Луч света, преломляясь в различных слоях атмосферы, описывает в ней сложную кривую и попадает в глаз наблюдателя не по тому направлению, по которому шел до атмосферы. Поэтому видимые положения светил не совпадают с их истинным расположением на небе. Это явление называется рефракцией. Оно искажает форму небесных светил, их размеры и цвет — вспомните вид Солнца у горизонта.

Луч света частично поглощается в атмосфере, и светила выглядят менее яркими, чем за пределами атмосферы.

Ко многим лучам земная атмосфера совершенно непрозрачна. На рисунке изображены два «окна» прозрачности, через которые нам приходится наблюдать вселенную. Одно из ннх расположено в области видимых лучей спектра, другое — в диапазоне радиоволн длиной от 1,25 см до 30 м.

Постоянные воздушные токи сильно портят изображения светил и мешают применять очень большие увеличения. Вам, конечно, приходилось видеть, как колышется воздух в жаркий день над полотном железной дороги или раскаленной железной крышей. Подобное движение воздуха в телескопах видно всегда, причем чем больше увеличение, даваемое телескопом, тем заметнее воздушные токи. В современных телескопах можно было бы употреблять окуляры, дающие увеличения в тысячи и десятки тысяч раз, но, как правило, фактически применяемое увеличение не превосходит 900 раз. Красивое мерцание звезд, при котором наиболее яркие из них переливаются всеми цветами радуги, — большая помеха для астрономов.

Выход может быть только один — создание заатмосферных обсерваторий.

Никто уже теперь не скажет, что это утопия. Новые небесные тела, созданные человеком, уже давно совершают свои полеты вокруг Земли.

Недалеко время, когда на спутниках, подобных этим, но неизмеримо более совершенных, будут широко ставить и астрономические исследования. Эти спутники могут быть и спутниками Земли и спутниками других изучаемых тел, могут быть автоматическими и с человеком на борту.

Все несущиеся вокруг Земли тела будут иметь по отношению к ней одинаковые ускорения. Поэтому возникнет состояние динамической невесомости — и строители и стройматериалы потеряют вес. Земля будет продолжать их притягивать, и в этом смысле вес как притяжение Земли сохранится. Но вес как давление на опору исчезнет, так как любая опора в описываемом положении будет двигаться вокруг Земли с тем же ускорением, что и тело, на нее опирающееся. Все это, конечно, сильно облегчит постройку обсерватории.

И вот она уже готова. Никто не мешает нашей мысли, опередив время, побывать на заатмосферной обсерватории. Мы в одном из двух главных залов этого необычного научного учреждения.

Над нами купол обсерватории. Он сделан из такого прозрачного, но прочного материала, что кажется, будто купола нет вовсе и над нами совершенно черная бездна мирового пространства. В ней разбросаны тысячи звезд — гораздо больше, чем видно с поверхности Земли. И все они, не мерцая, светят ровно и спокойно. Отлично заметны цвета ярких звезд: радужные переливы у звезд за границами атмосферы отсутствуют.

То здесь, то там среди звездной россыпи четко виднеются туманные пятнышки — это далекие звездные скопления и туманности. Блестящей резко бросающейся в глаза серебристой полосой сияет Млечный Путь. Ослепительно ярко блестят Венера, Юпитер и Марс. Почти не уступают им в блеске Меркурий и Сатурн. Даже Уран можно легко рассмотреть без бинокля. А над всем безраздельно царствует Луна — такая яркая, что смотреть на нее, не защитив глаза темным фильтром, нельзя.

Зато заатмосферное небо лишено того, чем богато небо Земли — «падающих звезд» Их здесь не увидишь, и крошечные метеорные тела дают знать о себе только в случае прямого столкновения с ними.

Но самое удивительное нас ждет во втором зале, обращенном в этот момент к Земле. Исполинским «живым» глобусом, движущимся на фоне звезд, кажется наша планета. Мы понимаем, что это движение Земли — обман чувств. На самом деле стремительно несется вокруг Земли заатмосферная обсерватория.

Вот из-за края Земли показалось Солнце. Мы привыкли, что с восходом Солнца исчезают звезды. Но за пределами атмосферы все не так, как на поверхности Земли. Нет воздуха, который сильно рассеивает солнечные лучи и создает яркий голубой фон чистого дневного неба. За границами атмосферы небо всегда черно, и рядом с Солнцем видны даже самые слабо светящиеся из звезд. Удивительная картина, для которой даже трудно подобрать подходящее название —то ли это «солнечная ночь», то ли «звездный день»!

Два рефлектора, установленных в противопоножных залах обсерватории, поражают нас своими размерами. Поперечники их зеркал равны 20 м. Но это далеко не предел. В условиях полной невесомости можно сравнительно легко построить и еще более крупные инструменты.

В отлнчие от земных телескопов конструкция за атмосферных рефлекторов сильно упрощена: нет тяжелых противовесов — непременной части установки каждого земного телескопа. Тут неуместны заботы о прогибе трубы и оси инструмента — их нет. Но возникает новая трудность: надо обеспечить устойчивое наведение инструмента на данный небесный объект.

На Земле эта задача решается сравнительно просто: наша планета достаточно прочное, устойчивое основание для телескопа. На заатмосферной обсерватории — совсем другое дело. Масса обсерватории так невелика, что любое перемещение людей или каких-нибудь предметов внутри обсерватории тотчас отзовется на положении телескопа в пространстве. В таком случае изображение светила в телескопе будет дрожать, прыгать с места на место, н вести научные исследования станет невозможно.

На Земле телескопы снабжены часовым механизмом, который поворачивает телескоп вслед за уходящей из поля зрения (из-за суточного вращения Земли) звездой. На заатмосферной обсерватории такой механизм недостаточен. Даже если привести обсерваторию в равномерное вращение вокруг некоторой оси и с помощью механизма вращать телескоп в ту же сторону, то сохранятся толчки от перемещений тел внутри обсерватории — толчкн, ощутимые при телескопических наблюдениях. Как от них избавиться?

В телескопах, которые мы сейчас рассматриваем, имеется особое «следящее» устройство. Луч от звезды падает на фотоэлемент, соединенный с механизмами, которые могут поворачивать телескоп вокруг любой из осей. Если при толчке телескопа он слегка сместится и луч звезды изменит свое направление относительно фотоэлемента, немедленно сработает специальное реле, которое вернет телескоп в исходное положение. Благодаря «следящему» устройству прн наблюдениях в телескоп интересующая нас звезда всегда видна в одной н той же точке поля зрения.

В гигантских заатмосферных телескопах можно применять любые увеличения. При увеличении в 50 тыс. раз на Луне стали легко заметными предметы с поперечником в 25 м, а иа Марсе — с поперечником около 300 м! Наблюдения солнечной короны и протуберанцев превратились в сравнительно простое дело.

«Погода» осталась внизу, в атмосфере, а здесь, в районе заатмосферной обсерватории, небо всегда идеально чисто.

Заатмосферные телескопы смогут беспрепятственно воспринимать все излучения небесных тел — от гамма-лучей до радиоволн. Вот почему на заатмосферных обсерваториях установят мощные радиотелескопы, а также, возможно, специальные приемники ультрафиолетового излучения небесных тел. Перед человечеством раскроется «ультрафиолетовое небо» и «радионебо» — иначе говоря, оптические «разрезы» вселенной в разных длинах волн.