Історія Грінвічської обсерваторії
З часу відкриття Америки в кінці XV століття, коли далекі морські подорожі стали звичайною справою, особливу гостроту набула проблема визначення в морі географічних координат. Широта обчислювалася порівняно просто – по полуденній висоті Сонця або висоті Полярної зірки. Але щоб знайти довготу, рівну різниці місцевого часу в двох пунктах, необхідно було протягом всієї подорожі знати час вихідного пункту, наприклад порту, звідки вийшов корабель.
На початку XVII століття Галілей вказав, що визначати довготу можна, спостерігаючи в зорову трубу явища в системі відкритих їм супутників Юпітера. Однак такі спостереження на хитному кораблі проводити дуже важко. Незабаром був запропонований інший метод. Спостерігач визначав положення Місяця на небі, вимірюючи його кутову відстань від однієї або декількох яскравих зірок. Знайдене положення порівнювалося з ефемеридою, тобто наперед обчисленим положенням для ряду моментів за часом початкового меридіана. Тоді, вирішуючи зворотну задачу, визначався час, коли Місяць займав спостережуване положення. Порівнюючи цей час зі спостереженим на кораблі, отримували довготу останнього.
Метод місячних відстаней вимагав розробки точної теорії руху Місяця і великого числа її спостережень. Особливу зацікавленість в довготних вимірах проявляли країни з сильно розвиненим флотом – Іспанія, Португалія, Нідерланди і пізніше Англія.
У 1674 році на це було звернуто увагу англійського короля Карла II Веселого, який наказав: «З метою знаходження довготи місць для удосконалення навігації та астрономії, ми вирішили побудувати невелику обсерваторію в межах нашого парку в Грінвічі, на високому місці поблизу нашого замку, з житловим будинком для нашого астронома-спостерігача і його асистента. Наша воля і задоволення в тому, щоб згідно з цим рішенням наш вірний і любимий сер Крістофер Рен наш генеральний землемір, склав план і проект розташування зазначеної обсерваторії і ви розпорядилися її захистити, побудувати і закінчити з усією потрібною швидкістю призначеними вами майстрами і робітниками, причому ви накажете скарбнику артилерійського управління заплатити за матеріали і робітникам, які для цього знадобляться, з грошей, виручених вами від продажу старого і зіпсованого пороху, за умови, щоб вся витрачена або сплачена сума не перевищувала 500 фунтів.
Наше задоволення в тому, щоб всі наші офіцери і службовці, що відносяться до сказаного парку, допомагали тим, кого ви призначите для зазначеної роботи, причому це є достатньою підставою для виконання вами і всіма іншими сюди відносяться.
Дано в нашому дворі Уайтхоле 22 дня Червня 1675 в 27 рік нашого правління. За наказом Його Величності Дж. Вільмсон. Нашому вірному і люб’язному раднику серу Томасу Чічелі, генеральному скарбнику нашого артилерійського управління».
Так, на гроші, виручені від продажу зіпсованого пороху, в східному передмісті Лондона, на Грінвічському пагорбі була побудована вельми скромна астрономічна обсерваторія, яка незабаром набула широкої популярності. Перший камінь був закладений 10 серпня 1675 року.
Протягом майже двохсот років діяльність обсерваторії визначалася науковими інтересами та організаторськими здібностями її директорів. Саме вони проводили основні спостереження і наукові дослідження. Ось чому історія Грінвічської обсерваторії невіддільна від доль багатьох видатних англійських астрономів, які очолювали її роботу. Першим директором обсерваторії і єдиним спостерігачем був Джон Флемстід, який отримав титул Королівського астронома. Флемстід, незважаючи на молодість, вже користувався визнанням як талановитий теоретик і майстерний спостерігач. У Королівському указі йому було велено «зайнятися з найбільшим старанням і старанністю виправленням таблиць рухів на небесах і положень нерухомих зірок для того, щоб знаходити таку потрібну довготу місць і удосконалення мистецтва кораблеводіння». За це Флемстіду було призначено утримання 100 фунтів на рік.
Хоча в Грінвічському парку і спорудили для обсерваторії невеликий будинок, але він був порожнім, без будь-яких інструментів. Лише зі сторонньою допомогою Флемстіду вдалося придбати, а потім і зробити самому необхідні інструменти, зокрема невеликий стінний квадрант. Мізерних і нерегулярно виплачуваних грошей було для цього абсолютно недостатньо, і йому довелося підробляти приватними уроками. Протягом ряду років у Флемстіда не було і помічника, проте, він до 1689 року зробив близько 20 тис. спостережень Сонця, Місяця, планет і зірок для уточнення астрономічних таблиць. Лише в 1688 році до нього поступив асистентом майстерний обчислювач і майстер А. Шарп, який виготовив новий, більш точний меридіанний інструмент.
У 1694 році обсерваторію відвідав Ісаак Ньютон. Він у той час розробляв теорію руху Місяця і хотів отримати у Флемстіда нові спостереження. Флемстід дав їх вельми неохоче, а згодом і зовсім відмовлявся передавати їх кому б то не було, вважаючи спостереження своєю особистою власністю, оскільки він виконував їх з інструментами, які придбав на власні гроші або зробив сам. Він відмовлявся також публікувати спостереження до закінчення Великого зоряного каталогу. На цьому грунті між ним і Ньютоном розгорілася ворожнеча, відображена в їх особистому листуванні, яка їм обом доставила багато неприємностей. Лише в 1712 році був надрукований каталог під редакцією Галлея, але Флемстід знайшов в ньому багато помилок і, скупивши більшу частину тиражу, спалив його. Нове, виправлене видання, зроблене самим Флемстідом, було закінчено вже після його смерті, що настала в 1719 році. У цьому виданні він ввів вживану і понині нумерацію зірок в кожному сузір’ї в порядку зростаючих прямих сходжень.
Наступником Флемстіда на посаді директора обсерваторії з титулом Королівського астронома став ще більш прославлений вчений — Едмунд Галлей. Він прийняв лише порожню будівлю обсерваторії, так як інструменти, що належали її першому директору, забрала вдова Флемстіда. Однак Галлею вдалося отримати цільове асигнування для замовлення та придбання нових інструментів, зокрема 8-футового квадранта. Галлей був захоплений позиційними спостереженнями Місяця в період повного сароса – 18 з невеликим років. Ці спостереження він вів до 1737 року, поки з ним не стався удар. Галлей помер у 1742 році у віці 85 років.
Третім королівським астрономом став професор Оксфордського університету Джемс Брадлей. Працюючи в приватній обсерваторії поблизу Лондона, він відкрив аберацію світла — удаване відхилення зірок від їх справжніх положень на небесній сфері, викликане переміщенням Землі по орбіті. Це чудове відкриття стало першим доказом руху Землі і порівняно точним визначенням швидкості світла. Брадлею знову довелося поповнити обладнання Грінвічської обсерваторії новими інструментами, для чого йому вдалося отримати за підтримки Королівського товариства (Британської академії наук) пристойну суму в 1000 фунтів. У Грінвічі він перевірив інше своє відкриття – нутацію (коливання) земної осі, про яке повідомив лише в 1748 році. Але головна робота його, незважаючи на похилий вік, полягала в найточніших визначеннях координат обраних 3268 зірок, що зайняло 10 років.
Брадлей вдосконалив мистецтво спостережень, розробив спосіб обліку інструментальних помилок і склав точні таблиці атмосферної рефракції. Ці спостереження Фрідріх Бессель назвав фундаментом астрономії, бо вони послужили йому для виведення значень основних астрономічних постійних.
Наступний Королівський астроном Натаніель Блісс займав цю посаду неповних два роки (1762-1764) і нічим себе не проявив. Його змінив Невіль Маскелайн, який, перебуваючи на цій посаді з 1765 року по 1811 рік, зробив особливо багато для вирішення основного завдання, поставленого перед Грінвічською обсерваторією,— забезпечення безпеки навігації. Він організував складання і видання астрономічного щорічника, що містить ефемериди і таблиці, які спеціально призначалися для мореплавців. Цей довідник, названий «Морським альманахом» («Nautical Almanac»), з 1767 року видається щорічно на кілька років вперед, постійно вдосконалюючись стосовно зростаючої точності спостережень кораблеводіння.
Маскелайн сприяв двом важливим вдосконаленням у визначенні довготи – винаходу і введенню в практику хронометра Харрісона і методу місячних відстаней. Хронометр він сам випробував під час плавання на Острів Святої Олени, куди відправився спостерігати, проходження Венери по диску Сонця в 1761 році. Успішному застосуванню методу місячних відстаней чимало сприяло рекомендоване Маскелайном видання таблиць руху Місяця, які склав Тобіас Майєр в Німеччині. Маскелайн ввів у практику негайну публікацію спостережень, і з цього часу каталоги Грінвічської обсерваторії стали постійним джерелом для вивчення рухів Землі і точних положень Місяця і планет.
Після смерті Маскелайна в 1811 році королівським астрономом став Джон Понд, який вже був відомий визначенням схилень зірок. Оновивши обладнання обсерваторії, Понд розширив коло її робіт, збільшив число спостерігачів і асистентів до шести. У 1833 році Понд закінчив каталог найвищої точності, що містить 1112 стандартних зірок. Однак непомірна вимогливість до асистентів, які повинні були ночами спостерігати, а цілими днями обчислювати без будь-якої особистої наукової зацікавленості, змусила Понда піти у відставку в 1835 році.
Подальше перетворення обсерваторії і розширення її робіт пов’язані з ім’ям Джоржа Ері, який займав пост директора і королівського астронома 46 років — з 1835 по 1881 рік. Він поєднував якості великого вченого, вмілого, хоча і дещо педантичного, керівника та досвідченого адміністратора. При ньому обсерваторія поповнилася кількома першокласними інструментами. Серед них був великий альтазимут, подібний універсальному інструменту, на якому вимірюються висота і азимут небесного світила або земного предмета. Він призначався для визначення точних координат Місяця зі спостережень поза меридіаном. Ці спостереження широко використовувалися при розробці теорії руху Місяця і складанні місячних таблиць.
Нове меридіанне коло, встановлене в 1881 році, закріпило позицію Грінвічського меридіана. За міжнародною угодою 1884 року від цього меридіана на всій земній кулі ведеться рахунок довгот і визначається поясний час. Щодня обсерваторія передавала сигнали точного часу, за якими жило все населення Англії.
При Ері почалося регулярне фотографування фотосфери Сонця, були засновані відділи земного магнетизму і метеорології. Сильно зайнятий численними дорученнями урядових органів, Ері, на відміну від своїх попередників, мало спостерігав, надавши цю справу вельми компетентним асистентам. Можна сказати, що якщо раніше майже вся робота обсерваторії зводилася до діяльності її директора, то тепер вона стала набувати колективного характеру.
Ері пішов у відставку в 1881 році, коли йому виповнилося 80 років. Його місце зайняв Вільям Крісті, який розширив роботи обсерваторії відповідно до розвитку астрономічної науки. Обсерваторія взяла участь у міжнародному підприємстві зі створення фотографічної карти неба, причому її співробітники склали каталог зірок найбільш важкої навколополярної області неба. Для виконання цієї роботи був придбаний нормальний астрограф і вимірювальні прилади. Почалися систематичні вимірювання подвійних зірок на новому 28-дюймовому рефракторі, організовувалися експедиції для спостережень сонячних затемнень, тривало складання зоряних каталогів вищої точності.
Наступний Королівський астроном Франк Дайсон керував обсерваторією з 1910 до 1933 року. Його цікавила головним чином Зоряна Астрономія, вивчення розподілу зірок і їх власних рухів.
Дев’ятий Королівський астроном Спенсер Джонс виконав дуже трудомістку роботу з визначення сонячного паралакса з фотографічних спостережень малої планети Ерос. На 24 обсерваторіях 14 країн було отримано 2817 фотопластинок із зображенням Ероса, коли він в 1930— 1931 роках особливо близько підходив до Землі. Значення сонячного паралакса виявилося несподівано малим і прийнята раніше астрономічна одиниця довжини збільшилася на 170 тис. км. Тепер ми знаємо, що дійсне значення цієї найважливішої астрономічної постійної, визначене радіолокаційним методом, хоча і не настільки велике, але все-таки ближче до величини, яку отримав Спенсер Джонс. Він також вивчав нерівномірність і загальне уповільнення обертання Землі.
Роботі обсерваторії сильно заважала тіснота приміщень. Крім того, умови для спостережень на краю величезного міста, поблизу річки з її випарами і туманами були несприятливими. Тому виникло питання про перенесення обсерваторії.
Нове місце для обсерваторії було знайдено в сільській місцевості, в 90 км на південний схід від Лондона, приблизно в 10 км від південного берега Англії і в 15 км від поля битви, де в 1066 році Вільгельм Завойовник розбив англійського короля Гарольда і почав підкорення Англії. Тут, серед лугів з вівцями і перелісків стоїть великий замок, побудований в 1440 році з червоної цегли. Нині він лише частково оточений ровом з водою, а раніше у нього був і підйомний міст, і амбразури для захисту — все, як годиться в той віддалений час. Замок належав дворянській родині Херстмонсо і в кінці XVIII століття був повністю розграбований. Він був частково відновлений новими власниками лише на початку XX століття, а в 1946 році куплений англійським Адміралтейством, у віданні якого тоді перебувала обсерваторія, разом з ділянкою землі 154 га. У 1959 році туди і була перенесена обсерваторія.
У замку, до якого з півночі примикає великий сад, розмістилися службові приміщення, обчислювальний корпус, бібліотека і резиденція Королівського астронома. Поблизу замку в окремих павільйонах знаходяться меридіанні інструменти, на яких визначаються координати світил, і фотографічна зенітна труба для служби часу і широти. Зрозуміло, при перенесенні обсерваторії з Грінвіча в Херстмонсо Грінвічський меридіан залишився на колишньому місці. Якщо раніше точний час визначався за спостереженнями на пасажному інструменті в Грінвічі, то тепер його отримують, спостерігаючи на фотографічній зенітній трубі в Херстмонсо, що лежить на 0°20/15″ на схід від Грінвіча, так що полудень настає там на 1 хвилину і 21 секунду раніше. Це враховується при передачі сигналів часу.
Віддалік від замку в будові, оформленій в сучасному стилі, розташована група екваторіальних інструментів. Це шість веж з куполами, критими листами червоної міді, і лабораторний корпус, перед яким виритий декоративний басейн. У вежах розміщені 36-дюймовий рефлектор, 28-дюймовий рефрактор, 26-дюймовий астрограф та інші інструменти. Ще далі від замку у великій вежі встановлений один з найбільших в Європі параболічний рефлектор, діаметр дзеркала якого дорівнює 248 см. Телескопу присвоєно ім’я Ньютона — винахідника рефлектора.
В іншому напрямку від замку побудований корпус, де обчислюються ефемериди для «морського альманаху», обробляються спостереження покриттів зірок Місяцем, ведуться дослідження з теоретичної астрономії. Годинниковий відділ займається випробуванням і перевіркою хронометрів для флоту. Тут же знаходиться механічна майстерня. Між цим корпусом і замком розмістився павільйон з геліографом та іншими інструментами, на яких спостерігається Сонце.
Грінвічська обсерваторія має тісний зв’язок з багатьма обсерваторіями, в яких працюють англійські вчені, і перш за все з обсерваторією в Кейптауні на півдні Африки і з австралійськими обсерваторіями. Якщо раніше Грінвічська обсерваторія зав’язувала контакти тільки з астрометристами, то тепер і з астрофізиками, і з фахівцями з зоряної астрономії. Саме в цих областях науки концентрувалися інтереси Королівського астронома Річарда Вуллі, який носив це звання з 1956 по 1971 рік, а раніше працював в Австралії. Він завершив перенесення обсерваторії в Херстмонсо з Грінвіча, нині перетвореного в музей. Там збереглися старі інструменти, в їх числі пасажний інструмент, оптична вісь якого позначає Грінвічський меридіан і лінію розділу між Східною та Західною півкулями Землі. Там все ще, як і в 1833 році, падає з щогли в годину дня велика куля, сповіщаючи кораблям на Темзі Грінвічський час, що отримав назву Всесвітнього.
Автор: А. А. Михайлов.