История Гринвичской обсерватории
Со времени открытия Америки в конце XV века, когда дальние морские путешествия стали обычным делом, особую остроту приобрела проблема определения в море географических координат. Широта вычислялась сравнительно просто — по полуденной высоте Солнца или высоте Полярной звезды. Но чтобы найти долготу, равную разности местного времени в двух пунктах, необходимо было в течение всего путешествия знать время исходного пункта, например порта, откуда вышел корабль.
В начале XVII века Галилей указал, что определять долготу можно, наблюдая в зрительную трубу явления в системе открытых им спутников Юпитера. Однако такие наблюдения на качающемся корабле проводить очень трудно. Вскоре был предложен другой метод. Наблюдатель определял положение Луны на небе, измеряя ее угловое расстояние от одной или нескольких ярких звезд. Найденное положение сравнивалось с эфемеридой, то есть наперед вычисленным положением для ряда моментов по времени начального меридиана. Тогда, решая обратную задачу, определялось время, когда Луна занимала наблюденное положение. Сравнивая это время с наблюденным на корабле, получали долготу последнего.
Метод лунных расстояний требовал разработки точной теории движения Луны и большого числа ее наблюдений. Особую заинтересованность в долготных измерениях проявляли страны с сильно развитым флотом — Испания, Португалия, Нидерланды и позднее Англия.
В 1674 году на это было обращено внимание английского короля Карла II Веселого, который повелел: «В целях нахождения долготы мест для усовершенствования навигации и астрономии, мы решили построить небольшую обсерваторию в пределах нашего парка в Гринвиче, на высоком месте близ нашего замка, с жилым домом для нашего астронома-наблюдателя и его ассистента. Наша воля и удовольствие в том, чтобы сообразно с этим решением наш верный и возлюбленный сэр Кристофер Рен наш генеральный землемер, составил план и проект расположения указанной обсерватории и вы распорядились ее оградить, построить и закончить со всей нужной скоростью назначенными вами мастерами и рабочими, причем вы прикажете казначею артиллерийского управления заплатить за материалы и рабочим, которые для этого понадобятся, из денег, вырученных вами от продажи старого и испорченного пороха, при условии, чтобы вся израсходованная или уплаченная сумма не превышала 500 фунтов.
Наше удовольствие в том, чтобы все наши офицеры и служащие, относящиеся к сказанному парку, помогали тем, кого вы назначите для указанной работы, причем это является достаточным основанием для исполнения вами и всеми другими сюда относящимися.
Дано в нашем дворе Уайтхоле 22 дня июня 1675 в 27 год нашего правления. По приказу его величества Дж. Вильмсон. Нашему верному и любезному советнику сэру Томасу Чичели, генеральному казначею нашего артиллерийского управления».
Так, на деньги, вырученные от продажи порченого пороха, в восточном предместье Лондона, на Гринвичском холме была построена весьма скромная астрономическая обсерватория, которая вскоре приобрела широкую известность. Первый камень был заложен 10 августа 1675 года.
На протяжении почти двухсот лет деятельность обсерватории определялась научными интересами и организаторскими способностями ее директоров. Именно они проводили основные наблюдения и научные исследования. Вот почему история Гринвичской обсерватории неотделима от судеб многих выдающихся английских астрономов, возглавлявших ее работу. Первым директором обсерватории и единственным наблюдателем был Джон Флемстид, получивший титул королевского астронома. Флемстид, несмотря на молодость, уже пользовался признанием как талантливый теоретик и искусный наблюдатель. В королевском указе ему было велено «заняться с величайшим старанием и прилежанием исправлением таблиц движений на небесах и положений неподвижных звезд для того, чтобы находить столь нужную долготу мест и усовершенствования искусства кораблевождения». За это Флемстиду было назначено содержание 100 фунтов в год.
Хотя в Гриничском парке и соорудили для обсерватории небольшой дом, но он был пустым, без каких-либо инструментов. Лишь с посторонней помощью Флемстиду удалось приобрести, а затем и сделать самому необходимые инструменты, в частности небольшой стенной квадрант. Скудных и нерегулярно выплачиваемых денег было для этого совершенно недостаточно, и ему пришлось подрабатывать частными уроками. В течение ряда лет у Флемстида не было и помощника, тем не менее, он к 1689 году произвел около 20 тыс. наблюдений Солнца, Луны, планет и звезд для уточнения астрономических таблиц. Лишь в 1688 году к нему поступил ассистентом искусный вычислитель и мастер А. Шарп, который изготовил новый, более точный меридианный инструмент.
В 1694 году обсерваторию посетил Исаак Ньютон. Он в то время разрабатывал теорию движения Луны и хотел получить у Флемстида новые наблюдения. Флемстид дал их весьма неохотно, а впоследствии и совсем отказывался передавать их кому бы то ни было, считая наблюдения своей личной собственностью, поскольку он выполнял их с инструментами, которые приобрел на собственные деньги или сделал сам. Он отказывался также публиковать наблюдения до окончания большого звездного каталога. На этой почве между ним и Ньютоном разгорелась вражда, отраженная в их личной переписке, которая им обоим доставила много неприятностей. Лишь в 1712 году был напечатан каталог под редакцией Галлея, но Флемстид нашел в нем много ошибок и, скупив большую часть тиража, сжег его. Новое, исправленное издание, предпринятое самим Флемстидом, было закончено уже после его смерти, наступившей в 1719 году. В этом издании он ввел употребляемую и поныне нумерацию звезд в каждом созвездии в порядке возрастающих прямых восхождений.
Преемником Флемстида на посту директора обсерватории с титулом королевского астронома стал еще более прославленный ученый — Эдмунд Галлей. Он принял лишь пустое здание обсерватории, так как инструменты, принадлежавшие ее первому директору, забрала вдова Флемстида. Однако Галлею удалось получить целевое ассигнование для заказа и покупки новых инструментов, в частности 8-футового квадранта. Галлей был увлечен позиционными наблюдениями Луны в период полного сароса — 18 с небольшим лет. Эти наблюдения он вел до 1737 года, пока с ним не случился удар. Галлей умер в 1742 году в возрасте 85 лет.
Третьим королевским астрономом стал профессор Оксфордского университета Джемс Брадлей. Работая в частной обсерватории близ Лондона, он открыл аберрацию света — кажущееся отклонение звезд от их истинных положений на небесной сфере, вызванное перемещением Земли по орбите. Это замечательное открытие стало первым доказательством движения Земли и сравнительно точным определением скорости света. Брадлею опять пришлось пополнить оборудование Гринвичской обсерватории новыми инструментами, для чего ему удалось получить при поддержке Королевского общества (Британской академии наук) приличную сумму в 1000 фунтов. В Гринвиче он проверил другое свое открытие — нутацию (колебания) земной оси, о котором сообщил лишь в 1748 году. Но главная работа его, несмотря на преклонный возраст, состояла в точнейших определениях координат избранных 3268 звезд, что заняло 10 лет.
Брадлей усовершенствовал искусство наблюдений, разработал способ учета инструментальных ошибок и составил точные таблицы атмосферной рефракции. Эти наблюдения Фридрих Бессель назвал фундаментом астрономии, ибо они послужили ему для вывода значений основных астрономических постоянных.
Следующий королевский астроном Натаниель Блисс занимал эту должность неполных два года (1762—1764) и ничем себя не проявил. Его сменил Невиль Маскелайн, который, находясь на этом посту с 1765 года по 1811 год, сделал особенно много для решения основной задачи, поставленной перед Гринвичской обсерваторией,— обеспечения безопасности навигации. Он организовал составление и издание астрономического ежегодника, содержащего эфемериды и таблицы, которые специально предназначались для мореходов. Этот справочник, названный «Морским альманахом» («Nautical Almanac»), с 1767 года издается ежегодно на несколько лет вперед, постоянно совершенствуясь применительно к возрастающей точности наблюдений кораблевождения.
Маскелайн содействовал двум важным усовершенствованиям в определении долготы — изобретению и введению в практику хронометра Харрисона и метода лунных расстояний. Хронометр он сам испытал во время плавания на остров Святой Елены, куда отправился наблюдать, прохождение Венеры по диску Солнца в 1761 году. Успешному применению метода лунных расстояний немало способствовало рекомендованное Маскелайном издание таблиц движения Луны, которые составил Тобиас Майер в Германии. Маскелайн ввел в практику незамедлительную публикацию наблюдений, и с этого времени каталоги Гринвичской обсерватории стали постоянным источником для изучения движений Земли и точных положений Луны и планет.
После смерти Маскелайна в 1811 году королевским астрономом стал Джон Понд, уже известный определением склонений звезд. Обновив оборудование обсерватории, Понд расширил круг ее работ, увеличил число наблюдателей и ассистентов до шести. В 1833 году Понд закончил каталог высшей точности, содержащий 1112 стандартных звезд. Однако непомерная требовательность к ассистентам, которые должны были по ночам наблюдать, а целыми днями вычислять без всякой личной научной заинтересованности, вынудила Понда уйти в отставку в 1835 году.
Дальнейшее преобразование обсерватории и расширение ее работ связаны с именем Джоржа Эри, занимавшего пост директора и королевского астронома 46 лет — с 1835 по 1881 год. Он сочетал в себе качества крупного ученого, умелого, хотя и несколько педантичного, руководителя и опытного администратора. При нем обсерватория пополнилась несколькими первоклассными инструментами. Среди них был большой альтазимут, подобный универсальному инструменту, на котором измеряются высота и азимут небесного светила или земного предмета. Он предназначался для определения точных координат Луны из наблюдений вне меридиана. Эти наблюдения широко использовались при разработке теории движения Луны и составлении лунных таблиц.
Новый меридианный круг, установленный в 1881 году, закрепил положение Гринвичского меридиана. По международному соглашению 1884 года от этого меридиана на всем земном шаре ведется счет долгот и определяется поясное время. Ежедневно обсерватория передавала сигналы точного времени, по которым жило все население Англии.
При Эри началось регулярное фотографирование фотосферы Солнца, были учреждены отделы земного магнетизма и метеорологии. Сильно занятый многочисленными поручениями правительственных органов, Эри, в отличие от своих предшественников, мало наблюдал, предоставив это дело весьма компетентным ассистентам. Можно сказать, что если раньше почти вся работа обсерватории сводилась к деятельности ее директора, то теперь она стала приобретать коллективный характер.
Эри ушел в отставку в 1881 году, когда ему исполнилось 80 лет. Его место занял Вильям Кристи, расширивший работы обсерватории в соответствии с развитием астрономической науки. Обсерватория приняла участие в международном предприятии по созданию фотографической карты неба, причем ее сотрудники составили каталог звезд наиболее трудной околополярной области неба. Для выполнения этой работы был приобретен нормальный астрограф и измерительные приборы. Начались систематические измерения двойных звезд на новом 28-дюймовом рефракторе, организовывались экспедиции для наблюдений солнечных затмений, продолжалось составление звездных каталогов высшей точности.
Следующий королевский астроном Франк Дайсон руководил обсерваторией с 1910 до 1933 года. Его интересовала главным образом звездная астрономия, изучение распределения звезд и их собственных движений.
Девятый королевский астроном Спенсер Джонс выполнил очень трудоемкую работу по определению солнечного параллакса из фотографических наблюдений малой планеты Эрос. На 24 обсерваториях 14 стран было получено 2817 фотопластинок с изображением Эроса, когда он в 1930— 1931 годах особенно близко подходил к Земле. Значение солнечного параллакса оказалось неожиданно малым и принятая ранее астрономическая единица длины увеличилась на 170 тыс. км. Теперь мы знаем, что действительное значение этой важнейшей астрономической постоянной, определенное радиолокационным методом, хотя и не столь велико, но все-таки ближе к величине, которую получил Спенсер Джонс. Он также изучал неравномерность и общее замедление вращения Земли.
Работе обсерватории сильно мешала теснота помещений. Кроме того, условия для наблюдений на краю огромного города, близ реки с ее испарениями и туманами были неблагоприятными. Поэтому возник вопрос о переносе обсерватории.
Новое место для обсерватории было найдено в сельской местности, в 90 км на юго-восток от Лондона, примерно в 10 км от южного берега Англии и в 15 км от поля сражения, где в 1066 году Вильгельм Завоеватель разбил английского короля Гарольда и начал покорение Англии. Здесь, среди лугов с пасущимися овцами и перелесков стоит большой замок, построенный в 1440 году из красного кирпича. Ныне он лишь частично окружен рвом с водой, а раньше у него был и подъемный мост, и амбразуры для защиты — все, как полага¬ось в то отдаленное время. Замок принадлежал дворянской семье Херстмонсо и в конце XVIII века был полностью разграблен. Он был частично восстановлен новыми владельцами лишь в начале XX века, а в 1946 году куплен Английским адмиралтейством, в ведении которого тогда находилась обсерватория, вместе с участком земли 154 га. В 1959 году туда и была перенесена обсерватория.
В замке, к которому с севера примыкает большой сад, разместились служебные помещения, вычислительный корпус, библиотека и резиденция королевского астронома. Близ замка в отдельных павильонах находятся меридианные инструменты, на которых определяются координаты светил, и фотографическая зенитная труба для службы времени и широты. Разумеется, при переносе обсерватории из Гринича в Херстмонсо Гринвичский меридиан остался на прежнем месте. Если раньше точное время определялось по наблюдениям на пассажном инструменте в Гринвиче, то теперь его получают, наблюдая на фотографической зенитной трубе в Херстмонсо, лежащем на 0°20/15″ к востоку от Гринвича, так что полдень наступает там на 1 минуту и 21 секунду раньше. Это учитывается при передаче сигналов времени.
Поодаль от замка в строении, оформленном в современном стиле, расположена группа экваториальных инструментов. Это — шесть башен с куполами, крытыми листами красной меди, и лабораторный корпус, перед которым вырыт декоративный бассейн. В башнях размещены 36-дюймовый рефлектор, 28-дюймовый рефрактор, 26-дюймовый астрограф и другие инструменты. Еще дальше от замка в большой башне установлен один из крупнейших в Европе параболический рефлектор, диаметр зеркала которого равен 248 см. Телескопу присвоено имя Ньютона — изобретателя рефлектора.
В другом направлении от замка построен корпус, где вычисляются эфемериды для «Морского альманаха» обрабатываются наблюдения покрытий звезд Луной, ведутся исследования по теоретической астрономии. Часовой отдел занимается испытанием и проверкой хронометров для флота. Здесь же находится механическая мастерская. Между этим корпусом и замком разместился павильон с гелиографом и другими инструментами, на которых наблюдается Солнце.
Гринвичская обсерватория имеет тесную связь с многими обсерваториями, в которых работают английские ученые, и прежде всего с обсерваторией в Кейптауне на юге Африки и с австралийскими обсерваториями. Если раньше Гринвичская обсерватория завязывала контакты только с астрометристами, то теперь и с астрофизиками, и со специалистами по звездной астрономии. Именно в этих областях науки концентрировались интересы королевского астронома Ричарда Вулли, носившего это звание с 1956 по 1971 год, а прежде работавшего в Австралии. Он завершил перенос обсерватории в Херстмонсо из Гринича, ныне превращенного в музей. Там сохранились старью инструменты, в их числе пассажный инструмент, оптическая ось которого обозначает Гринвичский меридиан и линию раздела между восточным и западным полушариями Земли. Там все еще, как и в 1833 году, падает с мачты в час дня большой шар, возвещая кораблям на Темзе гринвичское время, получившее название Всемирного.
Автор: А. А. Михайлов.