В каждом астрофизическом и, в особенности, астроспектроскопическом исследовании большую роль играют вспомогательные, а иногда даже и самостоятельные физические эксперименты. Подобное сочетание астрономических наблюдений с лабораторными физическими и даже химическими исследованиями является традицией для пулковской спектроскопической школы. В работах А. А. Белопольского физические опыты и исследования инструментов были весьма многочисленны и разнообразны. При постановке этих исследований А. А. Белопольскому всегда удавалось достичь наивысшей для данных условий опыта точности.

[1] В этой работе излагается результат весьма тонкого эксперимента, который был произведён А. А. Белопольским с целью объяснения особенностей, наблюдаемых в осевом вращении Солнца, а также и циркуляции вещества на его поверхности. Эта работа была навеяна исследованиями по гидродинамике, которые опубликовал Н. Е. Жуковский.

В результате опыта было получено, что угловые скорости вращения уменьшаются с широтой до φ = 55°, а скорости по меридианам, наоборот, возрастают до тех же широт. Этот результат был аналогичным тому, который был получен и для Солнца. Однако, как видно из последних замечаний в его статье, А. А. Белопольский был далёк от мысли о полной тождественности явлений, наблюдаемых на Солнце и в жидкой сфере, и подчёркивал лишь некоторую аналогию в наблюдаемых движениях.

[2] Приводятся результаты применения визуального 30-дюймового (76-сантиметрового) рефрактора для спектрографических исследований. В связи с этим по диаметрам кружков на спектрограммах более полно изучена хроматическая кривая объектива. Оказалось, что наблюдениям практически доступны лишь звёзды до 3^m,5. Этот предел ниже того, которого можно было бы ожидать по сравнению с результатами, полученными со спектрографом на нормальном астрографе. Однако в дни с хорошей прозрачностью можно снимать и более слабые звёзды.

[3] В работе приводится отчёт о применении специальной двухкомпонентной афокальной линзы для перехода от визуальной к фотографической ахроматизации при работе с тем же 30-дюймовым объективом. Применение подобных линз в девяностых годах XIX в. было существенным новшеством и давало возможность одновременного фотографирования более широкого участка спектра при наблюдении звёзд. Кроме того, при применении линзы изображения звёзд были отчётливо видны на щели, что представляет большое удобство при работе.

[4] В этой работе описано знаменитое исследование А. А. Белопольского, посвящённое проверке правильности применения принципа Допплера к свету. Поясним идею эксперимента Белопольского с помощью рис. 1 и 2 (по Г. С. Ландсбергу).

Представим себе два параллельных зеркала А н В (рис. 1). Пусть между ними на расстоянии l от каждого расположен источник света S. Его изображение в зеркале B будет расположено в точке S' на расстоянии 2l от источника. Изображение точки S' (как источника) в зеркале А будет находиться в точке S" на расстоянии 4l от источника S. Изображение точки S" (как источника) в зеркале B будет находиться в точке S''' на расстоянии 6l от источника S и т. д. Следовательно, п-е изображение будет находиться на расстоянии 2nl. Если двигать зеркала, то l будет переменным, и изображение светящейся точки S будет перемещаться.

Скорость этого перемещения равна 2n dl/dt и при сближении или удалении зеркал друг от друга будет менять знак ². Таким образам, наблюдая отражения, можно значительно повысить видимую скорость источника света и тем самым сделать заметными допплеровские смещения спектральных линий даже при работе с инструментами, имеющими умеренную дисперсию. Сближение или удаление зеркала А. А. Белопольский осуществил остроумным способом, изображённым на рис. 2. Были использованы два мельнич ных колеса с зеркалами в виде лопастей.

Колёса помещались па параллельных осях, но в вертикальной плоскости были несколько смещены относительно друг друга. Луч от источника S после многих отражений от зеркальных лопастей попадал на щель спектрографа. Колёса приводились во вращение моторами, так что непрерывно одна пара зеркальных лопастей сменяла другую. Колёса могли вращаться навстречу друг другу или наоборот, что соответствовало изменению знака скорости и, следовательно, сближению или раздвижению спектральных линий. С помощью этого прибора и трёхпризменного спектрографа удалось получить вполне измеримые смещения спектральных линий. Источником света служило Солнце. В результате опыта впервые в истории науки была доказана применимость принципа Допплера к свету. Несколькими годами позднее с аналогичной установкой опыт был повторён также в России Голицыным н Виллипом, но в качестве спектрального аппарата применялся эшелон Майкельсона. Результаты полностью подтвердили более ранние исследования А. А. Белопольского. Согласие данных опыта с теорией у Белопольского и Голицына достигало 5 %, что очень хорошо для таких сложных экспериментов.

[5] В работе изложен метод контрастной перепечатки негативов спектрограмм, позволяющий рассмотреть более слабые детали, обычно ускользающие от внимания наблюдателя. Этот метод в спектральном анализе был незаслуженно забыт астрофизиками, а между тем его эффективность была доказана А. А. Белопольским. Пользуясь этим методом он, в частности, открыл наличие линий азота (NII) в спектре нестационарной звезды Р Лебедя.

[6] В работе приводятся результаты испытания пулковского спектрографа № III. Эта работа является прекрасным примером того, как надо испытывать подобную аппаратуру до её использования в программных наблюдениях. В настоящее время испытания спектрографов производятся в основном подобным же образом.

[7] Это исследование свечения гейслеровых трубок с водородом, гелием, а также и углеводородами (метан, бензол и т.д.) было предпринято в связи с тем, что астрофизикам в то время ещё не удавалось расшифровать спектры кометных голов и хвостов. Для эксперимента А. А. Белопольский специально сконструировал светосильный спектрограф, что дало возможность работать с меньшими экспозициями (до 1 минуты). Результаты изучения полученных спектров были использованы при расшифровке кометных спектров. Эта работа является примером весьма плодотворной и необходимой связи в работе физиков-спектроскопистов и астроспектроскопистов. Термин “второй спектр водорода” (или “вторая серия”) позднее был оставлен, ибо этот спектр оказался вызванным молекулами H₂ и, вероятно, гелием, присутствовавшим в разрядной трубке в качестве примеси к водороду.

¹ Комментарии к “Избранным работам” расположены по отделам, а внутри каждого отдела – по номерам примечаний, указанным в квадратных скобках.

² Для уточнения в выражение для скорости необходимо ввести ещё и косинус угла падения лучей.