Луч света, приходящий к нам от далеких звезд, — основной источник отечественных знаний о них. Разложенный призмой спектроскопа в многоцветную полосу, испещренную чёрными линиями, он разрешает делать серьёзные выводы о химическом составе, движении и физическом состоянии далеких небесных тел, каковые кроме того в сильнейшие телескопы видны лишь как светящиеся точки.
В данной увлекательнейшей области астрономии особенное значение имеют труды великого русского ученого Аристарха Аполлоновича Белопольского.
Белопольский появился в 1854 г. в Москве. Еще в юные годы он увлекался природой: его интересовали и звездное небо, и камни на Земле, и животные, и растения. Он увлекался кроме этого музыкой и художественной литературой. Любовь к книгам сочеталась у него с любовью к физическому труду — он рано обучился конструировать и мастерить разнообразные механизмы.
А. А. Белопольский. (Картина Л. Г. Ройтера.)
По окончании гимназии Аристарх Аполлонович поступил на физ-мат МГУ, где слушал лекции наибольших русских ученых — Ф. А. Бредихина по астрономии и А. Г. Столетова по физике. Тогда он еще не думал о деятельности ученого. Он предполагал изучить математические науки, дабы стать инженером. Но конкретно увлечение техникой привело Аристарха Аполлоновича к астрономии. Бредихин пригласил его трудиться механиком на обсерватории. Появлявшись в тесном общении с этими учеными, как Бредихин и Цераский, юный студент еще больше заинтересовался астрономией и по окончании университета стал научным работником обсерватории.
За одиннадцать лет работы на Столичной обсерватории Аристарх Аполлонович стал большим ученым. Он занимался разными вопросами, но самая большая его работа этого периода посвящена изучению вращения Солнца. По сделанным им бессчётным фотографиям перемещения солнечных пятен на поверхности Солнца Аристарх Аполлонович уточнил закон трансформации скорости вращения Солнца на различных широтах. Оказалось, что на солнечном экваторе вращение происходит стремительнее, а по мере удаления от экватора — медленнее. Было как мы знаем, что жёсткое, однородное тело так вращаться не имеет возможности. Исходя из этого Белопольский сделал вывод, что Солнце складывается из газов разной температуры и разной плотности.
В 1888 г. Аристарх Аполлонович перешел на Пулковскую обсерваторию. Тут он трудился непрерывно сорок шесть лет — до самой смерти. В Пулкове он занимался спектральными изучениями, принесшими ему мировую славу.
фотография и Спектральный анализ пришли на помощь астрономии в начале второй половины XIX в. Они стали базой новой области астрономии — астрофизики. Ее пионерами, заложившими фундамент изучения физической природы небесных тел, были выдающиеся ученые: Хёггинс (1824—1910) и Локьер (1836— 1920) в Англии, Жансен (1824—1907) во Франции, Секки (1818—1878) в Италии, Фогель (1842—1907) в Германии, Бредихин (1831 — 1904) в РФ. Белопольский был их открывателем новых и достойным продолжателем дорог в науке.
В соединении фотографии и спектрального анализа Белопольский отыскал могучего союзника. Взяв в собственный ведение громадный 76-сантиметровый Пулковский телескоп, Аристарх Аполлонович приспособил к нему сконструированный им спектрограф — прибор для фотографирования спектров. В будущем он шепетильно продумывал и совершенствовал конструкции использовавшихся им приспособлений и приборов.
Еще до начала астрофизических изучений Аристарха Аполлоновича было известно: в случае, если в спектре какого-либо небесного тела, к примеру далекой звезды, отмечается смещение спектральных линий к фиолетовому финишу, то звезда движется по направлению к нам; в случае, если, напротив, увидено смещение линий к красному финишу, то это значит, что звезда удаляется от нас. Это явление именуется принципом Допплера, по имени австрийского физика, в свое время высказавшего это положение.
Принцип Допплера помог Белопольскому найти перемещения многих небесных тел в сторону приближения к нам либо удаления от нас (так именуемое перемещение по лучу зрения). Ему же в собственности заслуга применения принципа Допплера для ответа наиболее значимых научных вопросов. Особое значение имели его изучения переменных звезд типа цефеид.
Переменные звезды в далеком прошлом уже завлекали к себе внимание астрологов. Обстоятельство трансформации блеска у переменных звезд типа Алголя была уже известна. Эти звезды — спектрально-двойные, т. е. являются звездные пары, где спутник и главная звезда или находятся так близко друг от друга, или так удалены от нас, что и в том и другом случае ни в какой телескоп их двойственность найти нереально. Наряду с этим основная ее спутник и звезда иногда затмевают друг друга, чем и вызывается изменение блеска, а в собственном перемещении по орбитам они то приближаются к нам, то удаляются от нас, чем и вызывается смещение линий спектра к фиолетовому либо к красному финишу.
Белопольский открыл, что трансформации блеска цефеид происходят в соответствии с их перемещением по лучу зрения. Это перемещение обнаруживается по смещению линий в спектре. Так, эти звезды то приближаются, то удаляются от нас. Аристарх Аполлонович сначала высказал предположение, что цефеиды — это спектрально-двойные звезды, подобные звездам типа Алголя. Но в предстоящих его изучениях было узнано, что тайная цефеид сложнее и не может быть растолкована их «двойственностью».
На основании изучений Белопольского второй превосходный русский ученый — физик Н. А. Умов (1846—1915)—сказал, что цефеиды не двойные звезды, а одиночные, но размеры их не постоянны. Они «пульсируют»: иногда то увеличиваются, то сжимаются под влиянием внутренних физических обстоятельств. В то время, когда звезда расширяется, ее поверхность приближается к нам, приводя к смещению линии спектра к фиолетовому финишу. При сжатии звезды происходит обратное явление. С сжатиями и расширениями звезды связаны трансформации ее температуры и блеска.
Посредством принципа Допплера Аристарх Аполлонович Белопольский решал и другие заддчи. В свое время на основании математических расчетов ученые высказали предположение, что кольцо Сатурна не может быть целым, а должно складываться из множества небольших тел. Белопольский решил спектральными наблюдениями проверить выводы математиков. Измерив смещения линий в спектре более родных и более далеких к планете частей кольца, он убедился, что кольцо вращается так, как может вращаться лишь тело, не имеющее целой массы: родные части кольца вращаются стремительнее, более далекие медленнее. А это значит, что кольцо складывается из множества небольших тел.
В один момент с Белопольским это открытие сделали американский астролог Килер и французский астролог Деландр.
Так, используя принцип Допплера, Белопольский достиг превосходных научных удач. Но принцип Допплера по отношению к световым колебаниям еще не был проверен опытами в лаборатории. Большая часть ученых по большому счету вычисляло такую диагностику неосуществимой: смещение спектральных линий небесных тел вызывается их перемещением с огромными скоростями, каковые нереально воспроизвести в лаборатории. Казалось, нечего было и грезить об умелой проверке. Но без нее многие ученые сомневались, возможно ли по смещению линий в спектре делать выводы о приближении либо удалении от нас небесных тел.
Аристарх Аполлонович Белопольский сочетал в себе искусного изобретателя и глубокого теоретика и конструктора. Это и помогло ему совершить испытания, совсем подтвердившие принцип Допплера, а значит, и правильность взятых с его помощью астрономических выводов.
Он выстроил прибор, в котором луч солнечного света по окончании многократного отражения от нескольких зеркал, вращающихся навстречу одно второму, попадал в щель спектрографа, а оттуда на фотографическую пластинку. Отражение света от движущихся зеркал должно было дать тот же эффект — в смысле смещения линий спектра — как если бы перемещался сам источник света (в этом случае Солнце). Так конкретно и случилось, и принцип Допплера был обоснован опытом.
Многие труды Аристарха Аполлоновича посвящены спектральным изучениям новых звезд, вспыхивавших в конце XIX и первой четверти XX в., определению времени Венеры и вращения юпитера, другим вопросам и изучению комет.
В Пулкове Белопольский до последних дней продолжал начатые еще в Москве изучения вращения Солнца. Аристарх Аполлонович посредством спектрографа и на основании принципа Допплера выяснил удаление и приближение отдельных точек солнечной поверхности. Этим он подтвердил собственные прошлые выводы о замедлении вращения Солнца от экватора к полюсам (вблизи полюсов период вращения Солнца доходит до 34 дней, в то время как на экваторе он образовывает всего 25 дней) и подметил кроме этого, что вращение Солнца по большому счету со временем пара замедляется.
Всех печатных научных работ Белопольского более двухсот семидесяти.
В 1900 г. Аристарх Аполлонович стал академиком. С 1917 по 1919 г. он был директором Пулковской обсерватории. В то время, когда совершилась Великая Октябрьская революция, он был уже в преклонном возрасте. Но это не помешало ему с юношеской энергией учавствовать в создании советской науки. Практически в 80-летнем возрасте Белопольский неутомимо трудился в составе экспедиции, выбиравшей место для постройки громадной астрофизической обсерватории на юге нашей страны. Погиб Белопольский в 1934 г.
Всю собственную жизнь Аристарх Аполлонович провел в напряженном труде. Он сам создавал инструменты, с которыми трудился. Пара поколений астрологов обучалось у Белопольского.
Аристарх Аполлонович принадлежал к числу передовых ученых-материалистов, каковые думали, что в природе нет неразрешимых задач, и смело искали и обнаружили новые пути для проникновения в далекие глубины Вселенной.