Открытие спектров в видимой области света стало началом изучения космических спектров. Далее исследователи двинулись в области более длинных и более коротких волн. Загадки открываемых спектров множились. Как показали швейцарский математик Бальмер и шведский физик Ридберг, длины волн отдельных линий подчиняются простым числовым соотношениям. Эта загадка была решена, лишь когда физики построили правильную модель атома. Линии, открытые Фраунгофером, повели учёных и внутрь крошечных атомов, и вдаль, к огромным звёздам.

Примечания для любопытных

Йозеф Фраунгофер (1787–1826) — знаменитый баварский оптик и механик. Открыл линии Фраунгофера и дифракцию Фраунгофера.

Принц Максимилиан (1756–1825) — принц Баварии (1799–1805), первый король Баварии Максимилиан I Иосиф (1806–1825).

Спектр (излучения) — зависимость интенсивности свечения объекта от длины волны. Спектр может быть линейчатым (состоящим из отдельных линий), полосатым (многочисленные линии сливаются в полосы) или сплошным (зависимость яркости объекта от длины волны представляет собой плавную линию), а для сложных объектов из нескольких компонент — сплошным с дополнительными тёмными и светлыми линиями.

Антони ван Левенгук (1632–1723) — знаменитый нидерландский натуралист, конструктор микроскопов, открывший мир микроорганизмов.

Роберт Бунзен (1811–1899) — известный немецкий химик-экспериментатор, вместе с Кирхгофом разработавший в 1860 году основы нового экспериментального метода — спектрального анализа.

Густав Кирхгоф (1824–1887) — знаменитый немецкий физик, родившийся в Кёнигсберге и оставивший след во многих областях физики. Основатель спектрального анализа.

Региомонтан (Иоганн Мюллер) (1436–1476) — выдающийся немецкий астроном, выходец из Кёнигсберга. Гений. Перевёл с греческого на латынь «Альмагест» Птолемея (100–170), заново рассчитал движения звёзд и планет, в 1474 году выпустил «Эфемериды» — первые напечатанные типографским способом астрономические таблицы, которые использовали Колумб, Васко да Гама и другие мореплаватели.

Огюст Конт (1798–1857) — выдающийся французский философ, основоположник социологии как самостоятельной науки.

Андерс Ангстрем (1814–1874) — известный шведский учёный-астрофизик, один из основателей спектрального анализа. Изучил 1000 спектральных линий. В 1862 году обнаружил водород на Солнце. Его именем названа единица «ангстрем» — одна десятимиллионная доля миллиметра.

Анджело Пьетро Секки (1818–1878) — выдающийся итальянский астроном, священник, директор обсерватории Папского Григорианского университета. Пионер звёздной спектроскопии.

Камертон — металлический инструмент в виде двузубой вилки для воспроизведения определённой частоты звука. Камертон изобрёл английский музыкант Джон Шор в 1711 году.

Уильям Хаггинс (1824–1910) — видный английский астроном, первым измеривший спектры многих космических объектов. Президент Королевского общества в 1900–1905 годах.

Маргарет Хаггинс (1848–1915) — ирландский астроном-спектроскопист, супруга Уильяма Хаггинса.

Кошачий Глаз — туманность в созвездии Дракона на расстоянии 3300 световых лет от Земли. Образована взрывом звезды 1000 лет назад (начало расширения для земного наблюдателя; в реальности взрыв произошёл 3300 + 1000 = 4300 лет назад).

Туманность Андромеды — ближайшая к нашей Галактике спиральная галактика. Движется к нам со скоростью 110 км в секунду и столкнётся с Млечным Путём через 4 миллиарда лет. Только не надо паниковать — время у нас ещё есть!

Сказка о первом радиоприёмнике и физике Герце

За семейным столом сидел новый гость — высокий мужчина со спокойным лицом. Галатея выждала удобную минуту и спросила его:

— Дядя Джерри, а вы знаете какую-нибудь сказку?

Джерри усмехнулся и сказал:

— Я наслышан про коварные обычаи этого дома: кто сюда войдёт, без сказки живым не выйдет. Причем сказки нужны не обычные волшебные, а особенные — научные.

Галатея, как истинная принцесса, уверенно воскликнула:

— Тогда вы наверняка приготовили какую-нибудь историю! Вы же хотите выйти отсюда живым!

Джерри кивнул:

— Я готов рассказать вам историю про первый радиоприёмник. Кто-нибудь знает, как он был устроен?

Галатея заерзала:

— Ой… радиотехника — это так сложно!

Дзинтара сказала одобрительно:

— Правильно, Джерри, заставь этих шалопаев шевелить мозгами!

Старший, Андрей, нахмурился и сказал:

— Первые приёмники были на специальных радиолампах. Их так и называли — ламповые приёмники.

Джерри покачал головой:

— Нет, первый радиоприёмник возник гораздо раньше радиоламп. Он выглядел… он выглядел как… чем объяснять, я его лучше соберу.

Мужчина порылся в карманах, достал кусок проволоки и пару металлических бусин. Он надел бусины на концы проволоки и согнул её кольцом — так, чтобы бусины располагались близко друг к другу, но не соприкасались.

— Вот таким был первый радиоприёмник в мире!

Галатея широко раскрыла глаза:

— И это всё? Ни транзисторов, ни этих конди… конденсаторов… ничего такого?

Андрей удивлённо спросил:

— И как же он работал без динамиков?

Галатея поддержала брата:

— Да, как этот приёмник пел и разговаривал?

Джерри усмехнулся:

— Этот радиоприёмник не пел, а искрил. Когда он ловил радиоволну, в контуре-кольце возникал электрический ток, и между этими близкими шариками проскакивала искра.

Галатея удивлённо протянула:

— Оказывается, радиотехника — это просто! Первым радиоприёмником был радиоискрильник…

Андрей спросил:

— А каким же тогда был первый радиопередатчик?

— Он был посложнее — в нём имелась батарея, пара катушек и конденсатор. При генерации радиоволны он тоже создавал искру между двумя более крупными шарами, включёнными в электрическую цепь. На радиоприёмнике, не связанном проводами с передатчиком, возникала искра в тот же момент, что и на передатчике. Это означало, что между ними возникла беспроводная связь, или радиосвязь.

— Всё-таки обычно радиоприёмники поют или говорят… — не унималась Галатея.

— Дальнейшие усовершенствования радиоприёмника были принципиально несложными: слабый ток в антенне усилили, сделав его регулятором движения сильного тока…

— Это как? — спросила Галатея.

— Слабый ток в антенне может включать и выключать сильный ток в другой цепи, тем самым радиосигнал будет управлять гораздо более мощным процессом, чем он сам. Ребёнок не может сам выкорчевать пень, зато может ключом зажигания завести трактор, который это сделает.

— Это понятно даже ребёнку! — заявила девочка.

— А сильный ток может делать сотни вещей, в том числе заставить мембрану динамика колебаться — вот усовершенствованный приёмник и зазвучал!

— В радиотехники, что ли, пойти, раз там всё так просто… — пробормотала Галатея.

— А кто сделал первый приёмник? — спросил Андрей.

Джерри откинулся на стуле и начал обо всём рассказывать по порядку:

— Великий шотландец Максвелл в 1865 году доказал с помощью математических уравнений, что должны существовать электромагнитные волны, вызываемые ускорением зарядов. Эти волны могут распространяться даже в пустоте и невидимы, но описываются теми же уравнениями, что и свет, являющийся колебанием электромагнитного поля более высокой частоты, а значит, электромагнитной волной с короткой длиной волны.

В 1879 году знаменитый физик Гельмгольц предложил своему ученику — двадцатидвухлетнему студенту Генриху Герцу — выбрать темой диссертации экспериментальное подтверждение теории Максвелла о существовании длинных электромагнитных волн, которые распространяются со скоростью света. После долгих раздумий Герц отказался от этой темы, выбрав задачу, которую он знал как решать.

— Как подтвердить теорию Максвелла, он не знал? — спросил Андрей.

— Да, Герц не понимал, какой прибор нужно сделать, чтобы поймать невидимые электромагнитные волны большой длины. Он полагал, что прибор будет сложным, это его пугало, и в итоге Герц защитил диссертацию по более понятной теме.

Прошло семь лет, Герц стал профессором в университете Карлсруэ. Однако настоящий учёный никогда не расстаётся с нерешённой проблемой. Как-то Герц заметил, что искры, вызываемые в контуре с источником энергии, неожиданно порождают слабые искры в соседнем контуре, который не связан с первым и не имеет источников энергии.

— Как этот приёмник из проволочного кольца? — указал Андрей на рамку.

— Да. Это наблюдение дало Герцу ключевую идею нового прибора, который мог доказать существование электромагнитных волн.

— Значит, его открытие было случайным? — протянула Галатея.

— Нет. Герц всегда помнил о проблеме, поставленной Гельмгольцем, и всегда, может и неосознанно, искал её решение. Возникновение искр во втором контуре было свидетельством электромагнитной связи между двумя контурами, но эту связь мог заметить лишь тот, кто её искал.

Герц создал простой генератор низкочастотных электромагнитных колебаний, излучавший электромагнитные волны с длиной волны в десятки сантиметров, и исключительно простой приёмник этих волн, который принимал сигнал на расстоянии трёх метров.