Как он сам говорил, ему хотелось разгадывать тайны физических, свойств и химического состава небесных светил и межзвездной материи. Иными словами, его влекла к себе астрофизика. Но любимой наукой он смог заняться только в 1893 году, когда Академия наук избрала его на должность астрофизика Пулковской обсерватории.
В этом же году Белопольский привез из-за границы и установил так называемый нормальный астрограф. С помощью нового инструмента он стал фотографировать спектры небесных тел и вскоре приобрел известность выдающегося спектроскописта.
Белопольский отличался колоссальной работоспособностью. Даже в преклонные годы он не тяготился работой, наблюдая на двух больших инструментах: рано утром — Солнце на спектрографе Литрова, вечером — звезды на 30-дюймовом рефракторе. Всю обработку наблюдений — измерения спектров и вычисления — он производил сам.
Белопольский часто говорил, что, когда стоит фотопластинка уже проявленная, сухая и годная к измерению, совсем забывается, сколько всяческого труда стоило ее получить. Бывало, зимними вечерами ученый экспонировал снимки в течение семи часов, но ни одной годной пластинки получить не удавалось. Особенную трудность доставляла Аристарху Аполлоновичу экспозиция беты Возничего вблизи меридиана. Ему приходилось подолгу лежать на спине на полу. А потом у него неделю болела шея.
На весь мир прославился Белопольский лабораторным доказательством принципа Допплера-Физо.
Теория говорила, что если источник света приближается, к наблюдателю, то число световых волн увеличивается по сравнению с тем случаем, когда источник света неподвижен. Иначе говоря, если источник света приближается, частота света как бы увеличивается, а длина волны уменьшается. Движение источника света будет отмечено положением линии в спектре.
При излучении света источником, движущимся к наблюдателю, линии должны быть двинуты в стороны коротковолновой части спектра. При движении источника от наблюдателя линии сдвинутся в обратную сторону.
Было давно известно, что подобное свойство присуще звуку. Тон свистка паровоза, удаляющегося от наблюдателя, становится более низким, и наоборот — повышается при приближении к наблюдателю.
Но обладает ли этим же свойством свет? Чтобы ответить на вопрос, надо было дать источнику света громадную скорость, сравнимую со скоростью движения источников света в межзвездном пространстве. Получить такую скорость в земных условиях было не так-то просто.
