Первые измерения инфракрасного излучения звезд выполнил в Йеркской обсерватории Эрнест Николс. Вывод исследования: «От Арктура мы получаем не больше тепла, чем от свечи на расстоянии пяти или шести миль». Больше никаких вычислений не дано. Первые экспериментальные наблюдения непрозрачности углекислого газа и водяного пара для инфракрасного излучения сделали в это время Рубенс и Ашкинасс, которые открыли основную полосу поглощения углекислого газа на 15 мкм и чисто вращательный спектр воды.
Есть предварительная фотографическая спектроскопия туманности Андромеды, выполненная Юлиусом Шейнером из Потсдама, который делает правильный вывод, что «существовавшие ранее подозрения о том, что спиральные туманности – это звездные скопления, сейчас стали определенностью». В качестве примера уровня перехода на личности, допускаемого в то время, приведу отрывок из статьи Шейнера, в котором он критикует У. Кэмпбелла: «В ноябрьском номере Astrophysical Journal профессор Кэмпбелл с большим возмущением оспаривает некоторые мои замечания, критикующие его открытия… Такая чувствительность как-то удивительна со стороны того, кто сам склонен делать другим серьезный выговор. Более того, астроном, который часто наблюдает явления, которые другие не могут увидеть, и не может увидеть те, которые другие могут, должен быть готов к тому, что его мнения будут оспариваться. Если, как жалуется профессор Кэмпбелл, я подтвердил свои взгляды только одним примером, я воздержался добавить еще один только из учтивости. А именно, тот факт, что профессор Кэмпбелл не может различить линии водяного пара в спектре Марса, которые сначала увидели Хаггинс и Фогель, а после того, как мистер Кэмпбелл поставил их существование под сомнение, мы с профессором Вилсингом снова их увидели и с определенностью идентифицировали». Количество водяного пара, которое, как сейчас известно, имеется в марсианской атмосфере, совершенно невозможно было бы распознать посредством спектроскопических методов, которые тогда использовались.
Спектроскопия была доминирующим элементом в науке конца XIX столетия. Ap. J. усердно публиковал солнечный спектр Роуланда, который охватывал до 20 000 длин волн, каждая до семи значащих цифр. Он опубликовал большой некролог на смерть Бунзена. Время от времени астрономы делали записи о необычной природе своих открытий: «Просто поразительно, что слабый мерцающий свет звезды может сам записать информацию о веществе и его состоянии в немыслимо далеком светиле». Главной темой споров в Astrophysical Journal был вопрос, где в спектрах должен находиться красный – слева или справа. Те, кто предпочитал красный слева, проводили аналогию с пианино (где высокие частоты находятся справа), но Ap. J. храбро выбрал красный справа. Некая свобода для компромисса была в вопросе, где в списках длин волн должен находиться красный – вверху или внизу. Страсти разгорались, и Хаггинс писал, что «любое изменение… было бы недопустимо». Но Ap. J. все равно победил.
Другой главной темой для дискуссий в этот период была природа солнечных пятен. Джордж Стони предположил, что они вызваны слоем конденсационных облаков в фотосфере Солнца
[178]. Но Уилсон и Фицджеральд выдвинули против этого возражение, опираясь на то, что никакие возможные конденсаты не могли бы существовать при таких высоких температурах, разве что углерод. Вместо этого они предложили очень расплывчатую идею о том, солнечные пятна образуются вследствие «отражения конвективных потоков газа». У Эвершеда была более оригинальная идея. Он думал, что солнечные пятна – это дыры во внешней фотосфере Солнца, позволяющие нам заглянуть в гораздо более глубокие и горячие глубины. Но почему они темные? Он предположил, что все излучение смещается с видимой в невидимую ультрафиолетовую зону спектра. Это, конечно, было до того, как Планком был открыт закон распределения энергии в спектре излучения горячего тела. В то время считалось, что распределения энергии в спектре черных тел различной температуры могут пересекаться, и некоторые экспериментальные кривые этого периода в самом деле показывали такое пересечение, как мы знаем сейчас, из-за разных коэффициентов излучения и поглощения.
Рамзай недавно обнаружил элемент криптон, у которого, как говорили, среди четырнадцати распознаваемых спектральных линий была одна в области 5570 Å, совпадающая с «главной линией полярного сияния». Э. Фрост сделал вывод: «Таким образом, похоже, было обнаружено истинное происхождение той, до сих пор озадачивающей линии». Сейчас мы знаем, что она объясняется присутствием кислорода.
Было много статей по разработке инструментария; одна из наиболее интересных принадлежит Хейлу. В январе 1897 г. он написал, что нужны и телескопы-рефракторы, и телескопы-рефлекторы, но заметна тенденция в большей степени использовать рефлекторы, особенно экваториальные телескопы с фокусом кудэ. В исторических мемуарах Хейл упоминает, что 40-дюймовый объектив появился в Йеркской обсерватории только потому, что предыдущий план построить большой рефрактор рядом с Пасаденой, Калифорния, провалился. Интересно, какой бы была история астрономии, если бы план был реализован? Любопытно также, что Пасадена предложила Чикагскому университету построить Йеркскую обсерваторию там. Это была бы долгая поездка на работу для 1897 г.
В конце XIX столетия исследования Солнечной системы были такими же обнадеживающими и сумбурными, как и исследования звезд. Одна из наиболее выдающихся статей этого периода принадлежит Генри Расселу и называется «Атмосфера Венеры» (The Atmosphere of Venus). Это обсуждение удлинения острых концов серпа Венеры, основанное отчасти на наблюдениях автора в 5-дюймовый искатель «большого экваториального» телескопа в обсерватории Холстеда в Принстоне. Возможно, молодому Расселу пока опасались доверять большие телескопы в Принстоне. Суть анализа верна по нынешним стандартам. Рассел сделал вывод, что отражение солнечного света не влияет на рост серпа и что причину нужно искать в рассеивании солнечного света: «…атмосфера Венеры, как и наша, содержит какие-то взвешенные частицы пыли или тумана, и…то, что мы видим, – это верхняя часть этой туманной атмосферы, освещенной лучами, которые прошли рядом с поверхностью планеты». Далее он говорит, что видимая поверхность может быть плотным слоем облаков. Он вычислил, что толщина слоя тумана составляет около 1 км над тем, что мы бы сейчас назвали главным облачным слоем, – величина, которая как раз соответствует фотографии лимба, сделанной космическим аппаратом «Маринер-10». Рассел думал, основываясь на исследованиях других ученых, что имеются спектроскопические доказательства присутствия водяного пара и водорода в тонкой атмосфере Венеры. Но основная часть его рассуждений прошла проверку временем.
Было объявлено об открытии Фебы, самого удаленного спутника Сатурна, сделанном Уильямом Пикерингом, и Эндрю Дуглас из обсерватории Лоуэлла опубликовал наблюдения, позволившие ему заключить, что период вращения Юпитера-3 на 1 час больше периода его обращения; при этом он ошибся как раз на 1 час.
Другие ученые, которые оценивали периоды вращения, мало чего добились. Например, был такой Лео Бреннер, который проводил наблюдения в обсерватории Манора в местечке под названием Люссинпикколо. Бреннер жестко критиковал оценку периода вращения Венеры, произведенную Персивалем Лоуэллом. Сам Бреннер сравнил два рисунка Венеры в белом свете, сделанные двумя разными людьми с разницей в четыре года, по которым он вывел, что период вращения составляет 23 часа 57 минут 36,37728 секунды, что, по его словам, соответствовало его собственным «самым надежным рисункам». Считая так, Бреннер не понимал, как все еще могут быть сторонники периода вращения в 224,7 сут., и сделал вывод, что «неопытный наблюдатель, неподходящий телескоп, неудачно выбранный окуляр, очень малый диаметр планеты, недостаточное увеличение и низкое склонение – все вместе объясняло своеобразные рисунки мистера Лоуэлла». Истина, конечно, находится не между крайностями Лоуэлла и Бреннера, а скорее, на другом конце шкалы со знаком минус, обратный период, равный 243 суткам.
