Дерек Хауз - Гринвичское время и открытие долготы

• Название: Гринвичское время и открытие долготы
• Автор: Дерек Хауз
• Издательство: Мир
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 1982

Английский ученый Дерек Хауз в популярной форме рассказывает о многовековой истории постижения человеком понятий астрономического времени и долготы, о поисках способов наиболее точного измерения этих величин и ведущей роли, которую сыграла в этих исследованиях всемирно известная Гринвичская обсерватория, давшая свое имя нулевому меридиану. Написанная живо и увлекательно, богато иллюстрированная, книга Д. Хауза предназначена для широких кругов читателей, интересующихся историей науки и техники.

---

В 1669 г. Мур получает дворянский титул и назначается генерал-топографом артиллерийского технического управления. С этого времени Мур работает в лондонском Тауэре, «пользуясь высочайшим королевским расположением, с помощью которого он стремится избавить научные достижения от забвения» [3]. В 1670 г. Мур становится наставником 24-летнего астронома Джона Флемстида. Обри назвал Мура «одним из самых просвещенных джентльменов своего времени, хорошим математиком и прекрасным товарищем» [4]. В 1673 г. Мур вместе с Сэмуэлем Пеписом оказался одним из основателей Королевской математической школы при христовом госпитале, в которой должны были обучаться штурманскому делу мальчики [5].

7. Джон Мур; гравюра приведенная в его 'Арифметике'. (Национальный морской музей.)

И наконец, третьей личностью из тех, кто призван сыграть немаловажную роль в нашем рассказе, был Джон Флемстид (1646-1719), сын богатого солодовника, родившийся вблизи Дерби. В возрасте 14 лет он страдал «приступами нездоровья, которые являлись следствием слабых легких и других недомоганий» [6], что и заставило его на два года раньше оставить школу в Дерби. Хрупкое здоровье, к несчастью, сохранилось у него на всю жизнь, помешав ему сразу после окончания школы поступить в университет; поэтому изучать науки, прежде всего математику и астрономию, Флемстид начал дома. К 1669 г. он установил связь - членами Королевского общества в Лондоне, а в 1670 г. на пасху побывал там. В Лондоне он встретился с Джонсом Муром, который уже был наслышан о талантах Флемстида и согласился стать его научным руководителем. Мур познакомил Флемстида с астрономическими инструментами, которые должны были помочь ему в его исследованиях в Дерби: линзами и трубами телескопов, микрометром и т.д. По пути домой Флемстид заехал в Кембридж и занес свое имя в списки учеников колледжа Иисуса. Здесь он впервые встретил Исаака Ньютона, впоследствии доставившего ему немало неприятностей. В 1672 г. Флемстид посетил Ричарда Таунли в Таунли - холле вблизи Барнли (Ланкашир) с целью ознакомиться с работами трех блестящих астрономов - Уильяма Гаскойня, Джереми Горрокса и Уильяма Крабтри, труды которых хранились в библиотеке Кристофера Таунли, дяди Ричарда.

8. Джон Флемстид, первый королевский астроном, со своим помощником Томасом Уэстоном. Рисунок Джеймса Торнхилла, 1710 г., сделанный им на юго-восточной стене картинного зала нынешнего здания Королевского морского колледжа в Гринвиче. (Национальный морской музей.)

Благодаря содействию Мура 14 мая 1674 г. король дал указание Кембриджскому университету «присвоить степень магистра Джону Флемстиду, окончившему колледж и проведшему много лет за изучением гуманитарных и естественных наук, в особенности астрономии, в которой он уже проделал настолько полезные наблюдения, что они были высоко оценены выдающимися представителями этой науки» [7].

Основание гринвичской обсерватории

Осенью 1674 г. Королевское общество приступило к составлению планов размещения обсерватории в старом колледже короля Якова I в Челси (приспособленного в 1682 г. под королевский госпиталь), который в 1667 г. был подарен обществу. Мур обещал оплатить все издержки на переустройство здания и предложил в качестве наблюдателя обсерватории 28-летнего Флемстида.

Однако, пока обдумывались все эти планы, произошло событие, которому суждено было сыграть в этой истории свою роль. Флемстид вспоминал: «Случайность ускорила строительство [Гринвичской] обсерватории. Француз по имени Сен-Пьер, имеющий самые минимальные познания в астрономии, вызвал интерес французской леди, пользующейся высочайшей милостью, и предложил не что иное, как способ определения долготы» [8]. Упомянутая леди была герцогиней Портсмутской. Мы почти ничего не знаем о Сен-Пьере, но судя по его имени и титулу, вполне вероятно, что он прибыл из Бретани и, возможно, еще раньше встречался с герцогиней; однако всего этого слишком мало, чтобы опознать его личность более точно [9]. Как бы то ни было, в декабре 1674 г. короля убедили издать приказ о назначении королевской комиссии для проверки предложений француза. В комиссию вошли: лорд Брункер, президент Королевского общества, выполняющий также функции инспектора военно-морского флота; Сэт Уорд, епископ Солсбери, профессор астрономии в Оксфорде в 1649-1661 гг.; Сэмюэль Морланд, математик и изобретатель, камер-юнкер Карла II; Кристофер Рен, королевский генерал-топограф, профессор геометрии в Грешэмском колледже в Лондоне в период 1657-1661 гг., он же профессор астрономии в Оксфорде в период 1661-1673 гг.; полковник Силиус Титус, камер-юнкер; доктор Джон Пелл, математик, известный главным образом благодаря - изобретению им знака деления; Роберт Гук, магистр искусств,Нопограф, куратор Королевского общества, профессор геометрии в Грешэмском колледже. Все они, кроме Рена, уже состояли членами комиссии, годом ранее утвержденной королем для оценки предложенного неким Генри Бондом метода определения долготы в море по измерению отклонения магнитной стрелки [10]. Что касается Рена, то до того, как он увлекся архитектурой, он был астрономом и поэтому его назначение в комиссию не было случайным. 2 февраля 1675 г. Джон Флемстид приехал в Лондон и остановился в Тауэре вместе с Муром. Через несколько дней Мур попросил полковника Титуса взять с собой Флемстида на аудиенцию к королю, где Титус намеревался доложить Его Величеству об очень важных результатах, достигнутых Жаном Пикаром и его коллегами по Академии наук при большой топографической съемке Франции. Для определения долгот Пикар наблюдал затмения спутников Юпитера. Этот метод хорошо зарекомендовал себя на суше, однако из-за корабельной качки, не позволяющей производить точные наблюдения, его практически нельзя было применять в море. В свете дальнейших событий не исключено, что Флемстид также вел беседу с королем о долготной проблеме на море и о необходимости создания в Англии обсерватории, которая могла бы помочь получить необходимые данные. Правда, Королевское общество уже планировало размещение такой обсерватории в Челси, в чем был заинтересован и сам Флемстид. Но не Флемстид ли напомнил королю, что Пикар имел в своем распоряжении ресурсы королевской обсерватории в Париже, основанной восемь лет назад?

9. Вид на Гринвичскую обсерваторию с холма Крум (примерно 1680 г.). Во дворце королевы (в центре слева) сегодня находится отделение Национального морского музея, во дворце короля (слева) - часть Королевского морского колледжа. (С картины неизвестного художника, из собраний Национального морского музея.)

Тем временем Сен-Пьер и его покровительница герцогиня сгорали от нетерпения. 31 января 1675 г. государственный секретарь Джозеф Уильямсон заявил Морланду, что комиссия должна приступить к работе незамедлительно. На следующий день Сен-Пьер сам передал письмо Морланда секретарю комиссии Пеллу. Наконец, четверо из семи членов комиссии - Морланд, Пелл, Титус и Гук - встретились в пятницу 12 февраля в доме полковника Титуса, составив, таким образом, требуемый кворум. Флемстид был приглашен в качестве официального помощника комиссии.

Он [Сен-Пьер] претендовал не менее чем на абсолютное определение долготы с помощью простых небесных наблюдений, для чего, по его словам, нужно знать только высоты двух звезд и их положение относительно меридиана; кроме того, требовались следующие данные: высота двух лунных краев [нижнего и верхнего], высота полюса в минутах [т. е. широта места наблюдения] и год и день наблюдений. В таком случае он ручался указать, на каком меридиане проводятся наблюдения [11].

Так писал Флемстид в 1682 г. Можно не сомневаться, что Сен-Пьер надеялся получить крупную награду за решение этой важной проблемы. На первой встрече комиссии 12 февраля Флемстид обязался произвести требуемые наблюдения. Полученные им данные были вручены в следующую среду Пеллу, который через два дня передал их Сен-Пьеру. По словам Флемстида, метод Сен-Пьера теоретически пригоден, хотя ранее были известны методы, заслуживающие большего внимания. Сен-Пьер предложил использовать для измерения долготы Луны вертикальные углы, тогда как (см. приложение I) Луна движется на фоне звезд в основном в горизонтальном направлении. Более того, из-за атмосферной рефракции (зависящей от погоды) и недостаточности знаний о лунном параллаксе вертикальное измерение дает неточные результаты. По мнению Флемстида, метод измерения лунных расстояний (см. приложение I) был более совершенен, так как в этом случае наблюдения ведутся главным образом в горизонтальной, а не в вертикальной плоскости.

Но при любом методе, писал Флемстид, главным препятствием является недостаток знаний, по причине чего имеющиеся данные не позволяют добиться необходимой точности. Для применения любого лунного метода необходимо, во-первых, знать расположение так называемых опорных звезд по отношению к траектории видимого годичного движения Солнца (эклиптике) и, во-вторых, иметь возможность предсказать, хотя бы на несколько лет вперед, где будет находиться Луна относительно звезд в тот момент, когда навигатор обратит на нее свой взор. Собственные наблюдения Флемстида показали, что наиболее пригоден для этих целей звездный каталог Тихо Браге, в котором положения некоторых звезд определены с ошибками в 10 угловых минут, тогда как в используемых таблицах эти ошибки достигают 20 угловых минут. Подобные ошибки в определении положения звезд могут привести к тому, что долготу удастся измерить лишь с ошибкой в несколько сотен миль. Для получения необходимых данных, говорил Флемстид, требуются долгие годы наблюдений с использованием больших телескопов. Таким образом, программа, начертанная Флемстидом, была в состоянии обеспечить работой астрономов мира более чем на 150 лет вперед.