвычайно большим — целых 9,6 квадратного градуса. Это позволит ему эффективно искать темную материю, темную энергию, околоземные астероиды и объекты пояса Койпера.
Второй важный проект, который сейчас реализуется в пустыне Атакама, — это Гигантский магелланов телескоп. Он будет представлять собой инструмент с диаметром зеркала 24,5 м. Его будут образовывать семь гигантских круглых элементов, каждый из которых будет иметь диаметр 8 метров. Строительство этого телескопа планируется завершить к 2029 году.
В целом же можно предположить, что если в будущем и будут реализовывать еще больший проект оптического телескопа, то он будет размещаться на вершине какой-то из гор, окружающих пустыню Атакама.
Другие места для наблюдений
Хотя три названные места являются лучшими для размещения больших астрономических инструментов, ими хорошие места для наблюдений не исчерпываются. Например, очень перспективными выглядят горные массивы на западе США. Это примерно та местность, которую очень любят изображать в вестернах. Климат здесь также достаточно сухой, хотя безоблачных дней меньше, а турбулентность выше.
К примеру, на горе Грэхем в Аризоне расположен Большой бинокулярный телескоп. Он состоит из двух инструментов, каждый из которых имеет зеркало диаметром 8,4 м. Они действуют вместе, образуя один большой телескоп с виртуальным диаметром зеркала 11,9 м.
Еще одним интересным местом для размещения больших телескопов является полупустыня Кару в Южной Африке. Это место также трудно назвать тем, куда вы вырветесь на неделю, чтобы полежать на песочке. Хотя для искателей приключений здесь найдется много интересного.
Сухой климат Кару уже привел к тому, что здесь разместили Большой южноафриканский телескоп (SALT). Диаметр его зеркала также составляет 10 м. Пока никаких грандиозных проектов по астрономическому строительству здесь не запланировано, но не исключено, что они появятся в будущем.
А вот Австралии в астрономическом плане не повезло. Казалось бы, этот пустынный континент просто создан для астрономии, но на самом деле абсолютное большинство его пустынь лежит всего на несколько десятков метров выше уровня моря. Именно поэтому самый большой местный инструмент, 4-метровый Англо-Австралийский телескоп, расположен в восточной части континента на горе Сайдинг-Спринг.
Теоретически хорошим местом для расположения астрономической обсерватории могли бы стать самые высокие горы мира — Гималаи. Однако достаточно влажный и неспокойный климат делает их не очень удачным местом для наблюдений за небом. Индийская обсерватория Чандра на высоте 4500 м хотя и является одной из самых высотных в мире, однако инфракрасный телескоп в ней имеет диаметр всего 2 м.
Непонятной в плане астрономии страной остается Китай. Главная обсерватория страны Сэйлун может похвастаться 4-метровым рефлектором LAMOST. Она расположена на горе высотой 960 м и хотя и отличается поразительными видами, идеального для астрономии климата не имеет.
На территории Китая располагается огромное нагорье Тибет. Оно имеет высоту над уровнем моря в несколько километров и достаточно сухой климат. Китайские астрономы давно присматриваются к нему. Пока есть решение строить небольшой обзорный телескоп с диаметром зеркала 2,4 м. Хотя идут разговоры и об инструменте 12-метрового диаметра. Одно можно сказать с уверенностью: если какая-то местность и сможет поспорить с Атакамой за звание «царства астрономов», то это будет именно эта китайская провинция.
Наконец, нельзя не упомянуть самого экстремального из всех перспективных мест для размещения телескопа. Оно расположено в Антарктиде прямо посреди ледяного плато в центре континента. Несмотря на то, что эта местность покрыта ледником, небо над ней невероятно чистое и спокойное.
Правда, строительство обсерватории здесь будет экстремальным даже для астрономов, привыкших к работе в любых условиях. Местность эта находится недалеко от того места, где зарегистрирована самая низкая на Земле температура. Холод здесь может достигать 75 градусов ниже нуля.
Среди мест, наиболее подходящих для размещения в них больших телескопов, мало тех, которые подойдут для легкого отдыха. Зато всегда можно найти приключения и ценный жизненный опыт. А астрономия может стать лучшей его составляющей.
