Позже оказалось, что наблюдения и зарисовки годятся для точных измерений лишь в том случае, если объект удален не более чем на сотню парсеков. Благо в 1837 г., как раз тогда, когда начались серьезные исследования в этой области, француз Луи Дагер изобрел фотографию, и с конца XIX в. астрономы активно стали использовать в своей работе фотосъемку.
Определение расстояний до далеких светил, ставшее возможным только благодаря открытию метода параллакса, позволило оценить яркость звезд и убедиться, что это такие же тела, как Солнце. Более того, с помощью найденных величин астрономы смогли составить объемные карты звездного неба в окрестностях Солнца. Так космос стал немного ближе и понятнее.
Спектральный анализ, закон Доплера и открытие гелия
До начала XIX в. считалось, что изучать звезды «изнутри» невозможно. Величина, скорость вращения, даже удаленность от Земли — это пожалуйста, а вот состав на химическом уровне — ни в коем случае. Ведь звезду не принесешь в лабораторию на обследование. А между тем еще в XVII в. было открыто явление, которое очень помогло бы в этом деле. Речь идет о дисперсии света, обнаруженной английским физиком Исааком Ньютоном в 1666 г. Именно Ньютон первым заметил, что звезды в телескопе с линзовым объективом выглядят многоцветными, и решил понаблюдать, как ведет себя луч, проходя через линзу. Как оказалось, световой поток, направляемый через круглое либо прямоугольное отверстие на линзу, преломляется, раскладывается на отдельные волны и отображается на экране в виде радужного спектра. Причем каждому цвету соответствует «собственная» длина волны, а та, в свою очередь, указывает на угол преломления луча.
О том, что разложение звездного света позволит определять состав небесных тел, впервые догадался британский ученый Уильям Хайд Волластон (1766–1828). В 1802 г. он диспергировал солнечные лучи и заметил на спектре странные черные полоски. Затем этот опыт повторил немецкий оптик Йозеф фон Фраунгофер (1787–1826) — правда, уже со специальным прибором ― спектрометром, сконструированным собственноручно на основе системы призм и измерительной шкалы. Теперь на спектре проявилось еще больше «лишних» полосок.
Разобраться, что к чему, удалось только в середине столетия. Первый шаг к разгадке сделал австрийский физик Кристиан Доплер (1803–1853), причем не в лаборатории, а… на рыбалке. Доплер смотрел, как от поплавка, покачивающегося на воде, кругами расходятся волны, и вдруг подумал: если частота этих волн с удалением от поплавка уменьшается, а длина увеличивается, значит, со световыми волнами должно происходить то же самое! Эксперимента ради ученый разместил поплавок между двух лодок и потянул к одной из них — в направлении движения круги стали чаще (вода словно собралась в «мелкие складки»), а с другой стороны заметно поредели. Из этого Доплер заключил: чем дальше от нас источник излучения либо звука, тем длиннее будет дошедшая до Земли световая/акустическая волна; следовательно, цвет, в котором мы видим звезды, определяется скоростью их отдаления либо приближения к Земле.