Когда вы слышите словосочетание «научная фотография», что первое приходит вам в голову? Снимки спутников, макросъемка микроскопических элементов, подводные кадры или рентгеновские изображения уникальных процессов? Подробнее о видах научной съёмки прошлого и знаковых кадрах в науке читайте в нашем материале.
Научные кадры – это снимки, которые помогают в процессе исследования. Их основная функция – фиксировать наблюдаемое явление или объект. По сути, фотография использовалась для работы над научными проблемами практически с момента ее изобретения. Впервые об изобретении фотографии было официально объявлено на совместном заседании Академии наук и Академии изящных искусств в Париже 1839 году. Директор парижской обсерватории Ф. Араго рекомендовал ученым воспользоваться изобретением для уточнения уже имеющихся данных, фотометрии небесных тел и регистрации различных линий в солнечном спектре. Идею использования фотографии в науке поддержал и французский химик Гей-Люссак. Первое, что предстояло сделать фотографии – внести точность в исследования предыдущих лет. Первопроходцами стали астрономы и ученые, работающие с микроскопом.
Микромир и микрофотография
Первым шагом на пути к научной фотографии стала съемка микромира. Микрофотография – это сверхкрупное изображение крошечных элементов. Точных сведений о первой микрофотографии нет. Однако Тальбот и Дж. Рид смогли приспособить процесс калотипии (печати на специальной бумаге) для работы с «солнечным микроскопом». В 1839 году на выставке первых фотоснимков Тальбот представил свои микрофотографии стружки и крыла насекомого. Следом парижский врач Альфред Донне продемонстрировал Академии глаз мухи, снятый под микроскопом. В 1843 году началась работа над атласом микроскопической анатомии. Наиболее знаменитые работы – гравюры Уде. Микрофотография достаточно быстро разошлась по разным странам.
С повышением светочувствительности фотографической эмульсии, специалисты уже могли делать снимки при искусственном освещении. В 1866 году появляется первый привычный нашему представлению фотографический микроскоп. Следующим шагом стал электронный микроскоп, появившийся в 1931 году благодаря Э. Руски и М. Ноллу. Преимущество достигалось за счет двуступенчатого увеличения магнитных линз. В начале были определенные сложности, связанные с уничтожением исследуемого препарата под воздействием мощного электронного пучка, однако уже в 1934 удалось получить первую микрофотография корня росянки. Спустя год ученые сфотографировали крылья бабочки.
В 1937 году Мортоном были опубликованы первые снимки бактерий, а в 1940-е в объектив ученых попали вирусы. Конечно, совершенствовалась не только техника, но и работа со съемочными материалами. Так, например, срезы стали делать точнее, а иногда производили металлизацию исследуемых препаратов тяжелыми атомами для контрастности. Отдельные атомы были сфотографированы А. Крю в 1970 г. с помощью растрового просвечивающего электронного микроскопа.
Уильям Генри Фокс Тальбот. Микрофотография. Крылья бабочки 1839−1840
Медицина и классическая съемка
Все началось в психиатрической лечебнице в Англии в 1852 году. Ее директор Г. Даймонд в научных целях фотографировал пациентов в состоянии нервного возбуждения. Параллельно в Германии хирург Ф. Берендвел вел фотографический архив своей практики. Это опеределило основные направления научных снимков в медицине. В 1860 врачи запечатлели гортань, в 1861 году специалисты зафиксировали изменения нервной системы, в 1864 – кожные заболевания. В 1882 году У. Джекман и Дж. Уэбстер в Лондоне сфотографировали сетчатку человеческого глаза, вершиной научной съёмки в медицине того времени стали снимки, сделанные в процессе эндоскопии в 1890 году. В 1965 году Л. Нильсон сделал первое фото человеческого эмбриона in vivo.
Рентгеновские снимки и ИК-излучение
В 1895 году были открыты рентгеновские лучи. Рентгенограммы набрали большую популярность, просвечивали совершенно разные объекты. Время экспозиции составляло от 15 минут до часа, однако всего за три года его удалось значительно сократить. Фотография вкупе с рентгеновским излучением помогла ученым получить информацию о структуре веществ. В 1912 году появились снимки дифракции лучей на кристаллах медного купороса.
Инфракрасное излучение было известно до появления фотографии, однако термография появилась лишь практически спустя столетие. Сегодня этот способ и ИК-фотография активно используются для изучения поверхности Земли с самолета и спутников, а также в микроскопии, медицине, спектроскопии и ботанике.
«Фотография -51», которая запечатлела структуру ДНК
Съемка небесных тел
В 1840 году Дж. Дрейпер получил первый качественный дагерротип Луны. С помощью линзы и гелиостата он сфокусировал лунные лучи на пластине и спустя полчаса получил отчетливое изображение. В 1842 году Драйпер получил снимок солнечного спектра, который считается первым проникновением в недоступную для человеческого зрения область науки, а именно – инфракрасный и ультрафиолетовый диапазоны. На фото это стало заметным благодаря темным линиям в диапазонах спектра. Качество снимков улучшилось с изобретением мокроколлодионного процесса. Коллоидальные пластинки, например, использовали для измерений двойных звезд. Делару даже рискнул применить их для фиксации солнечного затмения в 1860 году. Следующим шагом стали желатиновые пластинки. Следом изобрели первый фотографический объектив. С появлением сухих бромжелатиновых пластинок звездное небо стали снимать регулярно.
Подводный мир
В 1893 году Л. Бутан у побережья Французской Ривьеры впервые смог заглянуть под воду и зафиксировать увиденное. На становление глубоководной фотографии также повлияли У. Юинг, достигший глубины 5000 м, Дж. Айзекс, сделавший снимки ценные для морской биологии, и Г. Эджертон, создавший лампу-вспышку и ультрозвуковой локатор, наводящие резкость под водой.
Ядерная физика
Когда фотоаппарат установили в камере Вильсона, он стал фиксировать следы заряженных частиц, проходящих через пересыщенный пар. Камера Вильсона – это детектор треков быстрых заряженных частиц, где ионы выполняют роль зародышей водяных капель в переохлажденном перенасыщенном паре. Именно здесь было обнаружено искривление альфа-лучей в магнитном поле, а также искусственное превращение элементов и оже-эффект. Позже камера Вильсона сменилась пузырьковой камерой, устройством для фиксации следов быстрых заряженных частиц путем вскипания перегретой жидкости вдоль траектории частицы. Однако и здесь был установлен фотоаппарат, срабатывающий вместе со вспышкой при прохождении частиц через камеру.
Сегодня научная фотосъемка связана с новыми «умными» технологиями, которые дают уникальные возможности. Однако важно понимать, что фиксация происходящего – это еще не научное открытие. Яркий тому пример – знаменитая «Фотография -51», которая запечатлела структуру ДНК. Правильно прочитать снимок долгое время не могли, пока Джеймс Уотсон не заметил, что изображение похоже на двойную спираль. Умение разгадать и интерпретировать – вот на чем строятся научные открытия. Техническое оснащение может дать лишь материал для анализа.
Подготовлено с опорой на текст «Краткая история научной фотографии» Дж. Дариуса
Источники по теме:
Краткая история научной фотографии
Сделайте нам красиво. И научно. Руководство пользователя. Краткий гид по научной фотографии
Фотография как инструмент исследования
Фото на странице: Patrick Hendry / Фотобанк Unsplash
