Halastjörnur fyrr og nú – 2. Átjánda og nítjánda öld

Posted on: 19. september, 2018 by Einar H. Guðmundsson

Þessi færsla er önnur í röðinni af fjórum og beint framhald af þeirri fyrstu: Halastjörnur fyrr og nú – 1. Frá miðöldum til loka sautjándu aldar.

Á átjándu öld og fyrri hluta þeirrar nítjándu snerust rannsóknir á halastjörnum fyrst og fremst um leitina að nýjum leiðum til þess að ákvarða brautir þeirra með sem mestri nákvæmni. Til þess þurfti bæði vandaðar athuganir og nýjar og betri reikniaðferðir.

Eins og fram kom í fyrstu færslunni, notaði Newton fleygboganálgun og rúmfræðilegar reikniaðferðir til að ákvarða braut halastjörnunnar 1680 út frá þremur staðarmælingum. Hið sama gerði Halley við sína brautarreikninga, en vegna þess hversu flóknir reikningarinir voru, leið talsverður tími þar til aðrir stærðfræðilegir lærdómsmenn náðu tökum á þeim.  Mönnum varð því fljótlega ljóst, að frekari úrbóta var þörf og á seinni hluta átjándu aldar endurbættu og útvíkkuðu spekingarnir L. Euler, J. H. Lambert, J. L. Lagrange, P. S. Laplace, H. W. Olbers og fleiri aðferð Newtons, þannig að hægt væri að frumreikna brautir halastjarna í fleygboganálgun án mjög flókinna og tímafrekra rúmfræðilegra aðferða. Jafnframt voru þróaðar aðferðir til að taka tillit til truflandi þyngdaráhrifa reikistjarnanna.  Fljótlega upp úr aldamótunum 1800 fann C. F. Gauss svo almenna aðferð til að finna hvaða keilusniðs-braut sem er út frá þremur staðarmælingum.

Reikningarnir snúast um það að ákvarða svokallaðar grunnstærðir brautarinnar (stundum kallaðar brautarstikar) út frá stöðu halastjörnunnar á stjörnuhimninum á þremur mismunandi tímum. Gengið er út frá því að grunnbrautin sé keilusnið, það er sporbaugur (ellipsa), fleygbogi (parabóla) eða gleiðbogi (hýperbóla), með sólina í brennipunkti. Þessi forsenda er í samræmi við hina frægu niðurstöðu Newtons um hreyfingar í sólkerfinu, sem rætt var um í síðustu færslu. Bæði sporbaug og gleiðboga má nálga með fleygboga umhverfis sólnánd, sem einfaldar frumreikningana verulega. Frekari mælingar ákvarða brautina betur og í framhaldinu er jafnframt beitt svokölluðum truflanareikningi. til að meta áhrif reikistjarnanna á braut halastjörnunnar.

Grunnstærðir brautar halastjörnu (og reyndar sérhvers hnattar í sólkerfinu): Á myndinni táknar gráa svæðið (plane of reference) jarðbrautarplanið með sólina í miðjunni. Rauða línan til hægri (reference direction) stefnir á vorpunktinn ♈︎. Svarti ferillinn sem afmarkar gula svæðið er braut (orbit)  halastjörnunnar um sólina. Í þessu tilviki gengur halastjarnan (celestial body) rangsælis eftir brautinni, frá okkur séð. Fjólubláa línan tengir saman sólina og sólnándarpunkt halastjörnunnar. Skurðlína jarðbrautarplansins og brautarplans halastjörnunnar sést greinilega á myndinni. Halastjörnubrautin sker jarðbrautarplanið í tveimur gagnstæðum punktum: rishnútnum (ascending node) og sighnútnum (descending node).  –  Grunnstærðir brautarinnar eru sex, og eru fjórar þeirra sýndar á myndinni, þ.e. hornin  Ω = sólbaugslengd rishnúts (longitude of ascending node), i =  brautarhalli (inclination),  ν = rétt brautarhorn (true anomaly) og ω = stöðuhorn sólnándar (argument of periapsis). Síðustu tvær grunnstærðirnar eru svo e = miðskekkja (eccentricity) og a = hálfur langás (semimajor axis) halastjörnubrautarinnar.  –   Mynd: Wikipedia.

 

Ýmis verk um halastjörnur, ætluð íslenskri alþýðu á 18. og 19. öld

Það var ekki fyrr en vel var liðið á íslenska upplýsingartímann, sem fyrstu fræðsluritin um stjörnufræði byggða á sólmiðjukenningunni og heimsmynd Newtons tóku að birtast hér á landi.

Lok átjándu aldar:

Hannes Finnsson biskup skrifaði fyrstu íslensku fræðslugreinina um halastjörnur, sem kom á prenti.

 

Miðbik nítjándu aldar:

  • G. F. Ursin, 1842: Stjörnufræði (halastjörnur: bls. 115-135). Vönduð umfjöllun, byggð á þekkingu stjarnvísindamanna á fyrri hluta 19. aldar. Ekki skemmir það fyrir, að þýðandi bókarinnar var Jónas Hallgrímsson.

Síðasti fjórðungur nítjándu aldar:

 

Nokkrar áhugaverðar halastjörnur á átjándu öld

Á meginlandi Evrópu voru það Frakkar, sem fyrstir tóku hugmyndir Newtons til til umræðu og alvarlegrar umfjöllunar. Þessi skemmtilega mynd af fjölda sólkerfa með reikistjörnum, tunglum og halastjörnum er úr bókinni Discours sur les differentes figures des astres eftir M. de Maupertuis frá 1742.

Samkvæmt athugunum Árna Hjartarsonar er aðeins getið um tvær halastjörnur í  íslenskum annálum á 18. öld, það er árin 1742 og 1744. Íslendingar hér heima virðast jafnvel hafa misst af hinni frægu endurkomu Halley halastjörnunnar árið 1759, hvernig sem á því stendur. Hins vegar eru til íslenskar heimildir um halastjörnuna miklu 1769 eins og vikið verður að hér á eftir.

Annað sem vekur athygli, er að Rasmus Lievog stjörnumeistari, sem vann meira eða minna samfellt að stjörnuathugunum hér á landi frá haustinu 1779 til loka átjándu aldar, nefnir ekki halastjörnur í skjölum sínum. Allavega rakst ég ekki á neinar færslur um halastjörnur í sjarnmælingabókum hann, þegar ég renndi nýlega í gegnum þær á handritadeild Þjóðarbókhlöðu. Þó er skýrt tekið fram í erindisbréfi stjörnumeistarans, að eitt af verkefnum hans sé að fylgjast með slíkum fyrirbærum og senda upplýsingar um þau til Kaupmannahafnar. Skýringuna á þessari halastjörnuþurrð þekki ég ekki.

◊ Halastjarnan 1742:

Í íslenskum annálum má finna tvær umsagnir um stjörnuna: „Þennan vetur sást halastjarna bæði hér og í Khöfn“ (Djáknaannálar 1742) og „Þann vetr sáu menn halastjörnu, ok ætluðu þá enn flestir at nokkut mundi boða“ (Árbækur Espólíns 1742).

Halastjarnan 1742 yfir Zürich í Sviss.

Þarna mun um að ræða halastjörnuna C/1742 C1, sem nú er einkum þekkt fyrir að hafa vakið sérstakan áhuga Eulers. Glíman við að ákvarða braut hennar varð til þess, að hann þróaði nýjar reikniaðferðir, sem á síðustu áratugum átjándu aldar lögðu aftur grunninn að einfaldari leiðum til að finna brautir halastjarna:

◊ Halastjarnan mikla árið 1744: 

Þessarar halastjörnu er getið í nokkrum íslenskum heimildum. Meðal annars segir í Höskuldsstaðaannál 1744:

Þann vetur sást jafnan, þá heiðríkt var, comete með löngum vendi frá sér, er stóð til suðvesturs, þá sú stjarna í nónstað var. Það varaði frá jólum fram til gói. Ýmisleg himinteikn önnur sáust þá að mörgum þann vetur og árið fyrirfarandi, líka vel fyrri, og munu þau boðað hafa eftirkomandi harðindi til lands og sjóvar og þar af rísandi fólksfelli, fyrst norðaustur á landinu, hvert hallæri þar byrjaði 1741.

Í áðurnefndri hugvekju sinni um halastjörnur minnist Hannes Finnsson á stjörnuna og segir (bls. 53-54):

Halinn á þeirri [stjörnu], sem sást 1744, hver þó var ei nærri svo stór, sem á þeim er ég fyrr nefndi [1618 og 1680], var mældur að vera 1 milljón og 400 þúsund þingmannaleiðir.

Þótt þess sé ekki getið í íslenskum heimildum, var glæsilegur hali eitt helsta einkenni þessarar björtu halastjörnu. Halinn klofnaði þegar stjarnan var í sólnánd og myndaði um skeið einskonar blævæng með sex fjöðrum.

Franski stjörnufræðingurinn J.P. de Cheseaux fylgdist vel með halastjörnunni 1744. Myndin er úr ritsmíð hans um stjörnuna og sýnir vel sexfaldan hala hennar eftir sólnánd.

 

Halastjarna Halleys snýr aftur

Eins og fram kom í fyrri færslu, spáði Halley því opinberlega árið 1705 að halastjarna, sem hann hafði fylgst náið með 1682, myndi birtast á nýjan leik árið 1758. Þegar spáin rættist, tóku stjörnufræðingar fljótlega að tengja nafn Halleys við stjörnuna. Í dag, 260 árum síðar, ber hún enn nafn hans og er án efa frægasta halastjarna allra tíma.

Á sjötta áratug átjándu aldar var endurkomu stjörnunnar beðið með mikilli eftirvæntingu, ekki aðeins í Englandi heldur um alla Evrópu. Ástæðan var fyrst og fremst sú, að spá Halleys var byggð á kenningum Newtons um þyngdina og þeirri tilgátu hans í Principíum, að hreyfing halastjarna væri háð þyngdarlögmálinu á sama hátt og hreyfing annarra hnatta í sólkerfinu. Endurkoman var því mikilvægur prófsteinn á kenningu Newtons um þyngdina. Þegar svo halastjarnan birtist nokkurn veginn á tilteknum stað og tíma, var henni tekið með miklum fögnuði.

Halastjarna Halleys yfir ánni Thames árið 1759. Málverk eftir Samuel Scott.

Eins og áður hefur komið fram, virðist Halley-stjarnan ekki hafa sést á Íslandi árið 1759. Hennar er þó getið í hugvekju Hannesar Finnssonar frá 1797 (bls. 48-49):

Halastjörnurnar hafa svo vissan, reglubundinn og afmarkaðann gang, að lærðir menn geta reiknað nær þær komi aftur á sama stað, og þannig hafa þeir reiknað gang hérum 80 halastjarna, sem sést hafa síðan 837. Halley, mikill stjörnuspekingur í Englandi, reiknaði þær manna fyrstur fyrir 100 árum, og þá þegar 24 af þeim. Hann sagði líka fyrir, að halastjarnan sem sást 1682 mundi aftur koma 1759, og munaði einum mánuði í reikningi hans, hvar til stjörnuspekingar hafa síðan sagt orsökina, svo að raunar skeikaði ekki reikningur hans í hinu allra minnsta.

Einnig má benda á ágæta umfjöllun um endurkomuna og aðdragandann að henni í Stjörnufræði Ursins (bls. 118-121).

Þess má og geta, að árið 1758 hélt Stefán Björnsson, síðar reiknimeistari, fyrirlestur við Hafnarháskóla um halastjörnur, sem hann gaf jafnframt út á prenti:

Forsíðan á dispútatíu Stefáns Björnssonar frá 1758. Á íslensku er titill hennar: Um verkan halastjarna sem ganga niður í reikistjörnukerfi vort.

Það er ekki ósennilegt, að Stefán hafi valið þetta efni vegna umræðunnar um endurkomu Halley-stjörnunnar. Umfjöllunin er öll byggð á náttúruspeki og heimsmynd Newtons og vitnar Stefán meðal annars í verk hans. Fjallað er ítarlega um þyngdarlögmálið og því lýst, hvernig halastjörnur hreyfast vegna þyngdarhrifa frá sólinni. Jafnframt ræðir Stefán áhrif halastjarna á hreyfingu sólar og reikistjarna og einnig um sjávarföll af þeirra völdum.

◊ Halastjarnan mikla árið 1769:

Einn af þeim, sem sáu þessa halastjörnu hér á landi, var Hannes Finnsson, þá staddur tímabundið í Skálholti. Í hugvekju sinni um halastjörnur frá 1797 segir hann um stjörnuna (bls. 54):

Halastjarnan, sem sást 1769, og sem ég hér í landi sýndi nokkrum, sást í 4 mánuði. Hali hennar reiknaðist 8 milljónir þingmannaleiðir, en ekki sýndist hann með beru auga ofsa-langur.

Eins og fram kemur í hugvekjunni, hafði Hannes ekki miklar áhyggjur af áhrifum halastjarna á mannlífið, hvorki stjörnunnar 1769 né annarra. Hið sama verður ekki sagt um síra Jón Hjaltalín, eins og sjá má í 23. erindi kvæðis hans, Andvara, sem fjallar um atburði ársins 1770 (sálminn í heild má finna í viðauka við Ævisögu Jóns prófasts Steingrímssonar):

Þá tók drottinn að hóta hörðu,
halastjörnuna sáum vér.
En þegar skrifa þjóðir gjörðu
þúsund sjö hundruð sjötiger,
kom hörkuvetur kyngi með,
kollfeldi bæði hesta og féð.

Í höfuðborginni Kaupmannahöfn fylgdust stjörnufræðingarnir í Sívalaturni, þar á meðal Eyjólfur Jónsson, vel með stjörnunni. Þetta má til dæmis sjá á nokkrum færslum þeirra í stjarnmælingabækur stjörnuturnsins.

Úr mælingabókum stjörnumeistaranna í Sívalaturni, 1. september 1769.  Þarna er verið að ákvaða staðsetningu halastjörnukjarnans á hvelfingunni. Beina línan frá sjöstirninu (efst til hægri) gengur í gegnum kjarnann og stefnir á stjörnuna π í Óríon. Hornpunkrarnir í samsíðungnum eru allir í Nautsmerki: Fastastjörnurnar α (Aldebaran),  λ,  ν og kjarni halastjörnunnar. – Úr meistararitgerð C. S. Jörgensen frá 2017 (bls. 231).

Prófessor Christian Horrebow virðist ekki hafa hirt um að birta niðurstöður þessara dönsku mælinga, Starfsbóðir hans í Stokkhólmi, Pehr Wargentin, lá hins vegar ekki á sínum niðurstöðum. Í grein hans um halastjörnuna má meðal annars finna ágætis kort af hreyfingu hennar á hvelfingunni.

Teikning P. Wargentins af slóð halastjörnunnar 1769 dagana 3. til 12. september.

 

Leit að nýjum halastjörnum

Skömmu eftir miðja átjándu öld tók að bera á samkeppni milli stjörnufræðinga í Frakklandi um það, hver yrði fyrstur til að finna nýjar halastjörnur. Lengi var C. Messier þar í ótvíræðu forusthlutverki, en síðar fékk hann harða samkeppni frá P. Méchain. Í byrjun nítjándu aldar slóst J.-L. Pons svo í hópinn og áður en yfir lauk hafði honum tekist að finna fleiri halastjörnur en nokkur annar.

Margir aðrir, bæði í Frakklandi og annars staðar, blönduðu sér í baráttuna og þegar leið á nítjándu öldina, tóku Bandaríkjamenn smám saman forustuna. Þeirra duglegastur var án efa W. R. Brooks.

Af öllum þessum mönnum er Messier lang þekktastur. Það er þó ekki vegna halastjarnanna, sem hann fann, heldur fyrir lista yfir þokukennda hnoðra á himni, sem ekki eru halastjörnur. Listann setti hann saman, til þess að hnoðrarnir tefðu hann ekki við halastjörnuleitina, en að öðru leyti hafði hann lítinn áhuga á þessum hreyfingarlausu fyrirbærum. Það flokkast því kannski undir kaldhæðni örlaganna, að Messier-listinn er núna ein þekktasta gagnaskrá stjörnufræðinnar.

Líkt og á öðrum fræðasviðum voru karlar í yfirgnæfandi meirihluta í lærdómsheimi stjörnufræðinnar á sautjándu og átjándu öld. Því er ástæða til að nefna sérstaklega þrjár konur, sem stunduðu almennar rannsóknir í stjörnufræði á þessu tímabili, þar á meðal á halastjörnum. Þær eru Maria Margaretha Kirch, fyrsta konan sem vitað er til að fundið hafi nýja halastjörnu (C/1702 H1), Caroline Lucretia Herschel, sem fann að minnsta kosti fimm slíkar og loks Maria Mitchell, sem fyrst sá nýja halastjörnu árið 1847. Sú sjarna er oft við hana kennd.

Að lokum má nefna, að enginn Íslendingur mun enn hafa verið svo heppinn að finna nýja halastjörnu. Til mikils er að vinna, því yfirleitt er halastjörnunni gefið nafn finnandans auk skrárarnúmers.

 

Nítjánda öldin

Langt fram eftir nítjándu öld lögðu stjörnufræðingar megináherslu á það að nýta sem best stærðfræðilegu aðferðirnar, sem þeir höfðu fengið í arf eftir þá Euler, Lambert, Lagrange, Laplace, Olbers og Gauss. Brautir himinhnatta, þar á meðal halastjarna, voru ákvarðaðar með æ meiri nákvæmni. Jafnframt var mikil vinna lögð í þróun og smíði nýrra sjónauka, ekki síst linsusjónauka, einkum til þess að geta framkvæmt sem nákvæmastar staðar- og tímamælingar.

Upp úr miðri öldinn var í sívaxandi mæli farið að beita nýjungum í eðlisfræði og efnafræði, einkum litrófsgreiningu og ljósmyndatækni, til að afla nýrrar þekkingar á eðliseiginleikum og hegðun himinhnatta. Þetta olli sannkallaðri byltingu í rannsóknum á sólinni og öðrum sólstjörnum, reikistjörnum og tunglum þeirra sem og halastjörnum og smástirnum.

Eftirtaldar heimildir gefa, sem heild, allgóða mynd af þróun stjarnvísinda á nítjándu öld:

◊ Halastjarnan mikla árið 1807:

Ég hef aðeins fundið eina heimild um það, að þessi halastjarna hafi sést hér á landi. Thomas Bugge getur þess í lok greinar um rannsóknir sínar á stjörnunni, að landmælingamennirnir Frisak og Scheel hafi séð hana frá Eyjafirði. Þrátt fyrir að þeir hafi verið nýkomnir þangað og mælitæki þeirra enn á leiðinni, tókst þeim að gera nokkrar mælingar á stjörnunni með einföldum aðferðum og senda Bugge. Prófessorinn birti þær svo í greininni (bls. 221-22).

Úr grein Bugges um halastjörnuna 1807 (bls. 271). Í neðra horninu vinstra megin má sjá teikningar af stjörnunni á þremur mismunandi tímum.  Hinar myndirnar tengjast ýmsum útreikningum, sem finna má í greininni.

◊ Halastjarnan mikla árið 1811:

Í Árbókum Espólíns segir um þessa þekktu stjörnu: „Haust var gott fyrir norðan; sást þá halastjarna, ok svo öndverðan vetrinn.“

Í frétt í Fjölni um komu halastjörnu Halleys árið 1835 (sjá síðar) segir í lokin:

Prófessor Ursin gerir ekki ráð fyrir að [Halley-stjarnan] verði mjög fögur í þetta sinn eða geti jafnast við þá sem sást 1811; enda var sú stjarna voðaleg, og mun vera öllum í minni, sem muna til sín þá.

Árið 1839 minnist Jón Bjarnason í Þórormstungu einnig á stjörnuna í bréfi til Björns Gunnlaugssonar (sjá nánar síðar) og segir: „Mér er minnisstæð Cometan af 1811 vegna hennar stærðar.“

Sjá einnig Viðbót 1 aftast í færslunni.

◊ Halastjarnan 1818:

Í áðurnefndu bréfi sínu til Björns Gunnlaugssonar minnist Jón Bjarnason á stjörnuna með þessum orðum: „Mér er minnisstæð […] halastjarnan 1818 (sem þó fáir munu hafa séð) vegna hennar langa og mjóa hala.“

Þarna var væntanlega á ferðinni ein af fjórum halastjörnum, sem Pons fann þetta árið. Hin stutta lýsing  Jóns bendir og eindregið til þess, að þarna sé um að ræða hina frægu halastjörnu Enckes.

◊ Halastjarnan mikla árið 1823:

Magnús Stephensen fjallar um þessa stjörnu í erlendum fréttum í Klausturpóstinum í september 1824 og segir hana hafa sést í Berlín og Danmörku í janúar það ár. Svo bætir hann við: „Á Íslandi sást hún og á þorranum.“

◊ Halastjarnan 1826:

Þetta er halastjarna, sem Björn Gunnlaugsson fylgdist með frá Álftanesi í byrjun desember 1826 og skrifaði um í Klausturpóstinn. Nýleg könnun mín hefur leitt í ljós, að þarna var á ferðinni halastjarna, sem áðurnefndur Pons sá fyrstur manna  22. október 1826. Skrárheiti hennar er nú C/1826 U1 (Pons) en var áður Comet 1826 V.  Stjarnan var í sólnánd 18. nóvember 1826 og Björn sá hana því á útleið. Í reikningum sínum gerði hann hins vegar ráð fyrir, að hún væri á innleið og líklega er það skýringin á því, hvers vegna niðurstöður hans eru rangar.

◊ Biela halastjarnan 1832:

Árið 1832 kom upp orðrómur þess efnis að Biela-stjarnan, sem var væntanleg seinna það ár, myndi rekast á jörðina. Af þessu skapaðist nokkur ótti, ekki síst í París. Til að róa samlanda sína greip F. Arago pennann og skrifaði langan bækling um halastjörnur og hverfandi áhrif þeirra á jörðina. Óttinn við stjörnuna hefur þó greinilega borist til Íslands, því í þýðingu sinni á Stjörnufræði Ursins breytti Jónas Hallgrímsson frá upphaflegum texta höfundarins um atburðinn og segir meðal annars (bls. 132):

Stjörnufræðingarnir sögðu til að mynda, að halastjarna Bielas mundi koma svo nærri jarðbrautinni í októbermánuði 1832, að hún yrði 13 sinnum nær henni en tunglið er jörðinni og það geti borið oftar við; en hitt sögðu þeir ekki, að hún yrði þá svo nærri jörðunni sjálfri; því jörðin var þá langt á eftir og kom ekki á þann stað á braut sinni, er halastjarnan hafði farið framhjá, fyrr en mánuði seinna, og þá var hin komin þaðan langar leiðir. Samt var þetta svo misskilið, hvað sem vitrari menn sögðu, að almenningur ærðist að kalla mátti víða um lönd og Júpíter sjálfur, er þá var nálægt  jarðstefnu sinni og fagur og bjartur á að sjá, var lengi um sumarið kallaður „halastjarna“ og „loðinn fjandi“, sögðu þeir hérna í Reykjavík.

Teikning af Biela-halastjörnunni frá árinu 1846, skömmu eftir að hún klofnaði í tvennt.

◊ Halley halastjarnan 1835:

Í frétt í tímaritinu Fjölni um endurkomu Halley-stjörnunnar árið 1835 er að finna eftirfarandi spá:

Snemma í ágúst á hún að vera í nauts-merkinu, nálægt sjöstjörnunum. Þaðan færist hún norður á við og sýnist fara hraðast fyrst í október. Þann 5ta, 6ta og 7da í þeim mánuði fer hún yfir vagninn og þann 11ta á hún að verða í krónunni rétt hjá björtu-stjörnu (gemma coronæ); Þá er hún á Íslandi að sjá í norðvestri seint á kvöldin. Eftir miðjan mánuðinn fer hún suður yfir línuna, stendur kyrr nokkru seinna og kemur í sólarnánd 7da nóvember; […]  Úr þessu fer hún að þokast austurávið, en verður þá svo lágt á suðurloftinu, að hún er horfin á Íslandi um jólaleytið.

Því miður hef ég ekki fundið neinar heimildir um það, að gesturinn hafi sést hér á landi.

Halastjarna Halleys yfir bænum Cork á Írlandi árið 1835.

◊ Halastjarnan 1838:

Á handritadeildinni í Þjóðarbókhlöðu er varðveitt sendibréf, sem  Jón Bjarnason bóndi í Þórormstungu skrifaði Birni Gunnlaugssyni 12. febrúar árið 1839 (Lbs. 386, fol). Aðalefni bréfsins er umfjöllun um halastjörnu, sem Jón sá haustið 1838 og hefur sennilega verið  Encke-stjarnan, sú hin sama og Jón hafði áður séð 1818.  Lýsing Jóns hljóðar svo:

Mér er minnisstæð Cometan af 1811 vegna hennar stærðar og líka halastjarnan 1818 (sem þó fáir munu hafa séð) vegna hennar langa og mjóa hala. […] Kjarni eður höfuð Cometunnar af 1811 virðist ei stærra heldur en þeirrar sem sýndi sig á næst liðnu hausti. Sú (af 1811) færðist daglega minna til suðurs eptir himni heldur en sú í haust eð var og því hygg eg sú hafi ekki eins nærri komið ⊕ og þar hjá sást sú miklu lengur.

Það sem er samt áhugaverðast við þetta bréf er lýsing á útreikningum, sem Jón er að glíma við. Áður hefur Björn greinilega sent honum  leiðbeiningar um það, hvernig finna skuli brautir halastjarna, bæði reikniaðferðir og formúlur. Auk þess hefur Björn sent honum dæmi og í bréfi Jóns eru lausnir, sem hann biður Björn að líta á. Að auki lýsir hann þeirri von sinni, að hann geti notað aðferðirnar til að ákvarða braut halastjörnunnar, sem hann sá haustið 1838. Ekki veit ég hvort sú ráðagerð heppnaðist, en gaman væri að vita, hvort einhvers staðar sé að finna fleiri af þeim bréfum, sem fóru milli þeirra félaga um stjörnufræði.

◊ Donati halastjarnan 1858:

Þessari halastjörnu hafa verið gerð ítarleg skil í fyrri færslu og leyfi ég mér að vísa lesendum þangað.

◊ Loftsjónin í nóvember 1866:

Þriðjudaginn 27. nóvember 1866 birtist í Þjóðólfi stutt frásögn af  hrinu stjörnuhrapa, sem sést hafði í Reykjavík  nóttina 13. til 14. nóvember. Þar segir meðal annars:

Að kveldi 13. þessa mánaðar sást hér í Reykjaivík fögr loptsjón. […] Nætrverðir bæarins komu á strætin kl. 10 um kveldið og tóku þegar eptir því, að stjörnuhröp í frekara lagi sáust um austrloptið; aðrir menn sátu inni og vissu svo eigi hvað úti gjörðist. Þessi stjörnuhröp fóru alltaf vaxaudi, og þegar kom fram um 11. stund voru þau mörg á lopti í einu, ofar og neðar í lopti og til beggja hliða; Þá urðu nokkrir aðrir menn hér í bænum þessa varir, og horfðu á um stund; hér um bil kl. 12 stóð þetta sem hæzt, en síðan fór það heldr mínkandi. […] Þessi loptljós komu úr norðaustri (landnorðri) og flugu upp á loptið til suðvestrs (útsuðrs). […] Öll voru þau smá, eins og venjuleg stjörnuhröp, nema eitt, það var allmikill eldhnöttr (vígahnöttr?) og lýsti mjög af, er hann þaut upp á loptið, en þar hvarf hann; eigi heyrðu þeir þyt eða bresti til þessara loptsjóna, en mjög hafði sjón þessi verið fögr.

Þarna var um að ræða loftsteinadrífu, sem kölluð er Leonítar, en það nafn kom til síðar. Í pistlinum, sem Páll Melsteð skrifaði, útskýrir hann fyrirbærið eftir bestu getu. Skýring hans er í meginatriðum hin sama og áður hafði komið fram í öðrum hluta greinar Björns Gunnlaugssonar um vígahnöttin mikla í október 1851. Þar segir Björn og hefur eftir kennslubók þeirra Pouillets og Müllers (2. hefti, bls. 608-09):

Menn geta varla lengur efast um að stjörnuhröp, vígahnettir og loptsteinar hafi cosmiskan uppruna, eða sjeu til orðnir, sem reykistjörnurnar, að þeir að líkindum sjeu himinlíkamir, sem fari í kring um sólina og detti niður á jörðina, þegar þeir komast inn í hennar aðdráttarsvið. […] Þegar menn gjöra ráð fyrir, að auk hinna óteljandi þess háttar kroppa, sem einstakir renna í kring um sólina, þá sjeu líka til skarar af þeim, sem gjöri hring i kring um sólina, og að flötur þessa hrings sneiði jarðarinnar ganghring á vissum stað, þá verður manni skiljanlegt hvernig standi á þeim stjörnuhröpum, er koma á vissum tímum ársins.

Skæðadrífa stjörnuhrapa yfir smábæ í Nýja Englandi hinn 13. nóvember 1833. Þarna var því um Leoníta að ræða. Ekki er ljóst hversu nákvæm myndin er, því hún var teiknuð 54 árum eftir atburðinn. Teiknarinn var Karl Jauslin.

Hvorki Björn né Páll minnast einu orði á samband loftsteinadrífa og halastjarna. Ekki er heldur við því að búast, því þótt hugmyndir um slík tengsl hafi verið til umræðu meðal stjörnufræðinga allt frá því á fjórða áratugnum, var það ekki fyrr en árið 1866, sem mönnum tókst í fyrsta sinn að sýna fram á þau væru til staðar.

Í greinum, sem birtust á árunum 1866-67, sýndi G. Schiaparelli fram á, að Persítarnir ættu ættir að rekja til Swift-Tuttle halastjörnunnar.  Árið 1867 færði C. F. W.Peters svo fram sterk rök fyrir því að Tempel-Tuttle halastjarnan væri móðir Leónítanna og um svipað leyti sýndi E. Weiss fram á að hið sama ætti við, annars vegar um Thatcher halastjörnuna og Lýríta og hins vegar um Biela halastjörnuna og Andrómedíta (Biela-stjarnan var þá reyndar horfin).

Í grein sinni um halastjörnur og stjörnuhröp frá árinu 1883 lýsir Þorvaldur Thoroddsen þessum ættartengslum svo:

Er það ætlun manna, að halastjörnur og stjörnuhröp standi í nánu sambandi hvort við annað. Schiaparelli og aðrir náttúrufræðingar eru því á eitt sáttir með það, að þegar halastjarna heldur braut sína, skilist frá henni sí og æ eintómar smáagnir, er verða eptir á brautinni, en fara sama hring og móðir þeirra; þetta sést af því, að brautirnar eru sameiginlegar fyrir stjörnuhröpin og halastjörnurnar. Þegar halastjörnur eyðast, er mjög líklegt að þær verði að eintómum smáögnum, og svo hefir efalaust verið með Biela’s stjörnu.

Nokkrar íslenskar greinar um svipað efni:

◊ Wells halastjarnan 1882:

Ekki má rugla Wells-stjörnunni saman við  halastjörnuna miklu árið 1882, sem ekki virðist hafa sést hér á landi. Reyndar var Wells-stjarnan björtust í júnímánuði og hefur því að öllum líkindum ekki heldur sést hér heima. Hins vegar er til skemmtileg lýsing á stjörnunni, sem birtist í Ísafold í júlí þetta ár. Þar segir meðal annars:

Á leiðinni milli Orkneyja og Færeyja sáum vjer farþegjar með póstskipinu „Valdemar“ stjörnuna með beru auga, oss til mikils gamans; þetta var kvöldið 2. júní kl. [11:30]; veður var gott, heiður himinn og loptið bjart af dagsbrún í norðri og vestri, eigi að síður sást stjarnan nálægt hánorðri, skammt frá sólunni, spölkorn fyrir ofan hafsbrúnina. Hún var silfurbjört að lit — ekki rauðleit — og á stærð við stjörnu í öðrum flokki; meðal annars var það merkilegt, að halinn, sem var talsvert langur, stóð lóðrjett upp, en ekki aptur af henni, eins og á halastjörnu þeirri, er sást hjer á landi árið 1858.

Framhaldsfærslur:

  • Halastjörnur fyrr og nú – 3. Tuttugasta öld.
  • Halastjörnur fyrr og nú – 4. Upphaf tuttugustu og fyrstu aldar (með lista yfir ýmsar aðrar gagnlegar vefsíður og ritsmíðar).

Viðbót 1 (16. nóv. 2018):  Í gær barst mér eftirfarandi skeyti frá Trausta Jónssyni veðurfræðingi: „Rakst á þetta í dagbók Jóns Jónssonar á Möðrufelli – í lok ársins 1811. Handritið er númer íbr84 8vo og myndin af síðu 359 (í myndgerð handritsins). Ég sá að Jón var búinn að geta um halastjörnu í september.“ Með skeytinu fylgdi þessi mynd:

Lýsing Jóns lærða á braut halastjörnnnar 1811 á hvelfingunni á tímabilinu 7. nóvember til 12. desember 1811. Til viðmiðunar á teikningunni eru stjörnurnar Vega í Hörpunni og Altair í Erninum.

Til samanburðar má benda á ítarlegri umfjöllun um brautina hjá R. Stoyan, 2015: Atlas of Great Comets, bls. 110-114. Eftirfarandi teikning er á bls. 111:

Posted in Átjánda öldin, Eðlisfræði, Nítjánda öld, Stærðfræði, Stjörnufræði

Halastjörnur fyrr og nú – 3. Tuttugasta öld

Posted on: 19. september, 2018 by Einar H. Guðmundsson

Þessi færsla er sú þriðja af fjórum og framhald af tveimur fyrri færslum: Halastjörnur fyrr og nú – 1. Frá miðöldum til loka sautjándu aldar  og  Halastjörnur fyrr og nú – 2. Átjánda og nítjánda öld.

 

Halastjörnur í upphafi tuttugustu aldar

Í lok janúar árið 1910 sáu nokkrir Reykvíkingar halastjörnu lágt á himni í útsuðri og töldu að þar væri komin hina fræga Halley-stjarna, sem menn höfðu haft fréttir af úr dagblöðum og tímaritum. Svo reyndist þó ekki vera, heldur var þarna á ferðinni óvæntur gestur, hin svokallaða janúarhalastjarna 1910:

Janúarhalastjarnan 1910. Ljósmynd frá Lowell athugunarstöðinni í Flagstaff í Arizona.

Eftir að menn höfðu náð sér eftir mestu undrunina, var tiltölulega lítið fjallað um þessa merku halastjörnu hér á landi. Allir voru að bíða komu Halley-stjörnunnar á vormánuðum.

◊ Halley halastjarnan 1910:

Ég hef ekki enn fundið neinar áreiðanlegar heimildir um það, að halastjarna Halleys hafi sést á Íslandi vorið 1910. Á norðurslóðum voru skilyrði til þess að koma auga á stjörnuna fremur óhagstæð og hér á landi var sennilega allt of bjart til þess að hún sæist.

Mikið var þó fjallað um Halley-stjörnuna í íslenskum blöðum. Strax haustið 1909 var farið að undirbúa almenning fyrir komu gestsins:

Braut Halley halastjörnunnar 1910. Myndin birtist í grein í heimilisblaðinu Frækorni í nóvember 1909. Hún er greinilega tekin úr dönsku blaði.

Um vorið komu tveir Þjóðverjar til landsins og var megintilgangur ferðarinnar að kanna hugsanleg segul- og rafhrif frá halastjörnunni. Engin slík hrif fundust:

Að erlendri fyrirmynd lögðu íslensk blöð áherslu á, að lítil sem engin hætta væri af halastjörnunni, en áætlað hafði verið að jörðin gæti lent í hala hennar 18. eða 19. maí. Það sem einkum mun hafa hrætt menn, var þrálátur orðrómur þess efnis, að halinn væri fullur af bráðdrepandi blásýrugasi:

Myndin sýnir halastjörnu Halleys yfir bænum Gary í Indiana, 20. maí 1910.

Eins og flestir stjarnvísindamenn höfðu sagt fyrir, urðu jarðarbúar ekki fyrir neinum beinum áföllum af völdum halastjörnu í þetta sinn:

Þetta sérkennilega uppistand í maí 1910 fékk fljótlega sinn fasta sess í menningarsögunni og er oft til þess vitnað:

Almennt um halastjörnu Halleys og heimsóknina 1910:

 

Tveir íslenskir stjarnvísindamenn í Bandaríkjunum á 20. öld

Margir íslenskir raunvísindamenn störfuðu í Bandaríkjunum á tuttugustu öld, sumir alla starfsævina, aðrir aðeins tímabundið. Í þessum hópi voru nokkrir stjarnvísindamenn, þar á meðal tveir sem hér verður sérstaklega rætt um, þeir Sturla Einarsson (1879-1974) og Gísli Hlöðver Pálsson (f. 1943). Ástæðan fyrir valinu er sú, að þeir lögðu báðir til sinn skerf í rannsóknum á halastjörnum, þótt með ólíkum hætti væri.

Sturla Einarsson

Um þessar mundir er í vinnslu sérstök færsla um Sturlu og störf hans og því verður aðeins minnst á örfá atriði hér.

Sturla fæddist í Skagfirði árið 1879, sonur hjónanna Jóhanns Einarssonar og Elínar Benónýsdóttur. Fjögra ára gamall fluttist hann alfarinn til Bandaríkjanna með foreldrum sínum og flokkast því samkvæmt hefð sem Vestur-Íslendingur.

Sturla lauk doktorsprófi í stjörnufræði frá Kaliforníuháskóla í Berkeley árið 1913 með ritgerð um brautir Trójusmástirna. Hann starfaði síðan við skólann allan sinn starfsaldur og varð prófessor í stjörnufræði 1918.

Í akademískum störfum sínum lagði Sturla mesta áherslu á kennslu og stjórnunarstörf, en á námsárunum stundaði hann öflugar rannsóknir við útreikninga á brautum nýuppgötvaðra halastjarna. Alls munu hafa birst eftir hann niðurstöður um brautir 16 slíkra stjarna (ekki þó halastjörnu Halleys):

Til vinstri má sjá prófessor Sturla Einarsson við einn af sjónaukunum í Berkeley árið 1944 – Til hægri er mynd af Morehouse halastjörnunni 1908. Sturla gerði tvær tilraunir til að ákvarða braut hennar, fyrst 6. sept. 1908 og aftur 22. sept. 1908.

Frekari upplýsingar um störf og persónu Sturlu eru að finna í eftirfarandi minningargrein eftir þrjá fyrrum stúdenta hans og samstarfsmenn:

 

Gísli Hlöðver Pálsson (Jack G. Hills)

Foreldrar Keflvíkingsins Gísla Hlöðvers voru þau Kristín Gísladóttir og Páll S. Pálsson. Árið 1949 fluttist hann til Bandaríkjanna með móður sinni, þá sex ára gamall. Í hinu nýja landi tók hann upp ættarnafn stjúpföðurs síns og nefndist eftir það Jack Gilbert Hills.

Gísli Hlöðver/Hills vakti snemma athygli fyrir framúrskarandi hæfileika á sviði raunvísinda, einkum þó stjörnufræði og eðlisfræði, eins og sjá má á þessum íslenska fréttapistli:

Árið 1969 lauk Hills doktorsprófi í stjarneðlisfræði frá Michigaháskóla með ritgerð um uppruna og þróun sólkerfisins. Þetta verk hans vakti talsverða athygli:

Að námi loknu vann Hills áfram að rannsóknum í stjarneðlisfræði við Michiganháskóla og fleiri skóla. Árið 1981 þáði hann svo stöðu sem stjarneðlisfræðingur við Los Alamos Rannsóknarstofnunina í Nýju Mexíkó.

Prófessor Jack G. Hills á skrifstofu sinni í stjarneðlisfræðideild ríkisháskólans í Michigan árið 1979.

Jack Hills er sérfræðingur í útreikninum á hreyfingu himintungla, sviði sem kalla mætti stjörnuaflfræði á íslensku, og þar hefur hann gert ýmsar mikilvægar uppgötvanir. Fyrir utan áðurnefndar niðurstöður um reikistjörnukerfi, færði hann meðal annars rök fyrir því árið 1981, að flesta halastjörnukjarna sé að finna, ekki í hinu fjarlæga Oort-skýi, heldur í skífulaga svæði í plani sólkerfisins fyrir utan svokallað Kuiper-belti. Þessi skífa er nú við hann kennd og kölluð Hills-skýið, en stundum er einnig talað um innra Oort-skýið.

Á þessari skýringarmynd er stjörnukerfið, sem við köllum venjulega sólkerfið okkar, í miðjunni. Þar fyrir utan er skífulaga Kuiper-beltið (litað ljósblátt). Skífan fyrir utan Kuiper-beltið er Hills-beltið. Hið kúlulaga Oort-ský umlykur svo allt saman.

Á níunda og tíunda áratugnum vann Hills meðal annars að rannsóknum á hreyfingum smástirna og halastjarna í sólkerfinu og áhrifum hugsanlegra árekstra slíkra fyrirbæra við jörðina:

Árið 2005 fannst sólstjarna, sem ferðaðist með ofsahraða í gegnum Vetrarbrautina. Fljótlega kom í ljós, að Hills hafði spáð fyrir um tilvist slíkra stjarna sautján árum áður:

Hills hefur unnið að mörgum öðrum áhugaverðum verkefnum á sviði stjörnuaflfræði. Eftirfarandi listi gefur góða mynd af helstu viðfangsefnum hans:

 

Meira um halastjörnur á tuttugustu öld

Áður hefur verið minnst á nokkrar 20. aldar halastjörnur, til dæmis janúarstjörnuna 1910 og Halley-stjörnuna, sem kom í heimsókn skömmu síðar. Einnig ýmsar halastjörnur, sem Sturla Einarsson reiknaði brautir fyrir á árunum 1906 til 1929. Hér á eftir verða hins vegar taldar upp aðrar helstu halastjörnur tuttugustu aldar og þá einkum þær, sem vöktu sérstaka athygli hér á landi, annað hvort vegna birtu og fegurðar eða af öðrum ástæðum.

Tímabilið frá 1900 til 1950

◊ Atburðurinn í Tunguska árið 1908:

◊ Pons-Winnecke halastjarnan 1921:

◊ Steinþór Sigursson og Comas Solà halastjarnan 1926:

Á þriðja áratug tuttugustu aldar lagði Reykvíkingurinn Steinþór Sigurðsson stund á stjörnufræði við Háskólann í Kaupmannahöfn. Þar naut hann leiðsagnar Elis Strömgren, eins fremsta sérfræðings heims á þeim tíma í útreikningum á brautum halastjarna og smástirna.

Elis Strömgren og Steinþór Sigurðsson.

Steinþór lauk magisterprófi í stjörnufræði árið 1929 með ritgerð um nýja útreikninga á brautum svokallaðra Trójusmástirna. (Það er skemmtileg tilviljun, að sextán árum áður hafði Sturla Einarsson fjallað um svipað efni í doktorsritgerð sinni.)

Á námsárunum stundaði Steinþór meðal annars athuganir á breytistjörnum og stjörnumyrkvum,  en jafnframt birti hann skemmtileg grein um halastjörnuna Comas Solà:

  • G. W. Kronk: 32P/Comas Solá.
  • Steinþór Sigurðsson, 1927: Komet Comas Solà (1926 f) – Greinin í heild sinni:

Rúmsjármynd (sjá einnig hér) af braut halastjörnunnar Comas Solà 1926. Grein Steinþórs Sigurðssonar í Nordisk Astronomisk Tidsskrift, 8, 1927, bls. 77.

◊ Giacobini-Zinner halastjarnan og Drakonítar árin 1933 og 1946:

Tímabilið 1950-1970

◊ Tvær greinar um halastjörnur:

◊ Arend-Roland halastjarnan 1956:

Fréttir af þessari björtu og sérlega fallegu halastjörnu bárust snemma til landsins:

Þýsk ljósmynd af Arend-Roland halastjörnunni að kvöldi 23. apríl 1957. Takið eftir daufa „andhalanum“ sem gengur fram úr stjörnunni.

◊ Ikeya-Seki halastjarnan 1965:

Þetta mun vera ein bjartasta halastjarna, sem um getur í sögu stjörnufræðinnar. Hún var hins vegar mjög sunnarlega á hvelfingunni og af stuttum fréttapistlum í íslenskum blöðum má ráða, að ekki hafi til hennar sést hér á landi.

◊ Bennett halastjarnan 1969:

Tímabilið 1970-1990

◊ Halastjarna Múmínálfanna 1971:

Hin merka ævintýrabók Halastjarnan eftir Tove Jansson kom í íslenskri þýðingu 1971 og var endurútgefin 2010. Næsta útgáfa kemur því sennilega á markað 2049.

◊  Kohoutek halastjarnan 1973:

◊ West halastjarnan 1975:

◊ Halley halastjarnan 1986:

Farið var að fjalla um þessa heimsókn Halley-stjörnunnar í íslenskum blöðum, löngu áður en hún sást fyrst hér á landi:

Ein af myndum Giotto geimfarsins af kjarna og hjúpi Halley-stjörnunnar árið 1986. Mynd: ESA/MPAE Lindau.

Almennt um halastjörnu Halleys og heimsóknina 1886:

Tímabilið 1990-2000

◊ Swift-Tuttle halastjarnan 1992:

Um það leyti sem fyrst sjást til halastjörnunnar, haustið 1992, fór af stað orðrómur þess efnis, að hún myndi síðar lenda í árekstri við jörðina, nánar tiltekið 14. ágúst árið 2126. Þrátt fyrir að orðróminn mætti rekja til stjörnufræðinga, kom fljótlega í ljós að líkurnar á slíkum árekstri voru til muna minni en upphaflega var talið:

Myndin sýnir Þorstein Sæmundsson stjörnufræðing horfa til himins í nóvember 1992. Þarna er hann sennilega að skyggnast eftir Swift-Tuttle halastjörnunni. Ljósmyndari: Ragnar Axelsson.

Í kjölfar Swift-Tuttle stjörnunnar bjuggust margir við, að Persítarnir yrðu mjög öflugir í ágúst 1993. Sú varð þó ekki raunin:

Svo merkilega vill til, að einmitt á þessum heimsóknartíma Swift-Tuttle stjörnunnar var mikil umræða í gangi um afdrif risaeðlanna og hvort aldauði þeirra gæti tengst árekstri halastjörnu eða loftsteins við jörðina:

Árekstrar halastjarna og loftsteina við jörðina – Yfirlit:

◊ Shoemaker-Levy halastjarnan 1993:

Brotin úr Shoemaker-Levy stjörnunni skömmu áður en þau lentu á Júpíter, dagana 16. til 22. júlí 1994. Sjá nánar hér.

◊ Hyakutake halastjarnan 1996:

◊  Hale-Bopp halastjarnan 1995:

Hale-Bopp er mér sérstaklega minnisstæð. Veturinn 1996-97 var ég gistiprófessor við Nordita í Kaupmannahöfn og bjó á þriðju hæð í fjölbýlishúsi við Blegdamsvej. Þrátt fyrir borgarljósin, gat ég fylgst með þressari glæsilegu halastjörnu út um stofugluggann hjá mér á hverju kvöldi, frá því um miðjan mars og og vel fram í apríl 1997.

Halastjarnan Hale-Bopp yfir Esjunni að kvöldi 18. mars 1997. Ljós rykhalinn og blár jónahalinn sjást greinilega á myndinni. Fyrir neðan stjörnuna eru norðurljós. Ágúst H. Bjarnason verkfræðingur tók þessa fallegu mynd.

Framhaldsfærsla:

  • Halastjörnur fyrr og nú – 4. Upphaf tuttugustu og fyrstu aldar (með lista yfir ýmsar aðrar gagnlegar vefsíður og ritsmíðar).
Posted in Eðlisfræði, Stærðfræði, Stjörnufræði, Tuttugasta öldin

Halastjörnur fyrr og nú – 4. Upphaf tuttugustu og fyrstu aldar

Posted on: 19. september, 2018 by Einar H. Guðmundsson

Þessi færsla er sú síðasta af fjórum og framhald af færslunni Halastjörnur í aldanna rás – 3. Tuttugasta öldin.  Sú er aftur framhald af tveimur fyrri færslum: Halastjörnur í aldanna rás – 1. Frá miðöldum til loka sautjándu aldar  og  Halastjörnur í aldanna rás – 2. Átjánda og nítjánda öld.

 

Halastjörnur á tuttugustu og fyrstu öld

◊ Ikeya-Zhang halastjarnan 2002:

◊ Machholz halastjarnan 2004:

Þorsteinn Sæmundsson, jan. 2005: Halastjarna á himni. Með mynd eftir Snævarr Guðmundsson.

◊ Geimfarið Deep Impact og áreksturinn við Tempel 1 halastjörnuna árið 2005:

Íslenski hópurinn sem fór til Hawaii. Snævarr Guðmundsson er lengst til vinstri, Sævar Helgi Bragason er þriðji frá vinstri og Sverrir Guðmundsson er lengst til hægri.  Ljósmynd úr Morgunblaðinu 7. júlí 2005.

◊ SWAN halastjarnan 2006:

◊ McNaught halastjarnan 2006:

◊ Holmes halastjarnan 2007:

◊ PANSTARRS halastjarnan 2011:

◊ ISON halastjarnan 2012:

◊ Lovejoy halastjarnan 2013:

◊ Geimfarið Rosetta og lending farsins Philae á halastjörnunni Churyumov–Gerasimenko árið 2014:

Svona leit halastjarnan Churyumov–Gerasimenko út  séð frá Rosettu, 7. júlí 2015.

Philae á yfirborði halastjörnunnar.

◊ Lovejoy halastjarnan 2014:

 

Gagnlegar vefsíður fyrir halastjörnuvini

 

 

 

Yfirlit og saga – Nokkrar áhugaverðar ritsmíðar

(Fullur vefaðgangur er aðeins að ritum merktum með *)

Fyrir lengra komna:

Posted in Eðlisfræði, Stærðfræði, Stjörnufræði, Tuttugasta og fyrsta öldin

Halastjarnan mikla árið 1858 – Mælingar og hughrif í upphafi nýrra tíma í stjörnufræði

Posted on: 24. júní, 2018 by Einar H. Guðmundsson

Um þessar mundir (júní 2018) eru liðin 160 ár frá því fyrst sást glitta í lítinn hnoðra á stjörnuhimninum í gegnum sjónauka í Flórens á Ítalíu. Á næstu mánuðum átti hnoðrinn eftir að þróast í eina fallegustu halastjörnu, sem sögur fara af.  Mikil hrifning greip um sig meðal almennings í Evrópu og Bandaríkjunum og haustið 1858 birtist fjöldi greina um stjörnuna í erlendum blöðum og tímaritum. Af henni voru málaðar myndir og ort um hana  ljóð (sjá nokkur dæmi hér).

Á þessum tíma var sú hjátrú, að halastjörnur væru fyrirboðar illra tíðinda, að mestu horfin. Ný tækni og nýjar kenningar voru í burðarliðnum og áttu eftir að valda byltingarkenndum breytingum á gömlum og grónum greinum eins og stjörnufræði og náttúruspeki. Svo skemmtilega vill til, að halastjarnan 1858 kom einmitt í heimsókn á þessu áhugaverða breytingarskeiði. Um það verður rætt nánar í seinni hluta færslunnar.

Halastjarna Donatis séð frá Oxford í Englandi snemma kvölds hinn 5. október 1858. Vatnslitamynd eftir enska málarann William Turner.

Þetta kort kom út í byrjun október 1858 og var ætlað áhugasömum almenningi. Það sýnir hreyfingu halastjörnunnar á hvelfingunni (frá hægri til vinstri) og er byggt á mælingum og útreikningum stjörnufræðingsins J. R. Hinds. Sjá einnig útgáfu, sem hægt er að stækka.

 

Viðbrögð tveggja Íslendinga

Einn af þeim, sem heillaðist mjög af hinum nýja gesti á stjörnuhimninum, var íslenska skáldið Benedikt Gröndal.  Haustið 1858 var hann staddur í Þýskalandi þar sem hann fylgdist með Donati-stjörnunni og orti um hana áhrifamikið en frekar þunglyndislegt ljóð í átta erindum. Kvæðið, Halastjarnan 1858, var birt í heild í Þjóðólfi haustið 1859, en hér er fyrsta erindið eins og Benedikt gekk sjálfur frá því í Kvæðabók sinni árið 1900:

Þú undurljós! sem áfram stikar
ókunnum heimsins djúpum frá,
þú sem með geisla-bröndum blikar
brugðinn sem skjómi himni á!
Hvurt munu þínar liggja leiðir,
logandi sjón, um dimma tíð?
Eldfaldin hrönn þér undan freyðir,
óttaleg bæði og meginfríð!

Til vinstri: Björn Gunnlaugsson árið 1859.  Til hægri: Benedikt Gröndal í kringum 1870.

Umfjöllun Björns Gunnlaugssonar, sem birtist í Þjóðólfi 5. nóvember 1858, var langt frá því jafn ljóðræn og lýsing skáldsins. Grein spekingsins, Halastjarnan 1858,  hefst á einfaldri frásögn af ferðalagi stjörnunnar í gegnum stjörnumerkin (sjá kortið hér fyrir neðan). Stjörnuna mældi Björn fyrst 17. september og var hún þá „á vinstra aptrfæti Stóra Bjarnar“. Eftir það ferðaðist hún í gegnum stjörnumerkin Bereníkuhadd og Hjarðmanninn (Nautamanninn), þaðan sem hún hélt í átt að Naðurvalda.

Stjörnukort C. G. Riedigs frá 1849. Þarna má sjá allar stjörnurnar, sem Björn nefnir í grein sinni.

Síðan segir í grein Björns um mælingarnar:

Þann 17. og 23. sept., og 4. oct. mældi eg gáng halastjörnunnar, þó engan veginn með þeirri nákvæmni sem stjörnumeistarar við hafa, (því eg hefi enga hentugleika á því; hèr er hvorki stjörnuhús nè hentug verkfæri). Þó held eg sè betra fyrir oss Íslendinga að veifa raungu trè en engu, ef að eins hittist nærri því rètta, vegna þess það gefr þó hugmynd um halastjörnugánginn.  Fann eg þá með reikningi, og meira þó með Construction (uppdrætt[i]) þessar eptirfylgjandi grunntölur (Elementa) halastjörnunnar:

Tíð sólnándar (Perihelii):  15. sept. 1858
Lengd sólnándar:  67° 15′
Sólnándar fjarlægð:  0,59  [leiðrétt í samræmi við handrit BG]
Uppstígandi hnútr:  175° 30′
Halli mót sólbraut:  59° 30′
Gángrinn öfugr.

Samkvæmt þessu var halastjarnan næst sólinni 15. september 1858 og þá í 0,59 stjarnfræðieininga fjarlægð frá henni. Björn reiknaði einnig út, að halastjarnan hefði verið næst jörðu 8. október í fjarlægðinni 0,34 stjarnfræðieiningar og að hornið milli brautarplana halastjörnu og jarðar hafi verið 59° 30′. Í sólnánd hafi hraði stjörnunnar verið 7,5 (danskar) mílur á sekúndu eða 56,5 km/s. Til samanburðar má nefna að meðalhraði jarðar á braut sinni um sólina er 29,8 km/s.

Eins og Björn segir sjálfur var aðstaða hans til stjörnuathugana ekki sérlega góð, enda var hún tvímælalaust til muna verri en sú, sem forverar hans á Íslandi á átjándu öld bjuggu við á sínum tíma, þeir Eyjólfur Jónsson og Rasmus Lievog.

Þegar aðstæður Björns til stjarnfræðilegra mælinga eru hafðar í huga verða niðurstöður hans, byggðar á þremur mælingum, að teljast furðu góðar. Í alþjóðlegum fræðiritum má til dæmis lesa, að í sólnánd, 30. september, hafi fjarlægð halastjörnunnar frá sólinni verið 0,58 stjarnfræðieiningar. Hún hafi verið næst jörðu 10. október í fjarlægðinni 0,5 stjarnfræðieiningar og að hornið milli brautanna hafi verið 63°. Sýndarbirta halastjörnunnar mun hafa verið í kringum -1 þegar hún var björtust.

Erlendu niðurstöðurnar byggja á fjölda mismunandi mælinga (að minnsta kosti þúsund) og á sínum tíma unnu herskarar stjörnufræðinga að útreikningunum. Þeir leiddu einnig í ljós, að braut halastjörnunnar var ílangur sporbaugur og umferðartíminn nálægt 2000 árum. Hið síðastnefnda gat Björn ekki áætlað, því aðferðin sem hann notaði við reikningana byggðist á þeirri nálgun, að brautin væri fleygbogi.

Á myndinni er sólin sett í sameiginlegan brennipunkt þriggja keilusniða. Sjá má, að  fleygbogi (parabóla) er góð nálgun, bæði við gleiðboga (hýperbólu) og sporbaug  (ellipsu) í nágrenni við brennipunktinn. Hins vegar vex skekkjan ört eftir því sem fjær dregur.

Eftir að hafa ákvarðað grunntölur brautarinnar notaði Björn fleygboganálgunina áfram til að lýsa hreyfingu halastjörnunnar í gegnum sólkerfið. Í því sambandi segir hann meðal annars í grein sinni:

Mætti nú reiða sig upp á framanskrifaðar grunntölur, og væri gánghríngrinn rètt Parabola (fleigbogi, fleigibogi) slaungusteins leið, einkum í lopttómu rúmi, þá mætti elta halastjörnuna fram úr öllu valdi […]

Í lok lýsingarinnar segir  hann hins vegar:

Líklega er þó gánghríngurinn ekki Parabola, heldr mjög lángur sporbaugr, Ellipsis, og þá líkist endi hans mjög Parabolu, og þess vegna nota menn parabolisku gánglögin, meðan þeir vita ekki meira og halastjarnan hefir ekki sýnt sig nema einu sinni.

Lesendum vísar hann svo á kaflann um brautir himinhnatta í Stjörnufræði Ursins, bls. 100-115, einkum þó bls. 104.

 

Mælingar og útreikningar Björns

Svo vel vill til, að á handritadeild Þjóðarbókhlöðu er ekki aðeins varðveitt uppkast Björns Gunnlaugssonar að greininni í Þjóðólfi, heldur einnig vinnubók hans með mælingunum á staðsetningu halastjörnunnar og útreikningunum á braut hennar. Verkið er að finna undir safntákninu Lbs. 2007, 4to.

Rétt er að minna á, að Björn var eini maðurinn á landinu á þessum tíma, sem gat framkvæmt slíka útreikninga. Þó er hugsanlegt að vinur hans, Jón Bjarnason bóndi í Þórormstungu, hefði komist eitthvað áleiðis með þá, alla vega var hann í miklu áliti hjá Birni vegna kunnáttu sinnar í stjarnfræðilegum reikningum. Þetta kemur til dæmis fram í minningargrein Björns um Jón árið 1862.

Í upphafi vinnubókarinnar er þess getið, að Páll Melsted hafi séð halastjörnuna hinn 11. september 1858 og Björn hafi fyrst séð hana sjálfur 14. september. Fyrstu mælingarnar framkvæmdi hann þó ekki fyrr en 17. september og notaði þá kvaðrant til að ákvarða stöðu halastjörnunnar á hvelfingunni út frá nálægum fastastjörnum. Mælingarnar endurtók hann 23. september, síðan 30. september og loks 4. október. Í framhaldinu ákvað hann að nota fyrstu tvær niðurstöðurnar ásamt þeirri síðustu til að grófreikna braut stjörnunnar með fleygboganálgun.

Eins og áður hefur komið fram, eru brautir halastjarna nálægt því að vera fleygbogar á þeim hlutanum, sem næstur er sólinni. Ísak Newton notaði fleygboganálgun fyrstur manna í bók sinni Principia þar  sem hann beitti rúmfræðilegum aðferðum til að ákvarða braut halastjörnunnar 1680 út frá þremur staðarmælingum. Á seinni hluta átjándu aldar endurbættu og útvíkkuðu stærðfræðilegu lærdómsmennirnir L. Euler, J. H. Lambert, J. L. Lagrange, P. S. Laplace, H. W. Olbers og fleiri aðferð Newtons, þannig að hægt væri að reikna brautir halastjarna (og annarra himinhnatta) án rúmfræðilegra teikninga. Um og upp úr aldamótunum 1800 fann C. F. Gauss svo almenna aðferð til að ákvarða hvaða braut sem er út frá þremur mælipunktum. Fyrir þá uppgötvun hlaut hann heimsfrægð. (Sjá einnig hér og hér).

Í upphafi reikninganna í vinnubókinni notast Björn við framsetningu úr vel þekktu en frekar gömlu yfirlitsriti eftir þýska stjörnufræðinginn F. Th. Schubert (2. bindi, bls. 339). Eftir einar átta síður af útreikningum kemst hann loks að niðurstöðu um grunntölur brautarinnar. Átta síður til viðbótar fara í það að reikna út hraða halastjörnunnar í sólnánd og stöðu hennar á brautinni á hinum ýmsu tímum.

Tölvur voru ekki komnar til sögunnar á þessum tíma, svo helsta hjálpartækið við reikningana voru töflur af ýmsu tagi, sérstaklega þó lógaritmatöflur.  Eina slíka er að finna í þessu töfluhefti frá fyrri hluta nítjándu aldar. Höfundur er franski stjörnufræðingurinn J. Lalande, en Björn þekkti vel til verka hans um stjörnufræði og átti töflur hans í einhverri útgáfu.

Opna úr vinnubók Björns Gunnlaugssonar um halastjörnuna 1858. Vinstra megin má sjá útreikninga hans á minnstu fjarlægð halastjörnunnar frá sólinni og til hægri er ákvörðun hans á dagsetningu sólnándarinnar.

Vinnubókarteikning Björns af sólbaugsplaninu (jarðbrautarplaninu) og ofanvarpi nokkurra lengdarbauga (í sólbaugshnitakerfinu) á það. Baugarnir og annað það, sem teiknað er inn á myndina, tengist mælingum Björns á stöðu halastjörnunnar á hvelfingunni og reikningum hans til að ákvarða braut hennar. Hin fornu tákn fyrir stjörnumerki dýrahringsins ættu að auðvelda skilning á framsetningunni.

Það er athyglisvert, að í vinnubókinni er að finna uppskrift Björns á fréttapistli eftir (áðurnefndan) J. R. Hind í dagblaðinu The Daily Scotsman frá 13. ágúst 1858. Þar birtir Hind meðal annars þær niðurstöður sínar, að halastjarnan verði í sólnánd 22. september og að hornið milli brautar hennar og jarðbrautarinnar sé 65°14′. Þetta byggir hann á þremur mælingum, fyrst í Flórens 7. júní, síðan í Padúa 19. júní og loks í Washington 11. júlí.

Ekki er ljóst hvenær Björn hefur fyrst fengið þessa grein í hendur en hann notar gögn Hinds, bæði til samanburðar við eigin niðurstöður og einnig til frekari útreikninga, sem taka upp næstu átta síður í vinnubókinni. Þar vísar hann (reyndar frekar óljóst) í rit eftir austurríska stjörnufræðinginn J. J. Littrow, sennilega kaflann um halastjörnur í kennslubók hans frá 1821.

Í lok vinnubókarinnar notar Björn niðurstöður sínar til þess að reikna út staðsetningu halastjörnunnar á hvelfingunni 2. júní 1858, daginn sem hún var uppgötvuð. Eftir fjögurra síðna útreikninga kemst hann að því, að hún hafi þá verið milli Meyjarinnar og Bikarsins. Þarna skeikar talsverðu, því Donati mun fyrst hafa séð glitta í stjörnuna við höfuð Ljónsins. Niðurstaða Björns sýnir því vel hvernig fleygboganálgunin bregst, þegar fjær dregur sólnándarpunktinum.

Öll framsetning á efninu í vinnubókinni staðfestir það sem áður var reyndar vitað, að eftir að Björn kom heim frá námi árið 1822 stóð hann hvorki í bréfaskiptum við erlenda stjörnufræðinga né hafði aðgang að fagtímaritum í stjörnufræði. Fréttir frá útlöndum hefur hann því fyrst og fremst fengið í gegnum erlend dagblöð og almenn tímarit.

 

Athuganir á hinum Norðurlöndunum

Af athugasemdum í vinnubók Björns má sjá, að fjallað hefur verið um halastjörnuna í dönskum dagblöðum, til dæmis í Berlingske Tidende bæði 9. og 30. október og í Fædrelandet hinn 16. sama mánaðar.

Hinn nýskipaði prófessor í stjörnufræði við Háskólann í Kaupmannahöfn, H. L. d’Arrest, sá halastjörnuna fyrst sem örlítinn þokublett 7. ágúst og hófst strax handa við athuganir. Á næstu mánuðum fylgdist hann náið með stjörnunni í gegnum fimm feta langan Fraunhofer-sjónauka og naut þar aðstoðar nemanda síns og síðar eftirmanns, Th. N. Thiele. Mælingarnar voru gerðar í gömlu stjörnuathugunarstöðinni á þaki Sívalaturns þar sem hin nýja athugunarstöð á Østervold var ekki tekin í notkun fyrr en þremur árum síðar.

d’Arrest gætti þess vel að koma upplýsingum um athuganir sínar á halastjörnunni víða á framfæri, en ítarlegustu skýrsluna er að finna hér.

Teikningar d’Arrests af höfði halastjörnunnar 30. september og aftur 5. október, þegar kjarni hennar var  ekki nema 20 bogamínútur sunnan við stjörnuna Arktúrus. Suður er upp á myndinni og norður niður.  Til hægri er mynd af Sívalaturni frá árunum í kringum 1840. Stjörnuathugunarstöðin er á turnþakinu.

Eins og sjá má á mynd d’Arrests hér fyrir ofan hittust halastjarnan og sólstjarnan Arktúrus á hvelfingunni hinn 5. október 1858. Það mun hafa verið tilkomumikil sjón og er meðal annars til umfjöllunar í öðru erindinu í áðurnefndu ljóði Benedikts Gröndals:

Svo lít jeg Arktúrs glóðir glitra
gegnum hinn bjarta logavönd,
fegri en demants funar titra
í fingurgulli á meyjar hönd.

Til skýringar segir Gröndal í Kvæðabókinni (1900):

Þá sýndist sjálfur halastjörnu-hnötturinn fyrir neðan Arktúrus, sem er stjarna af fyrstu stærð, á ská  fyrir neðan stóra björninn,  og tindraði hún í gegnum stjörnuhalann; það var sannarlega himnesk sjón.

Í stjörnuathugunarstöðinni í Kristjaníu (nú Osló) var fylgst grannt með halastjörnunni með öllum tiltækum sjónaukum. Hreyfing hennar á hvelfingunni var kortlögð með endurteknum mælingum frá því í ágúst og fram í október. Prófessor C. Hansteen mun lítið hafa komið þar við sögu, og það var verðandi eftirmaður hans, C. F. Fearnley, sem sá um mælingarnar með góðri aðstoð þeirra H. Mohns og O. Pihls.

Niðurstöðum Kristjaníumælinganna var komið á framfæri á alþjóðlegum vettvangi með hefðbundnum hætti. Nýlega kom þó í ljós, að til viðbótar hafði Fearnley teiknað fjölda nákvæmra mynda af halastjörnunni á mismunandi tímum, en ekki hirt um að birta þær opinberlega. Um þetta áhugaverða atriði er rætt í nýlegri grein, sem hér hefur verið stuðst við. Þar er þess einnig getið, að Norðmennirnir hafi framkvæmt skautunarmælingar á ljósi halastjörnunnar, bæði með svonefndri Savart skautunarsjá og heimagerðum búnaði. Ljósið reyndist vera skautað, sem benti til þess að það væri endurkastað sólarljós.

Teikning Fearnleys af Donati-stjörnunni með fjögurra daga millibili. Fyrst 5. október (höfuð nálægt Arktúrusi) og síðar (lengra til vinstri) 9. október.  Norður er upp og til hægri á myndinni og austur til vinstri og upp.  Myndin hægra megin sýnir stjörnuahugunarstöðina í Kristjaníu (nú Osló), sem tekin var í notkun 1833 (teikning eftir C. H. Grosch).

Mér ekki kunnugt um að neinar sænskar mæliniðurstöður tengdar halastjörnunni hafi verið birtar alþjóðlegu samfélagi stjörnufræðinga. Hins vegar herma sögur, að almenningur í Stokkhólmi hafi fylgst með fyrirbærinu með samblandi af ótta og hrifningu. Um það má lesa nánar hér.

Ég hef ekki heldur haft neinar fréttir af finnskum mælingum á halastjörnunni. Aftur á móti orti finnski rithöfundurinn Zacharias Topelius mikið ljóð í níu erindum þar sem hann gefur stjörnunni orðið. Hér er annað erindið:

Jag är ett vilset flarn på rymdens oceaner,
en sväfvande atom uti ett strandlöst haf,
en dimmig embryon bland världar af titaner,
ett spöke, stiget upp ur evighetens graf.
Öbändig i min kraft, med än knappt tyglad bana,
jag rusar i den rymd, som inga siffror ana,
från mörkret af en natt, som ingen stråle når,
till outhärdlig glans i solens gyllne vår.

 

Aðrar erlendar rannsóknir

Fáar halastjörnur á nítjándu öld hlutu jafn mikla athygli og Donati-stjarnan. Hún var óvenju björt og fögur, og á norðurhveli var veður sérstaklega hentugt til stjörnuskoðunar í september og október 1858.

Þegar hefur verið minnst á áhuga almennings, en fjöldi stjörnufræðinga fylgdist einnig með braut og útliti halastjörnunnar, ekki aðeins í Evrópu og Bandaríkjunum, heldur einnig á suðurhveli, þegar halastjarnan færði sig sunnar. Fyrir þá sem hafa áhuga á að kynna sér þessar athuganir og mælingar í meiri smáatriðum er bent á hnitmiðaða umfjöllun í yfirlitsriti Kronks (bls. 268-276).

Ástæða er til að minnast sérstaklega á ítarlegar rannsóknir bandaríska stjörnufræðingsins G. P. Bond sem fylgdist samviskusamlega með halastjörnunni frá athugunarstöð Harvardháskóla. Árið 1862 gaf hann út mikið verk um rannsóknir sínar og annarra á stjörnunni. Þar eru meðal annars margar fallegar teikningar af halastjörnunni og ítarlegar upplýsingar um mæliniðurstöður. Eftirfrarandi tvær teikningar eru úr bókinni:

Braut halastjörnunnar ásamt ofanvarpi jarðbrautarinnar á halastjörnuplanið.  Örvarnar gefa til kynna hreyfingarstefnur. Einnig er sýnt hvar á brautunum jörðin og halastjarnan voru á hinum ýmsu dögum á tímabilinu frá júní 1858 til janúar 1859.  Teikningin er úr bók Bonds. Fyrir þá, sem vilja kanna braut halastjörnunnar nánar, má benda á sérstaka reiknivél á vegum JPL-stofnunarinnar.

Halastjarna Donatis á fleygiferð á norðurhimni næturnar 27. september (efri myndin) og 28. september (neðri myndin) 1858. Sveigður halinn sést mjög greinilega. Hann er í stjörnumerki Veiðihundanna og stefnir á Karlsvagninn. Ef rýnt er í myndirnar má sjá móta fyrir grönnum og beinum aukahala fyrir ofan aðalhalann. Teikningar eru úr bók Bonds (milli bls. 22 0g 23).

Eitt af því, sem Bond kannaði gaumgæfilega, var útlit Donati-stjörnunnar.  Á þessum tíma var þekking manna á eðli halanna takmörkuð, þótt hin viðtekna skoðun væri í meginatriðum rétt; að halinn væri úr efni sem kæmi frá kjarna eða höfði stjörnunnar sjálfrar. Til nánari úfærslu þurfti hins vegar bæði nýja mælitækni og  betri eðlisfræðikenningar. Þannig vildi til, að einmitt á þessum tíma var hvorttveggja í burðarliðnum. Hin nýja stjörnufræði, það er stjarneðlisfræðin, var rétt handan við hornið.

Í dag vitum við að halarnir eru tvenns konar. Annars vegar er aðalhalinn, svokallaður rykhali, sem sést vegna þess að hann endurkastar sólarljósi. Hins vegar er gashali, sem er sjálflýsandi vegna þess að efni hans er jónað. Sjá nánar hér og hér.

Málverk af Donati-stjörnunni yfir París í október 1858. Úr bók A. Guillemins um halastjörnur frá 1875 (ensk þýðing hér). Útlit stjörnunnar er byggt á lýsingum sjónarvotta og mælingum stjörnufræðinga, ekki síst Bonds. Þarna má sjá hinn mikla og sveigða rykhala og tvo tiltölulega beina jónahala. Bjarta stjarnan hægra megin við höfuð halastjörnunnar er Arktúrus. Ofar, hæra megin við rykhalann má sjá þrjár af stjörnum Kalsvagnsins. Örlítið neðar, vinstra megin við jónahalana, er Norðurkórónan.

 

Stjarnvísindabyltingin á nítjándu öld

Sögu stjörnufræðinnar á nítjándu öld eru gerð prýðileg skil í merku yfirlitsriti eftir írska stjörnufræðinginn og rithöfundinn A. M. Clerke, sem kom fyrst út 1885 og í nokkrum útgáfum síðar. Þar kemur skýrt fram, að langt fram eftir öldinni lögðu stjörnufræðingar megináherslu á það að reikna út brautir himinhnatta með sívaxandi nákvæmni. Jafnframt var mikil vinna lögð í þróun og smíði nýrra sjónauka, ekki síst linsusjónauka, einkum til þess að geta framkvæmt sem nákvæmastar staðar- og tímamælingar.

Þessi þróun gerði það meðal annars að verkum, að árið 1838 tókst í fyrsta sinn að mæla árlega hliðrun nálægra fastastjarna og leggja þannig grunn að nákvæmri kortlagingu stjörnudreifingar í næsta nágrenni sólkerfisins.

Með nokkrum rétti má segja, að það hafi verið franski stjörnufræðingurinn F. Arago, sem fyrstur innleiddi „eðlisfræðilegar mælingar“ í stjörnufræði. Árið 1811 beitti hann nýrri tækni til að framkvæma skautunarmælingu á tunglsljósi og 1819 gerði hann hið sama fyrir ljós frá halastjörnu og bar saman við skautunarmælingar á sólstjörnunni Kapellu í Ökumanninum.

Skautunarmælingarnar eiga það sameiginlegt með ljós- og birtumælingum, að það tók talsverðan tíma þar til hægt var að búa til nægjanlega nákvæma staðla til að tryggja áreiðanlegan samanburð mismunandi mælinga. Skautunarmælingar voru þó mikið notaðar af stjörnufræðingum á nítjándu öld, til dæmis til að ákvarða skautun ljóss frá Donati-stjörnunni 1858, eins og þegar hefur verið minnst á.

Stjarneðlisfræðin, hin nýja störnufræði, sem tók sín fyrstu spor á seinni hluta nítjándu aldar byggðist í upphafi á tveimur byltingarkenndum uppgötvunum. Annars vegar var um að ræða hina nýju ljósmyndatækni og hins vegar, og kannski enn frekar, litrófsgreiningu efna og efnasambanda.

Stjörnuljósmyndun

Fyrstu stjörnuljósmyndirnar voru teknar um og uppúr 1840, en allmörg ár áttu eftir að líða þar til „alvöru stjörnufræðingar“ tóku að sýna þeim áhuga (sjá ágætis yfirlit hér). Meðal hinna fyrstu úr þeim hópi, voru feðgarnir William og George Bond, sem voru framarlega í hópi bandarískra stjörnufræðinga um miðja nítjándu öld. Þeir eru nú einna þekktastir fyrir að leggja grunninn að rannsóknum í stjörnufræði við hina merku stjörnuathugunarstöð Harvardháskóla.

Ljósmyndarinn J. A. Whipple tók þessa mynd af tunglinu með  Daguerre tækni árið 1852. Til þess notaði hann 15-þumlunga (38 cm) linsusjónaukann í Harvard og naut þar aðstoðar stjörnufræðingsins W. C. Bonds.

Eins og áður hefur komið fram, var George Bond höfundur hins mikla rits um Donati-halastjörnuna, sem kom út 1862. Þar er þó engar ljósmyndir að finna og allar myndirnar í bókinni eru teiknaðar. Hins vegar tókst Bond að ná daufri ljósmynd af halastjörnunni hinn 28. september 1858 (sjá myndina hér fyrir neðan). Reyndar hafði enski ljósmyndarinn W. Usherwood tekið mynd af stjörnunni nóttina áður, en sú sú mynd er löngu glötuð. Þannig er þessi mynd Bonds nú elsta varðveitta ljósmyndin, sem til er af halastjörnu (sjá ítarlega umfjöllun í þessari fróðlegu grein).

Stækkuð ljósmynd af höfði halastjörnu Donatis frá 28. september 1858. Myndina tók G. P. Bond með 15 þumlunga linsusjónaukanum í Harvard. Þetta er fyrsta ljósmynd af halastjörnu sem varðveist hefur. Hún var þó ekki birt opinberlega fyrr en 1996.

Sennilega hafa Íslendingar frétt tiltölulega snemma af hinni nýja undri, ljósmyndinni. Í Eðlisfræði Fischers frá 1852 má til dæmis finna eftirfarandi umfjöllun í ítarlegri lýsingu á myrkurhúsinu (camera obscura) á síðu 325:

Tól þetta hefir einkum fengið mikla þýðingu á seinni tímum, eptir að Frakklendíngurinn Daguerre uppgötvaði þá hina undrunarverðu list, að geta tekið með því glöggar og varanlegar ljósmyndir af hverjum líkama, sem vera skyldi. – En þessi list er svo mörgum vandkvæðum bundin, og aðferðin við hana svo margbrotin, að vèr þorum ekki að ráðast í að lýsa henni.

Mér er ekki kunnugt um, að sérstaklega hafi verið fjallað um stjörnuljósmyndun á íslensku fyrr en löngu síðar, eða haustið 1898. Þá birti Þjóðólfur alþýðlega grein eftir franska stjörnufræðinginn C. Flammarion. Hún bar nafnið „Ljósmyndan af himinhvolfinu“ og var í fjórum hlutum (I, II, III og IV). Þeirri fróðlegu grein lýkur með orðum, sem sennilega eiga jafn vel við í dag og fyrir 120 árum:

Ó! Stjarnfræðingurinn vildi óska sér, að leiðtogar lýðsins, löggjafarnir, stjórnmálagarparnir hefðu tækifæri til að skoða uppdrátt himinsins og skilja hann. Ef þeir skoðuðu hann í ró, mundi það vera mannkyninu gagnlegra en öll ræðuhöld stjórnmálagarpanna. Ef menn vissu, hve smá jörðin er, hættu menn ef til vill, að hluta hana í sundur. Friðurinn mundi ríkja á jörðunni, auðlegð mannfélagsins mundi koma í stað hinnar fjáreyðandi, svívirðilegu og viðbjóðslegu hernaðar-vitfirringar, stjórnmála-flokkdrættirnir mundu hverfa og mannkynið mundi þá geta hafizt frjálst handa, lagt stund á alheimsþekkinguna, á þekkinguna á náttúrunni og lifað í nautn skynsemdar-lífsins. En því miður! vér erum eigi svo langt komnir, og ljósmyndunaraugað mun afhjúpa margan himneskan leyndardóm, áður en mannsaugað lítur skynsemina og vísindin byggja ríki sitt í vorri litlu, veltandi kúlu.

 

Litróf himintungla

Ísak Newton varð fyrstur til að rannsaka liti sólarljóssins með aðferðum, sem við í dag köllum vísindalegar. Jafnframt setti hann fram lífseiga kenningu þess efnis, að ljósið væri straumur agna. Í byrjun nítjándu aldar var hins vegar orðið ljóst, að mun auðveldara var að útskýra margvíslega eiginleika ljóssins með því að gera ráð fyrir að það væri einhvers konar bylgjuhreyfing (sjá nánar um ljósið hér).

Um svipað leyti uppgötvuðu náttúruspekingurinn W. H. Wollaston og ljósfræðingurinn J. Fraunhofer, að litróf sólar er ekki samfellt, heldur eru í því dökkar línur, svokallaðar litrófslínur. Það var þó ekki fyrr en 1859, sem eðlisfræðingurinn G. Kirchhoff  og efnafræðingurinn R. Bunsen komust að því með tilraunum, að litrófslínurnar  eru í raun einskonar fingraför frumefnanna. Með rannsóknum á þeim er hægt að efnagreina, ekki aðeins margskonar lýsandi fyrirbæri heldur einnig kalt efni, svo framarlega sem það hleypir einhverju ljósi í gegnum sig.

Þessi uppgötvun þeirra Kirchhoffs og Bunsens átti eftir að valda meiriháttar byltingu, ekki aðeins í stjarnvísindum, heldur einnig í efnafræði, eðlisfræði og fleiri greinum (stutt yfirlit yfir sögu litrófsfræði má finna hér; sjá einnig hér).

Á málverkinu til vinstri sést Newton rannsaka litasamsetningu sólargeisla (litrófið) með því að  láta geislann fara í gegnum glerstrending. Ljósmyndin til hærgri sýnir seinni tíma framsetningu á sama viðfangsefni.

Hin fræga teikning J. Fraunhofers af litrófi sólar frá 1814-15. Rauði liturinn hefur lengstu bylgjulengdina, en sá fjólublái stysta. Greinilega má sjá dökku (litrófs)línurnar í annars samfelldu sólarrófinu. Ferillinn fyrir ofan sýnir styrk sólarljóssins á mismunandi bylgjulengdum.

Fraunhofer skoðaði ekki aðeins litróf sólarinnar, heldur einnig róf tunglsins, reikistjarna og nokkurra fastastjarna. Hann tók eftir því, að róf sólstjarnanna voru mismunandi og öðruvísi en sólarrófið. Hinsvegar vissi hann ekki hvernig ætti að túlka þessar niðurstöður og sneri sér því að öðrum viðfangsefnum.

Þrjátíu og fimm árum eftir dauða Fraunhofers var gátan loksins leyst. Þar var Kirchhoff enn á ferðinni og hafði að leiðarljósi uppgötvun þeirra Bunsens. Með samanburði litrófa tókst honum, árið 1861, að sýna fram á, að margar af dökku línunum í sólarrófinu stöfuðu af ljósísogi frumefna, sem þekkt voru á jörðinni.

Grein Kirchhoffs um þetta efni olli þáttaskilum í stjörnufræði. Hér verður sú saga ekki rekin, né taldir upp allir þeir sem komu að því að þróa litrófsmælingar í það horf sem síðar varð. Þeim, sem vilja kynna sér efnið frekar, má benda á ágætis yfirlit hér og hér.

Þó er rétt að geta þess hér, að Ítalinn G. B. Donati, sá sem halastjarnan 1858 er kennd við,  var einn af frumkvöðlunum í því að beita litrófsgreiningu í stjörnufræði.  Grein hans frá 1862 um litróf fimmtán bjartra sólstjarna var fyrsta greinin á því sviði. Að auki varð hann fyrstur til að mæla litróf halastjörnu, eins og sýnt er á myndinni hér fyrir neðan.

Fyrsta litrófið, sem náðist af ljósi halastjörnu, teiknaði  G. B. Donati. Um er að ræða halastjörnu, sem sást árið 1864 og kennd er við stjörnufræðinginn W. Tempel. Á teikningunni er litróf halastjörnunnar borið samam við litróf sólarinnar.

Eini Norðurlandabúinn í hópi frumkvöðlanna í litrófsfræði í kringum 1860 var Svíinn A. J. Ångström í Uppsölum. Eftir hann liggur mikið verk um litróf sólarinnar (texti og töflur ásamt kortabók), sem var lengi helsta heimildin á því sviði. Að auki varð hann fyrstur til þess að mæla litróf norðurljósa.

Eftir því sem ég kemst næst var það Benedikt Gröndal skáld, sem fyrstur manna fræddi íslenska alþýðu um litrófsmælingar og notkun þeirra í stjörnufræði. Það var í ritgerðinni Tíminn, sem hann birti í tímariti sínu Gefn árið 1872. Ritgerðin lýsir fyrst neikvæðum skoðunum Benedikts á borgaralegu lífi mannanna, en síðan tekur hann fyrir hið andlega líf og tilraunir manna til að skilja tilveruna. Hann lýsir því, sem hann telur vera þrjár helstu nýjungarnar í vísindum samtímans, rannsóknir á sólinni, þróunarkenningu Darwins og rannsóknir í forn(leifa)fræði.

Í upphafi kaflans um sólina segir hann meðal annars:

Vèr höfum áður í riti þessu getið þess, að sólin ynni allt sem á jörðunni er; fyrir hennar krapt lifnar lífið, og þegar hún hverfur, þá sofnar það eða dofnar; hún er orsök til allrar litarprýði og allrar fegurðar, og hún ræður jafnt fjöri andans sem krapti líkamans.

Nokkrum blaðsíðum síðar snýr sér að sólarljósinu:

Sólarljósið er í sjálfu sèr hvítt eða litarlaust […] en láti menn nú sólargeisla falla inn í dimt herbergi í gegnum þraungva rifu og haldi þrístrendu gleri fyrir, þá sjást enir sömu litir og þeir sem í regnboganum eru. Með nákvæmari skoðan […] komust menn að því, að í þessum regnbogalitum eru svartar rákir hèr og hvar.

Eftir nokkra umræðu um eðli ljóssins og sólarinnar, þar sem þeir Fraunhofer og Kirchhoff eru meðal annars nefndir, kemst hann loks að aðalatriðinu:

Með því að hita [hluti] svo mjög að þeir verði að lopti, og skoða síðan geisla lopts og málma á sama hátt og sólargeislann, þá geta menn fundið öll þau efni sem þar eru í, hversu lítið sem af þeim er; því hverr hlutur brennur svo, að í geisla hans koma enar svörtu rákir á sinn vissa hátt, og öðruvísi en í öðrum hlutum. En þess ber að geta, að í sólarljósinu eru svörtu rákirnar undantekníngar, en þar á móti eru ljósrákirnar undantekníngar í enum jarðnesku efnum; þau eru dimm, en sólin björt; svörtu rákirnar í sólarljósinu merkja það, að hún hefir þar mist geislana, annað hvort í sjálfri sèr, eða þá á leiðinni í gegnum himingeiminn. Menn hafa einnig skoðað stjörnuljós á þenna hátt og fundið hið sama: menn hafa þar fundið hin sömu frumefni og á vorum hnetti.

Benedikt fjallar mun ítarlegar um litrófsgreiningu í hinni læsilegu bók sinni, Steinafræði og jarðarfræði, sem kom út 1878 og var lengi notuð sem kennslubók við Lærða skólann (sjá bls. 36-37).

Það var hinn merki vísindamaður og alþýðufræðari Þorvaldur Thoroddsen, sem næstur fjallaði á íslensku um nýjungarnar í stjarnvísindum, fyrst stuttlega árið 1880 í ritgerð um jarðfræði (bls. 67-68) og aftur tveimur árum síðar í langri grein um Sólina og ljósið. Á næstu áratugum átti Þorvaldur eftir að skrifa margar fróðlegar greinar fyrir Íslendinga um framfarir í stjörnufræði, eðlisfræði og efnafræði. Ekki verður um þær fjallað í þessari færslu, en örstutt yfirlit má finna hér.

Frekari umfjöllun um þá byltingu, sem átti sér stað í stjarnvísindum á seinni hluta nítjándu aldar, má til dæmis finna hér, hér og hér.  Einnig er rétt að benda á athyglisverða grein eftir Leó Kristjánsson um áhrif ljósfræði á þróun stjarnvísinda, þar sem hið vatnstæra íslenska silfurberg er í aðalhlutverki. Að mati Leós hefur íslenska silfurbergið ekki aðeins skipt sköpum í stjörnufræði, heldur verið meiriháttar áhrifavaldur í þróun vísinda og tækni.

Það er vel við hæfi að ljúka þessari færslu með tilvitnun í áðurnefnt rit A. M. Clerkes um sögu stjörnufræðinnar á nítjándu öld. Þar segir á bls. 142:

Up to the middle of the [nineteenth] century, astronomy, while maintaining her strict union with mathematics, looked with indifference on the rest of the sciences; it was enough that she possessed the telescope and the calculus. Now the materials for her inductions are supplied by the chemist, the electrician, the inquirer into the most recondite mysteries of light and the molecular constitution of matter. She is concerned with what the geologist, the meteorologist, even the biologist, has to say; she can afford to close her ears to no new truth of the physical order. Her position of lofty isolation has been exchanged for one of community and mutual aid. The astronomer has become, in the highest sense of the term, a physicist; while the physicist is bound to be something of an astronomer.

Posted in Eðlisfræði, Efnafræði, Nítjánda öldin, Stærðfræði, Stjörnufræði

Nútíma raunvísindi á Íslandi: Fyrstu skrefin

Posted on: 2. júní, 2018 by Einar H. Guðmundsson

Allt frá því að land byggðist hafa Íslendingar lagt stund á þau viðfangsefni, sem við í dag köllum raunvísindi (þ.e. stærðfræði, stjörnufræði, eðlisfræði og efnafræði). Þetta á ekki síst við um stjörnufræði og stærðfræði og hafa mörg dæmi um slíka iðju verið rædd á þessari bloggsíðu og í heimildum, sem bent hefur verið á í fyrri færslum.

Þessi ákveðna færsla er tiltölulega stutt. Hér verður látið nægja að telja upp nokkra íslenska frumherja á hinum ýmsu sviðum nútíma náttúruvísinda (þ.e. raunvísinda, jarðvísinda og lífvísinda) á seinni hluta nítjándu aldar og í byrjun þeirrar tuttugustu. Þótt talsvert hafi nú þegar verið skrifað um þessa fyrstu kynslóð íslenskra vísindamanna, er mikið verk enn óunnið hvað varðar sögu raunvísinda á Íslandi á tuttugustu öld. Mikið starf bíður því (vísinda)sagnfræðinga við frekari umfjöllun og greiningu á þróun nútíma raunvísinda á Íslandi og áhrifum þeirra á líf almennings og menntun og menningu þjóðarinnar

Upphaf nútíma raunvísinda á Íslandi

Það var ekki fyrr á nítjándu öld sem hinar ýmsu verkfræði- og raunvísindagreinar urðu að sjálfstæðum námsgreinum við evrópska og bandaríska háskóla. Sú breyting olli því meðal annars, að menn gátu nú loksins útskrifast með háskólagráðu í greinum eins og verkfræði, stærðfræði, stjörnufræði, eðlisfræði og efnafræði.

Fljótlega eftir að hið nýja fyrirkomulag var innleitt í Danaveldi, fyrst með tilkomu Fjöllistaskólans (Den Polytekniske Læreanstalt) árið 1829 og síðan með stofnun Stærðfræði- og náttúruvísindasviðs Kaupmannahafnarháskóla (Det Matematisk-naturvidenskabelige Fakultet) árið 1850, hófu nokkrir Íslendingar þar nám, ýmist í verkfræði eða náttúruvísindum. Enginn úr þessum fámenna hópi útskrifaðist þó með háskólagráðu fyrr en 1890. Þekktastur þeirra er sennilega Þorvaldur Thoroddsen, sem verður að teljast einn merkasti náttúruvísindamaður Íslendinga fyrr og síðar.

Ástæður fyrir brotthvarfi frá námi voru margvíslegar. Stundum buðust námsmönnum stöður heima á Íslandi, meðal annars sem kennarar vð Lærða skólann (sjá t.d. hér), sumir skiptu um svið og enn aðrir misstu hreinlega áhugann eða dóu ungir.

Silfurtorgið í Kaupmannahöfn í kringum 1900. Þarna má sjá hið glæsilega hús þar sem Fjöllistaskólinn var til húsa á árunum 1890 til 1957. Í húsinu var ekki aðeins kennd verkfræði, heldur fór öll kennsla Kaupmannahafnarháskóla í stærðfræði, eðlisfræði og efnafræði fram þar, að minnsta kosti til ársins 1921, þegar Niels Bohr stofnunin tók til starfa.

Fyrsti Íslendingurinn, sem lauk magisterprófi í raunvísindum í Kaupmannahöfn var eðlisfræðingurinn Nikulás Runólfsson, en hann útskrifaðist 1890. Fyrsti íslenski verkfræðingurinn, Sigurður Thoroddsen lauk prófi 1891 og fyrsti dýrafræðingurinn, Bjarni Sæmundsson, þremur áum síðar. Árið 1896 lauk Helgi Jónsson prófi í grasafræði og 1897 varð Helgi Pjeturss svo magister í jarðfræði.  Ásgeir Torfason lauk prófi í efnafræði árið 1903 og  Ólafur Dan Daníelsson í stærðfræði 1904.

Þess má geta, að Nikulás Runólfsson starfaði aldrei sem eðlisfræðingur á Íslandi. Það gerði hins vegar Þorkell Þorkelsson, sem varð næstur á eftir Nikulási til að ljúka magisterprófi í eðlisfræði. Það var árið 1903.

Árið 1905 varði Helgi Pjeturss doktorsritgerð í jarðfræði við Háskólann í Kaupmannahöfn og 1909 hlaut Ólafur Dan einnig doktorsnafnbót við skólann fyrir rannsóknir sínar í stærðfræði. Árið 1910 varði Helgi Jónsson svo doktorsritgerð í grasafræði við Hafnarháskóla.

Nútíma raunvísindi náðu fyrst alvöru fótfestu í íslensku skólakerfi við stofnun stærðfræðideildar við Menntaskólann í Reykjavík árið 1919. Það voru þeir Ólafur Dan Daníelsson og Þorkell Þorkelsson sem einkum áttu heiðurinn að uppbyggingu deildarinnar, en tilvist hennar hafði mikil og varanleg áhrif á þróun raunvísinda á Íslandi.  Á næsta ári á stærðfræðideildin aldarafmæli, og ég leyfi mér að vona að haldið verði upp á þau tímamót með veglegum hætti.

 

Örfá orð um fyrstu löggiltu íslensku stjörnufræðingana

Fyrstur Íslendinga til að ljúka háskólagráðu í stjörnufræði var Skagfirðingurinn Sturla Einarsson. Hann tók BA-próf í greininni við Minnesotaháskóla í Minneapolis árið 1905 og hlaut síðan doktorsnafnbót (Ph.D.) í stjörnufræði við Kaliforníuháskóla í Berkeley árið 1913.  Sturla starfaði aldrei á Íslandi, enda fluttist hann fjögurra ára gamall með foreldrum sínum til Vesturheims.

Það er athyglisvert, að doktorsritgerð Sturlu fjallar um svipað efni og næsti stjörnufræðimenntaði Íslendingurinn, Steinþór Sigurðsson, tók fyrir í magisterritgerð sinni við Kaupmannahafnarháskóla árið 1929. Um var að ræða útreikninga á brautum svokallaðra Trójusmástirna. Nánar verður fjallað um þetta atriði í komandi færslu um Sturlu og verk hans.

Stjörnuathugunarstöð Hafnarháskóla. Þarna var stjörnufræðideildin til húsa 1861-1996 og þarna nam Steinþór Sigurðsson sína stjörnufræði hjá Elis Strömgren. Fyrir framan húsið stendur stytta af Tycho Brahe.

Að lokum má nefna, að næstu tveir Íslendingarnir, sem luku prófi í sjarnvísindum á eftir þeim Sturlu og Steinþóri, skrifuðu einnig doktorsritgerðir um efni, sem tengdust einu og sama stjarnfræðilega fyrirbærinu, í þetta sinn sólinni. Ritgerð Trausta Einarssonar við Göttingenháskóla árið 1934 fjallaði um möguleika þess að gera samfelldar athuganir á sólkórónunni og Þorsteinn Sæmundsson tók fyrir áhrif sólarinnar á jörðina í ritgerð sinni við Lundúnaháskóla 1962 (sjá til dæmis hér og hér).

Posted in Eðlisfræði, Efnafræði, Nítjánda öldin, Stærðfræði, Stjörnufræði, Tuttugasta öldin

Upphaf nútíma stjarnvísinda og íslensk alþýðurit

Posted on: 30. maí, 2018 by Einar H. Guðmundsson

Þetta veggspjald var sett upp á Vísindadegi VoNar, 25. október 2014. Það var eitt af fjórum, sem fjölluðu um sögu stjarnvísinda á Íslandi. Efni hinna hefur annaðhvort þegar verið tekið fyrir í færslum eða bíður frekari umfjöllunar.

Posted in Eðlisfræði, Nítjánda öldin, Stjörnufræði, Tuttugasta öldin

Erlend áhrif í íslenskum stjörnufræðihandritum frá miðöldum

Posted on: 21. maí, 2018 by Einar H. Guðmundsson

Finna má heimildaskrá um þetta efni með því að smella hér.

Posted in Miðaldir, Stærðfræði, Stjörnufræði

Tímaákvarðanir og tímatal á miðöldum

Posted on: 19. maí, 2018 by Einar H. Guðmundsson

Smellið á þennan tengil.

Posted in Miðaldir, Stærðfræði, Stjörnufræði

Stjörnu-Oddi Helgason

Posted on: 15. maí, 2018 by Einar H. Guðmundsson

Með því að smella hér er hægt að nálgast ritsmíðar um Stjörnu-Odda og verk hans.

Posted in Miðaldir, Stærðfræði, Stjörnufræði

Rasmus Lievog og stjörnuathuganirnar í Lambhúsum

Posted on: 22. apríl, 2018 by Einar H. Guðmundsson

Í lok færslu um Eyjólf Jónsson stjörnumeistara var sagt frá aðdragandanum að komu eftirmanns hans, Rasmusar Lievog, til Íslands haustið 1779. Lievog starfaði hér við vægast sagt erfiðar aðstæður í rúman aldarfjórðung, eða til ársins 1805, þegar hann fluttist alfarinn til Kaupmannahafnar, sextíu og sjö ára gamall.

Niðurstöður úr mælingum og athugunum Lievogs, bæði í Sívalaturni og í Lambhúsum, voru þekktar meðal stærðfræðilegra lærdómsmanna í Evrópu á sínum tíma. Ástæðan var sú, að yfirmaður hans, prófessor Thomas Bugge, sá til þess að þær væru birtar, ekki aðeins í ritum danska vísindafélagsins, heldur einnig í árlegum evrópskum stjörnualmanökum og víðar. Þær komu og að góðum notum bæði á nítjándu og tuttugustu öld, eins og nánar er fjallað um í sérstakri færslu. Enn þann dag í dag má sjá vitnað í þessar rannsóknir, bæði í erlendum og innlendum fræðiritum (sjá til dæmis hér, hér og hér).

Halla_Lievog

Eina myndin af Rasmusi Lievog stjörnumeistara sem ég hef rekist á. Hún birtist í Stúdentablaðinu í maí 2008.

Rasmus Lievog (1738-1811) var ættaður frá Sunnmæri í Vestur Noregi. Hann innritaðist í Háskólann í Kaupmannahöfn í desember 1768, þá þrítugur að aldri. Einkakennari hans (praeceptor privatus) var Norðmaðurinn, Joachim F. Ramus, sem einnig hafði verið einkakennari Eggerts Ólafssonar rúmum tuttugu árum áður.

Eins og meirihluti Hafnarstúdenta á þessum tíma lauk Lievog guðfræðiprófi frá Hafnarháskóla, en 1775 gerðist hann aðstoðarmaður Christians Horrebow í Sívalaturni. Þar stundaði hann meðal annars athuganir á sólblettum og hélt því áfram, eftir að Bugge tók við af Horrebow árið 1777. Eftir komuna til Íslands fylgdist hann einnig vel með sólinni, eins og sjá má á eftirfarandi mynd úr einni af dagbókum hans.

Solb+myrkvi1791_2

Tvær síður úr stjarnmælingabók Lievogs frá vorinu 1791. Teikningin efst til hægri sýnir hringmyrkva á sólu, sem stjörnumeistarinn fylgdist með 3. apríl það ár. Þar fyrir neðan er mynd af stöðu sólbletta skömmu fyrir myrkvann. Teikningarnar til vinstri sýna sólblettina daginn áður, eins og þeir birtust í tveimur mismunandi sjónaukum. Nánari upplýsingar um myrkvann má finna hér.

Í erindisbréfi Lievogs frá 21. apríl 1779 er tekið fram, að auk launa skuli hann fá bæinn Lambhús til ókeypis búsetu og að þar skuli reist fyrir hann athugunarstöð. Stiftamtmaður eigi að hafa yfirumsjón með framkvæmdum og kostnaði við bygginguna.

Stjörnumeistarinn átti að byrja á því að kanna nákvæmni mælitækja sinna. Þar var bæði um að ræða gamlan hábaugshring (Rota meridiana) úr Sívalaturni, sem hann hafi tekið með sér til Íslands, og tæki forvera hans, Eyjólfs Jónssonar, sem geymd voru hjá stiftamtmanni. Tekið er sérstaklega fram, að stöðugt skuli fylgst vel með nákvæmni mælitækjanna.

Hábaugshringinn átti einkum að nota til að ákvarða sannan sóltíma, en einnig til annarra athugana. Með kvaðrantinum skyldi ákvarða pólhæðina og þar með breiddargráðu athugunarstaðarins. Jafnframt til að finna bæði suðurhæð og norðurhæð valinna stjarna á sönnu hádegi.

Til viðbótar skyldi stjörnumeistarinn fylgjast grannt með myrkvum Júpíterstungla, sól- og tunglmyrkvum sem og stjörnumyrkvum. Ástæðan var fyrst og fremst sú, að myrkvana má nota til að ákvaðra lengdargráðu athugunarstaðarins.

Þá þurfi Lievog einnig að fylgjast með hreyfingum reikistjarna og tilfallandi halastjarna og gera daglegar hita- og þrýstingsmælingar ásamt því að fylgjast með vindum og veðri.

Eins og í erindisbréfi Eyjólfs Jónssonar er lögð rík áhersla á það, að haldin sé ítarleg og auðskilin dagbók um mælingarnar. Afrit af henni skuli sent Vísindafélaginu einu sinni á ári, eftir að stiftamtmaður hafi sannreynt og vottað afritið. Þá skuli stjörnumeistarinn vera í nánu bréfasambandi við prófessorinn í stjörnufræði við Hafnarháskóla og aðra stærðfræðilega lærdómsmenn í Vísindafélaginu, og fara að fyrirmælum þeirra um athuganir. Ef hann vanti bækur, mælitæki eða handverkfæri geti hann snúið sér til Vísindafélagsins eða prófessorsins í stjörnufræði.

bugge_mynd

Prófessor Thomas Bugge var yfirmaður Rasmusar Lievog stjörnumeistara. Hann var jafnframt yfirmaður Stefáns Björnssonar reiknimeistara við þríhyrningamælingarnar í Danmörku á átjándu öld.

Þeir stiftamtmenn, sem áttu að sjá til þess að aðstaða Lievogs hér á landi væri viðunandi, voru, hver á eftir öðrum, hinn vingjarnlegi og réttsýni Norðmaður Lauritz Thodal, hinn drambsami þýsk-danski aðalsmaður Hans von Levetzow og Íslendingurinn Ólafur Stephensen. Um samskipti Lievogs við þá og ýmsa aðra í tengslum við launamál, jarðarbætur og byggingaframkvæmdir í Lambhúsum er víða fjallað, til dæmis hér, hér og hér. Þarna má jafnframt lesa um hugmyndir eins og þær að gera Lievog að kennara við Hólavallaskóla, eða koma á fót barnaskóla og jafnvel siglingaskóla í Lambhúsum undir hans stjórn. Einnig kom til umræðu að flytja stjörnuturninn til Reykjavíkur. Ekkert varð þó úr slíkum áformum.

 

Tilgangur mælinganna

Þótt það komi kannski ekki sérlega skýrt fram í erindisbréfinu, er ljóst að prófessor Bugge hafði mestan áhuga á mælingum er tengdust lengdarákvörðunum. Vorið 1781 segir hann til dæmis í bréfi til danska kansellísins (bls. 73) að Lievog hafi sinnt athugunum á Íslandi af kostgæfni og að mikilvægt sé, að hann fái nægjanlega góða athugunarstöð, svo hann

for det første kunde giøre saa mange Observationer paa Jupiters Drabanter, at man der af kunne udfinde Længden af Island, hvor om man endnu er meget uvis.

Og í erindi á fundi í Vísindafélaginu haustið 1787 segir hann (bls. 328-29) að athugunarstöðin í Lambhúsum sé

forsynet med de paa Kiøbenhavns Observatorium forhen værende Instrumenter. Vel ere disse ei af de bedste og fuldkomneste; men have de været gode nok her i Kiøbenhavn til Aaret 1777, saa kunne de dog vel endu være brugelige nok i Island, hvor man dog ikke forlange andet, end Observationer til Længdens Bestemmelse.

Á seinni hluta átjándu aldar skiptu slíkar hnattstöðumælingar Dani miklu vegna nýlenduumsvifa, verslunar, siglinga og kortagerðar. Stjarnmælingar gegndu lykilhlutverki í þessu sambandi og þess vegna var athugunarstöðvum komið upp víða í Danaveldi. Lambhúsastöðin var einn þeirra og á dögum Bugges voru álíka stöðvar einnig á Vardø í Norður-Noregi, Trankebar á Indlandi og í Godthåb á Grænlandi. Prófessorinn hafði yfirumsjón með mælingunum og höfuðstöðvarnar voru í Sívalaturni.
.
Danaveldi
.
Af ýmsum ástæðum tók mikilvægi þessara stöðva mjög að dvína, þegar líða tók á tíunda áratuginn. Hér á landi hófust „strandmælingarnar síðari“ árið 1801 og skömmu síðar var Lambhúsastöðin lögð niður.
.
 Þess má geta, að á átjándu öld voru hnattstöðumælingar eitt helsta viðfangsefni svo til allra ríkisrekinna stjörnuathugunarstöðva í Evrópu og þar voru jafnframt stundaðar ýmsar aðrar rútínumælingar (sjá t.d. hér, bls. 98-99). Forstöðumenn stöðvanna mótuðu þó stundum ný verkefni, sem einstaka sinnum leiddu til nýrra uppgötvana.
 
Þótt þessi færsla fjalli fyrst og fremst um stjörnuathuganir Lievogs hér á landi, verður einnig farið örfáum orðum um aðrar mælingar hans. Auk útgefinna mæliniðurstaða, eru helstu heimildirnar mælingadagbækur stjörnumeistarans, sem geymdar eru á handritadeild Landsbókasafns Íslands – Háskólabókasafns. Veðurdagbækur eru til fyrir árin 1779-1785 og 1787-1789 og stjarnmælingabækur fyrir árin 1779-1794 (og 1796).  – Sjá einnig Viðbót 1 aftast í færslunni.
 .
Forsida

Forsíðan á einni af stjarnmælingabókum Lievogs. Hér fyrir árið 1794: Astronomiske Observationer, som efter Kongelig Allernaadigste Befalning og Bekostning ere giorte i Aaret 1794 i det Kongl. Observatorio paa Gaarden Lambhuus i Guldbringe Syssel i Island af Rasmus Lievog.

 

 

Fyrstu stjörnuathuganir Lievogs á Íslandi

Eftir að Lievog kom til landsins sumarið 1779 bjó hann fyrstu mánuðina hjá Thodal stiftamtmanni á Bessastöðum á meðan verið var að ganga frá væntanlegu heimili hans í Lambhúsum. Þangað fluttist hann svo um jólin sama ár.

Fyrsta stjarnmælingabók Lievogs nær yfir tímabilið  frá byrjun september 1779 til júlíloka 1780. Samkvæmt henni byrjaði hann á því að hreinsa og lagfæra mælitækin, sem Eyjólfur Jónsson hafði komið með frá Kaupmannahöfn vorið 1770. Að því loknu gerði hann tilraun til að nota þau til stjörnuathugana.

Fyrstu athuganirnar voru framkvæmdar á lofti Bessastaðastofu þar sem Lievog hafði fengið herbergi með suðurglugga til umráða. Þar hengdi hann upp pendúlklukkurnar tvær og kom fyrir þriggja feta (94,2 sm) linsusjónauka í glugganum, einkum til að fylgjast með hágöngu sólar og fastastjarna. Sjónaukinn var þó það óstöðugur á gluggastæðinu, að stjörnumeistarinn treysti ekki mæliniðurstöðunum.

Kvaðranturinn (með þriggja feta linsusjónauka) var geymdur á gólfinu fyrir framan herbergið og þegar Lievog vildi nota hann til mælinga þurfti hann fyrst að rogast með hann og tilheyrandi stæði niður stigann og út undir bert loft. Vegna veðurs hafði hann þó sjaldnast árangur sem erfiði. Nær undantekningarlaust var hann vart búinn að stilla tækinu upp, þegar ský birtust á himni eða það fór að hvessa og lóðið (sem ákvarðaði lóðlínuna) tók að sveiflast fram og aftur. Lítið var hægt að mæla með kvaðrantinum við slíkar aðstæður. Íslenskir vindar gerðu það einnig að verkum, að tólf feta linsusjónaukinn (3,77 m) kom að takmörkuðu gagni vegna titrings.

Kvadrantur+langur_sjón

Þessi rómantíska mynd frá fyrri hluta átjándu aldar sýnir stjörnufræðinga rannsaka stjörnuhimininn með löngum linsusjónauka og kvaðranti. Þarna eru allar aðstæður greinilega mun blíðari en þær, sem Lievog þurfti við að glíma, fyrst á Bessastöðum fyrri hluta vetrar 1779 og síðan í Lambhúsum, allt þar til stjörnuturninn var reistur þar 1783.

Fyrstu velheppnuðu athuganir Lievogs tengdust  tunglmyrkvanum 23. nóvember 1779. Þær fóru fram í kulda og trekki í litlu útihúsi á Bessastöðum með útsýni til myrkvans á austurhimni. Inni hafði Lievog komið fyrir fimm og hálfs feta (1,73 m) linsusjónauka og  pendúlklukku. Þrátt fyrir að norðanvindurinn hristi sjónaukann öðru hverju, náði stjörnumeistarnn mörgum góðum mælingum. Að myrkvanum loknum setti hann kvaðrantinn niður fyrir utan húsið í skjóli við opna hurðina og mældi með honum hæð nokkurra fastastjarna. Það gerði honum meðal annars kleift að leiðrétta tímamælingarnar síðar. Bæði Thodal og Levetzow voru viðstaddir og að auki aðstoðaði stjúpsonur Thodals, Peder Klow, stjörnumeistarann við mælingarnar með því að upplýsa hann stöðugt um hvað tímanum liði.

Árið 1784 birti Thomas Bugge niðurstöður þessara myrkvamælinga ásamt ýmsum öðrum mælingum Lievogs  í ritinu Observationes Astronomicae (bls. xciv-xcv).  Í beinu framhaldi (bls. xcv-xcvi) sýndi Bugge hvernig mælingarnar voru notaðar til að reikna lengd Bessastaða miðað við Danzig (nú Gdansk), Dresden og Kaupmannahöfn. Bugge birti myrkvamælingarnar einnig í Berlínaralmanakinu fyrir árið 1787 (bls. 162).

 

Stjarnmælingar í heimahúsum

Eins og fyrr var getið, fluttist Lievog til Lambhúsa um jólin 1779 og hafði með sér öll sín mælitæki (nánari lýsingu á húsakynnum má finna hér, bls. 69-70).  Aðeins tveimur mánuðum síðar kvæntist hann norskri konu, Hedvig Andreu Morland (1735-1805). Þau bjuggu í Lambhúsum í aldarfjórðung og munu hafa verið barnlaus. Hedvig dó í ársbyrjun 1805 og síðar sama ár fluttist Lievog alfarinn til Kaupmannahafnar.

Lambhus_JonE1962

Kortið sýnir hvar bærinn Lambhús stóð á sínum tíma, um það bil miðja vegu milli Bessastaðakirkju og hliðsins á núverandi afleggjara til Bessastaða. Þarna eru nú engar sjáanlegar minjar, hvorki um bæinn né stjörnuturn Lievogs.  Myndin er úr grein Jóns Eyþórssonar frá 1962 (bls. 43).

Stjörnuturninn komst ekki gagnið fyrr en í árslok 1783 og og í millitíðinni þurfti Lievog að framkvæma allar sínar mælingar innan veggja heimilisins eða utandyra í næsta nágrenni. Það gekk oft brösulega vegna veðurs og vinda. Erfitt var halda tólf feta sjónaukanum stöðugum í vindhviðum, hvort heldur var úti við eða inni í stofunni, en þar þurfti Lievog  að taka úr suðurglugga til að geta beitt sjónaukanum. Oft var frostið svo mikið, að hann náði ekki glugganum úr og þegar það tókst féll móða iðulega á linsurnar, jafnvel þótt stofan væri ekki upphituð.

Klukkurnar tvær hengdi hann upp innandyra við stofugluggann til að geta heyrt sekúnduslögin við mælingar utandyra. Glugginn var ekki nógu hár til að hægt væri að nota kvaðrantinn inni í stofunni, svo hann kom fyrir nokkrum steinum við suðausturhorn hússins sem undirstöðu fyrir kvaðrantstæðið. Í hvert sinn, sem hann vildi mæla, þurfti hann, eins og á Bessastöðum, að rogast út með kvaðrantinn og stæðið. Og eins og áður spillti veðrið oft fyrir.

Sjá má á dagbókum Lievogs frá þessu tímabili, að þrátt fyrir erfiðar aðstæður, tókst honum stundum að ná furðu góðum mælingum. Auk stjarnmælinganna sinnti hann jafnframt veðurathugunum af mikilli samviskusemi, kannaði misvísun áttavita og fylgdist með norðurljósum og sjávarföllum.

Ekki er vitað með vissu, hvenær bygging athugunarstöðvarinnar hófst, en Lievog færði fyrstu mælingar sínar í turninum til bókar á aðventunni 1783. Loft var þá lævi blandið, því Skaftáreldar höfðu hafist í byrjun júní sama ár með tilheyrandi Móðuharðindum.

 

Athugunarstöðin

Farið var að huga fyrir alvöru að byggingu stjörnuturnsins í Lambhúsum í byrjun árs 1781 (hér má lesa um tilraun Eyjólfs Jónssonar til að koma þar upp athugunarstöð 1775). Að beiðni kansellísins samdi Bugge stutta greinargerð (sjá hér, bls. 72) um æskilega stærð hans og lögun. Með greinargerðinni fylgdi grunnteikning prófessorsins, sem nú mun reyndar glötuð. Meðal annars lagði Bugge til, að byggingin yrði 10 álna (6,3 m) löng, 8 álna (5 m) breið og 6 álna (3,8 m) há. Á henni þyrftu að vera raufar með rennilokum, ein fyrir hábaugshringinn og önnur fyrir kvaðrantinn. Einnig tók hann fram, að eðlilegt væri að víkja frá teikningunni, ef aðstæður krefðu.

Við byggingu turnsins mun að mestu hafa verið farið að tillögum Bugges. Af teikningu Lievogs hér fyrir neðan og framlögðum reikningum vegna framkvæmdanna má þó sjá (bls. 25-28 og 17), að ýmsu hefur verið breytt, meðal annars útlínum turnsins og fjölda raufa.

Skömmu eftir að Lievog hóf mælingar í hinum nýja störnuturni í árslok 1783 skrifaði hann í dagbók sína, að fjarlægðin frá austurgafli athugunarstöðvarinnar að syðri skorsteininum á Bessastaðastofu væri um 970 álnir (609 m)  í stefnu 64,5° austan við norður. Aftan við stjarnmælingabók hans fyrir tímabilið frá júlí 1785 til júlí 1786 er svo að finna grunnteikningu stjörnumeistarans af turninum, eins og hann var þá.

Grunnteikning_1

Grunnteikning Lievogs af athugunarstöðinni í Lambhúsum (frá 1785-86?).  Á henni  tákna N, Ø, S og V höfuðáttirnar fjórar.  Hliðalengd stjörnuturnsins sjálfs er 8 álnir (5 m) og a, b, c og d  eru hornpunktar hans. Hæð turnsins er óþekkt, en í bréfi Bugges frá 1781 er miðað við 6 álnir (3,8 m). Dyrnar að turninum eru á norðurhliðinni, táknaðar með O. Steinstólpar fyrir endana (t og v) á ás hábaugshringsins (Rota meridiana) eru táknaðir með i (inni í turninum) og k (fyrir utan). Endar sjónaukans á hringnum eru táknaðir með r og s.  Klukkur eru á stöðum l, m og n. Á norðurhliðinni er rauf með renniloku (p) fyrir sjónauka hábaugshringsins.  Útskot fyrir kvaðrantinn er táknað með e, f, g og h. Hliðalengdin er 3,3 álnir (2 m), en hæðin óþekkt. Stæðið fyrir kvaðrantinn er táknað með x, y, z og æ. Á suðurhlið útskotsins er rauf með renniloku (q) fyrir sjónauka kvaðrantsins.

Þarna stundaði Lievog mælingar af miklu kappi á árunum frá 1784 og vel fram eftir tíunda áratugnum. Flestar mæliniðurstöðurnar, sem Bugge birti frá Lambhúsum, voru og frá því tímabili, eins og nánar verður vikið að síðar.

Sumarið 1789 kom Englendingurinn Sir John Stanley í heimsókn til Íslands ásamt fríðu föruneyti. Í hópnum var John Baine (f. 1754), skoskur landmælingamaður og kennari í stærðfræðilegum lærdómslistum í Edinborg. Í dagbók, sem hann hélt um ferðina, má lesa um heimsókn hans til Lambhúsa þar sem hann átti erindi við Lievog. Á einum stað lýsir hann stjörnuturninum svo (bls. 84):

Mr.  Lievog obligingly shew’d me the Obsery. the house is well enough and his contrivances for keeping out the Wind are very proper for that purpose he has openings in all directions the house beeing of Wood, and in these openings there are sliding Shutters that admit no more than what is indispensably necessary for the view.

Við sama tækifæri teiknaði Baine mynd af Lambhúsum og athugunarstöðinni, þá einu sem til er.

Lambhus copy

Mynd Johns Baine af stjörnuathugunarstöðinni í Lambhúsum sumarið 1789. Við hliðina á turninum er heimili stjörnumeistarans og lengra í burtu er bústaður stiftamtmanns. Ekki er ljóst hversu nákvæm myndin er; til dæmis ber henni ekki saman við grunnteikningu Lievogs  (sjá fyrri mynd).

Mynd Baines hefur með tímanum orðið vel þekkt hér á landi. Eftirmynd hennar prýðir til dæmis íslenskt frímerki, sem gefið var út á alþjóðlegu ári stjörnufræðinnar 2009, en þá voru liðin 226 ár frá byggingu turnsins.

Turnar_Frímerki

Tveir stjörnuturnar. Til vinstri: Sívaliturn á þriggja alda afmæli turnsins árið 1942. Stjörnuathugunarstöðin er á þakinu (mikið breytt frá því á átjándu öld; sjá t.d. hér). Þarna starfaði Lievog frá 1775 til 1779.  Til hægri: Stjörnuturninn í Lambhúsum (hönnuður frímerkis: Örn Smári Gíslason, eftir teikningu Baines). Þar sinnti Lievog athugunum frá 1783 til 1805.

 

Tækjakostur Lievogs

Þegar Lievog kom til landsins sumarið 1779 hafði hann með sér gamlan hábaugshring úr tækjasafni Sívalaturns. Á Bessastöðum biðu svo eftir honum mælitækin, sem Eyjólfur Jónsson hafði tekið með sér frá Kaupmannahöfn níu árum áður, eða fengið send þaðan síðar.

Meðal tækja Eyjólfs voru þriggja feta kvaðrantur, tíu feta Dollond-sjónauki, án skrúfumælis, tvær einfaldar pendúlklukkur og þriggja feta sjónauki til tímaákvarðana. Einnig áttavitar til misvísunarmælinga, þrír loftþrýstingsmælar, þrír lofthitamælar og ýmis handverkfæri.

Samkvæmt stjarnmælingabókum Lievogs var kvaðrantur Eyjólfs sá hinn sami og Maximilian Hell hafði notað á Vardø við mælingar á þvergöngu Venusar í júní 1769 . Þetta gæti einnig átt við um sum af hinum mælitækjunum, en um það skortir heimildir.

Eins og fjallað er um í færslunni um Eyjólf Jónsson komu Hell og samferðamenn hans við í Kaupmannahöfn á leiðinni til Vardø. Þar ræddu þeir við ráðamenn og prófessora Háskólans. Christian Horrebow lánaði þeim ýmis tæki til mælinga, þar á meðal pendúlklukku, tíu feta Dollond-sjónauka og tvo kvaðranta, einn tveggja feta ferðakvaðrant og annan þriggja feta úr dönsku stáli á stæði. Þann síðarnefnda hafði Svíinn Johannes Ahl (1729-95) smíðað eftir uppskrift í stjörnufræði Lalandes frá 1764 (sjá bls. 843). Þegar leiðangursmenn komu aftur til Kaupmannahafnar í október 1769, var þessum mælitækjum skilað.

KvadranturHell

Jesúítinn og stjörnufræðingurinn Maximilian Hell á mynd frá árinu 1770. Hann situr við þriggja feta kvaðrant, eitt af tækjunum, sem notuð voru á Vardø sumarið 1769 og á Íslandi síðar.

 

FranskurKvaðr

Hér er betri mynd af kvaðrantinum á koparstungunni fyrir ofan. Myndin er úr stjörnufræði Lalandes frá 1764, bls. 863.

Þessi kvaðrantur var eitt helsta mælitæki Lievogs allan þann tíma, sem hann dvaldi á Íslandi (hér má lesa nánar um notkun kvaðranta á átjándu öld).

Á myndinni af Hell má sjá grilla í pendúlklukku við vegginn að baki hans. Ekki er ólíklegt að klukkur Lievogs hafi verið svipaðar gerðar, en þær hafa þó verið styttri, því um veggklukkur var að ræða.

Klukka_Roemer_1700

Pendúlklukka á vegg. Ole Rømer. notaði hana við stjörnuathuganir í byrjun átjándu aldar. Hún sýnir daga, stundir, mínútur og sekúndur og einnig fasa tunglsins,

Klukkur Lievogs voru í því sem næst stöðugri notkun í Lambhúsum. Hinsvegar voru þær ekki í sérlega góðu ástandi og þurftu jafnan verulegt viðhald.

Ekki var hægt að nota hábaugshringinn (Rota meridiana) fyrr en stæði hans hafði verið komið fyrir í athugunarstöðinni (í árslok 1783 eða síðar). Þetta tæki Lievogs var gamalt og lúið og kom aldrei að fullum notum, þótt stjörnumeistarinn gerði sitt ítrasta til að halda því við. Hann náði þó stundum góðum mælingum, einkum fyrstu árin í turninum.

OleRömer_MerCir_2

Vinstra megin er hábaugshringur (Rota Meridiana) sem Ole Rømer notaði til mælinga upp úr 1700. Til hægri er einfaldur þvergöngukíkir (passageinstrument) sem hann notaði einkum til að ákvarða jafndægur. Sjá nánari umfjöllun hér (bls. 18-20).

Nokkrum árum eftir að hábaugshringurinn varð ónothæfur, virðist Lievog hafa fengið þvergöngukíki (transit instrument) til umráða, sennilega þann sem áður hafði verið í athugunarstöðinni á Vardø.

Hagoengukilir_Lalande

Dæmigerður þvergöngukíkir (transit instrument; Fig 174) frá seinni hluta átjándu aldar. Myndin er úr stjörnufræði Lalandes (bls. 880).

Allir sjónaukar Lievogs voru af svokallaðri Keplersgerð, það er linsusjónaukar sem sýna fyrirmyndina á hvolfi (sjá nánar hér, bls. 5).

Það er athyglisvert, að í stjarnmælingabókunum getur Lievog þess margoft, að stærsti sjónauki hans sé tólf feta langur (3,77 m). Í greinum um mælingarnar nefnir Bugge hins vegar, að hann sé tíu fet (3,14 m). Hið sama segir John Baine í dagbók sinni frá 1789 (sjá nánar hér á eftir). Einnig er vitað, að lengsti sjónauki Eyjólfs Jónssonar var tíu fet. Ég hef ekki enn fundið fullnægjandi skýringu á þessu misræmi, en líklegt verður að teljast, að Lievog hafi vitað manna best um lengd sinna eigin sjónauka.

Ekki er fyllilega á hreinu, hversu margir sjónaukar stjörnumeistarans voru, þegar allt er talið. Eftir 1790 virðast þó tveir tólf feta sjónaukar hafa verið í Lambhúsum og einnig tveir til þrír aðrir, þriggja (94,2 sm) og fimm til sex feta (1,6 til 1,9 m) langir. Að minnsta kosti tveir þeirra voru svokallaðir Dollond-sjónaukar, kenndir við þá Dollond feðga, John og Peter.

10ft_Dollond_Uppsala

Tíu feta (3,14 m) Dollond-sjónauki, sem notaður var í stjörnuathugunarstöðinni í Uppsölum á svipuðum tíma og Lievog stundaði mælingar hér á landi (lóðstæðið undir sjónaukanum er þó yngra). Á þessum tíma voru linsusjónaukar hafðir eins langir og mögulegt var til að ná sem mestri stækkun (sjá nánar hér, bls. 6).

4ft_Dollond_Uppsala

Tæplega fjögurra feta (1,2 m) Dollond-sjónauki frá seinni hluta átjándu aldar. Þetta eintak er hýst í Uppsölum.

Að auki notaði Lievog bæði lofthitamæla og loftþrýstingsmæla við veðurathuganir. Til að kanna jarðsegulsviðið studdist hann við tvo áttavita. Annar þeirra mældi aðeins lárétta stefnu sviðsins, en hinn jafnframt halla þess.

Í bréfum sínum til Bugge kvartaði Lievog oft sáran yfir ástandi mælitækjanna í Lambhúsum og bað um að þau yrðu endurnýuð. Árið 1788 brást prófessorinn jákvætt við og í júní það ár var gefin út konungstilskipun þess efnis, að þar sem hábaugshringurinn sé því sem næst ónothæfur, skuli þvergöngukíkir frá Vardø sendur til Íslands ásamt þriggja feta kvaðranti, Dollond-sjónauka og klukku. Jafnframt verði laun stjörnumeistarans tvöfölduð vegna iðni hans og dugnaðar.

Ekki er ljóst, hvenær eða hvort öll tækin komu til landsins. Í ferðadagbók Baines segir til dæmis, að í heimsókn sinni til Lievogs sumarið 1789 hafi hann séð þar eftirfarandi tæki (bls. 84):

1. Two clocks one of them standing the other going sideral time.  2. a transit instrument the axis supported in a bad manner one of the sides not up the tops as it ought to be. The Telescope a refracting one of about 10 feet long.  3. a Quadrant made at Copenhagen by a Swede of about 3 feet radius divided to every 10 M. with a refracting telescope of magnifying power and a micromr. that counts Seconds. the Screw very bad. These and some refractory telescopes are all his instruments I saw. It mortified me to find   obsevatory so ill provided, Mr. Lievog says he is to have other and better Instruments sent him from Copenhagen.

Sennilega hefur einhver hluti tækjanna borist eftir þetta, því í færslu í stjarnmælingabók Lievogs fyrir árið 1790 er minnst á að mælingar hafi verið gerðar með þvergöngukíki.

Í dagbók Sveins Pálssonar fyrir árið 1791 segir hins vegar:

Að kveldi hins 11. októbermán. var ég ásamt fleirum boðinn til konungslegs stjörnuskoðara R. Lievogs að Lambhúsum til þess að athuga tunglmyrka þann, er þá var. En til allrar ógæfu gátum við hvorki séð upphaf né endi myrkvans fyrir skýjaþykkni, er dró upp á himininn. Stjörnuskoðarinn skýrði mér frá því, að sólmyrkvinn 3. apríl hefði verið fullkominn hringmyrkvi (central) og veður hefði þá verið hið besta til athugunar á honum [innskot EHG: sjá mynd framarlega í þessari færslu]. Annars kvartaði hann mjög yfir því, að hann fengi engin nothæf rannsóknartæki, enda þótt hann beri sig árlega upp undan því.

 .

Hnattstöðumælingarnar

Eins og áður hefur komið fram, var helsti tilgangur mælinganna í Lambhúsum að ákvarða hnattstöðu staðarins og þá einkum lengdina. Þetta var í samræmi við það, sem tíðkaðist í flestum öðrum stjörnuathugunarstöðvum á þessum tíma.

Í kennslubók Thomasar Bugge frá 1796, De første Grunde til den sphæriske og theoretiske Astronomie, samt den mathematiske Geographie, er fjallað ítarlega um landfræðilega lengd og breidd og hvernig mæla megi þessar stærðir, bæði á sjó og landi. Breiddarmælingar eru til umræðu á síðum 244-46, en þar sem flóknara er að ákvarðra lengdina, er umfjöllunin um lengdarmælingarnar mun viðameiri og mörgum mismunandi aðferðum lýst (bls. 261-82) .

Eins og flestir aðrir samtímamenn taldi Bugge, að  á þurru landi væri best að notast við myrkva af öllu tagi (bls. 264-68), en á sjó (bls. 268-282) ætti hins vegar að nota mælingar á sýndarfjarlægð sólar og fastastjarna frá tunglinu (sjá einnig umfjöllun hér og hér) eða skipsklukkur. Í því sambandi fjallar Bugge einnig lauslega um sögu lengdarmælinga, allt til loka átjándu aldar (nýrri og ítarlegri umfjöllun má finna hér, hér og hér).

Könnun á stjarnmælingabókum Lievogs og þeim niðurstöðum hans, sem Bugge birti á prenti, sýnir, að Lievog notaði allar þær stjarnfræðilegu aðferðir til lengdarákvarðana, sem Bugge taldi heppilegastar til mælinga á landi, einkum þær sem byggðu á athugunum á tunglmyrkvum, myrkvum Júpíterstungla og stjörnumyrkvum.

Áður var minnst á athuganir Lievogs á tunglmyrkvanum 23. nóvember 1779 og hvernig niðurstöðurnar voru notaðar til að ákvarða lengd Lambhúsa (sjá hér, bls. xcv-xcvi). Þetta var aðeins fyrsta tilraunin af mörgum og þegar upp var staðið mörgum árum síðar, reyndist endanleg hnattstaða Lambhúsa vera 64° 06′ 17″ NB og 24° 24′ 15″ VL (miðað við París). Þetta er mjög nærri réttu lagi, enda segir í bréfi Heinrichs C. Schumacher til Pauls Løvenørn, 25. júlí 1820 (sjá nánar hér), að lengdarákvörðun Lievogs sé áreiðanlegri en samskonar mælingar strandmælingamannanna Hans Frisaks (1773-1834) og Hans Jacobs Scheel (1779-1851).

Bugge sá til þess, að helstu myrkvamælingar Lievogs birtust á prenti, ýmist í riti Hins konunglega danska vísindafélags, Skrifterne, eða í nokkrum af þekktustu stjörnualmanökum átjándu aldar. Hér er listi yfir þá birtingarstaði, sem ég hef rekist á til þessa:

  1. Observationes Astronomicae (1784, bls. xciv-xcv): Tunglmyrkvi 23. nóv. 1779 – Stjörnumyrkvi 20. mars 1780 – Tunglið myrkvar Júpíter 21. maí 1780 – Tunglmyrkvi 11. nóv 1780 – Tunglmyrkvi 18. mars 1783.
  2. Berlínaralmanakið fyrir árið 1787 (1784, bls. 162): Tunglmyrkvi 23. nóv. 1779 – Stjörnumyrkvi 20. mars 1780 – Tunglið myrkvar Júpíter 21. mars 1780 – Tunglmyrkvi 11. nóv 1780 – Tunglmyrkvi 18. mars 1783.
  3. Berlínaralmanakið fyrir árið 1790 (1787, bls. 222): Níu myrkvar Júpíterstungla frá 24. sept. 1785 til 10. jan. 1786 – Stjörnumyrkvar 21. sept. 1785 og 5. mars 1786 –  Þverganga Merkúríusar 4. maí 1786.
  4. Skrifterne (3, 1788, bls. 328-29): Tólf myrkvar Júpíterstungla á tímabilinu frá 7. ág. 1785 til 10. jan. 1786 – Þrír stjörnumyrkvar 1785 – Þverganga Merkúríusar 4. maí 1786.
  5. Skrifterne (3, 1788, bls. 529-30): Þrettán myrkvar Júpíterstungla frá 9. sept. 1786 til 5. feb. 1787 – Sólmyrkvi 15. júní 1787.
  6. Berlínaralmanakið fyrir árið 1791 (1788, bls. 182): Tólf myrkvar Júpíterstungla frá 9. sept. 1786 til 5. feb. 1787 – Lok sólmyyrkva 15. jún. 1787.
  7. Vínaralmanakið fyrir árið 1790 (1789, bls. 386-87): Tuttugu og fimm myrkvar Júpíterstungla frá 7. ág. 1785 til 5. feb. 1787 – Stjörnumyrkvar 21. sept. 1785 og 5. mars 1786 – Merkúríus við rönd sólkringlunnar 4. maí 1786 – Lok sólmyrkva 15. júní 1787.
  8. Berlínaralmanakið fyrir árið 1792 (1789, bls. 207-08): Stjörnumyrkvi 23. okt. 1787 – Tunglið myrkvar Júpíter 29. okt. 1787 – Ellefu myrkvar Júpíterstungla frá 21. okt. 1787 til 21. mars 1788.
  9. Parísaralmanakið fyrir árið 1792 (1790, bls. 300-01): Um lengd Lambhúsa.
  10. Vínaralmanakið fyrir árið 1792 (1791, bls. 364-65): Stjörnumyrkvi 23. okt. 1787 – Tungl myrkvar Júpíter 29. okt. 1787 – Tuttugu og sex myrkvar Júpíterstungla frá 21. okt. til 25. des. 1789 – Stjörnumyrkvi 22. des. 1789.
  11. Berlínaralmanakið fyrir árið 1797 (1794, bls. 237-38): Tunglmyrkvi 25. feb. 1793 – Hringmyrkvi á sólu 5. sept 1793.
  12.  Magazin für das Neueste aus der Physik und Naturgeschichte (1796, bls. 29-30): Tunglið myrkvar Júpíter 21.mars 1780 og aftur 29. okt 1787.

Eins og sjá má af listanum sinnti Lievog sérlega vel athugunum á myrkvum Júpíterstungla, enda töldu bæði hann og Bugge, að slíkar mælingar væru hvað heppilegastar til lengdarákvarðana á landi. Síðar áttu þessar mælingar stjörnumeistarns, ásamt samskonar mælingum annarra, eftir að gegna öðru en ekki síður mikilvægu hlutverki við rannsóknir á Júpíterkerfinu. Um það er nánar fjallað í annarri færslu.

 

Misvísun áttavita

Eitt af verkefnum Lievogs stjörnummeistara var að fylgjast með fráviki segulnálar frá réttu norðri, svokallaðri misvísun. Tilgangurinn var fyrst og fremst sá að safna gögnum til að kortleggja segulsvið jarðar, með það fyrir augum að hægt væri að nota áttavita til lengdarákvarðana á sjó.

Lievog mældi stefnu segulsviðsins samviskusamlega árum saman, en ég hef ekki leitað að heimildum um það, hvernig Bugge fór með gögnin. Hins vegar hefur hluti þeirra augljóslega borist til stærðfræðilega lærdómsmannsins Christophers Hansteen, sem birti segulsviðsstefnuna í Lamhúsum í hinu merka riti sínu um segulsvið jarðar árið 1819 (sjá bls. 1 í viðauka). Við gerð eftirfarandi korts hefur hann og tekið tillit til mælinganna.

hansteendeclinationesmag

Kort Hansteens af yfirborðssegulsviði jarðar, byggt á sögulegum heimildum. Úr kortabók hans frá 1819.

Hansteen hefur að öllum líkindum fengið mæliniðurstöður Lievogs hjá Paul de Lövenörn, sem sjálfur mældi misvísun segulsviðs hér á landi árið 1786. Frakkinn Victor Raulin birti svo sömu gögn og Hansteen í grein sinni um segulsvið jarðar árið 1866 (sjá bls. 176 og 196-97).

Í viðauka við þriðju útgáfu Encyclopædia Britannica árið 1801 er löng grein um segulmagn. Þar er að finna eftirfarandi klausu (2. bindi, bls. 143):

Mr. Lievog, royal astronomer at Bessestedt in Iceland, writes, that the great eruption from Hecla [sic] in 1783, changed the direction of the [compass] needle nine degrees in the immediate neighbourhood. This change was produced at a mile’s distance from the frozen lava; and it diminished to two degrees at the distance of 2.5 miles. He could not approach any nearer, on account of the heat still remaining in the lava, after an interval of 14 months.

Höfundurinn var John Robison, stærðfræðilegur lærdómsmaður í Edinborg. Greinin birtist aftur, örlítið breytt, í fjórða bindi rits hans, A System of Mechanical Philosophy frá 1822 (klausan um Lievog er þar á bls. 311).

Ljóst er af tilvitnuninni, að Lievog hefur staðið í bréfaskiptum við Robison. Það kemur einnig skýrt fram í dagbókarfærslu Johns Baine um heimsókn hans til stjörnumeistarans sumarið 1789, en þar segir (bls. 82-84):

Mr. Stanley proposed I should go to Bessested and deliver Prof. Robisons Letters to the Astronomer. Mr. Erasmus Lievog, at the same time deliver’d me a letter from himself to the Astronomer and got from me Prof. Robisons letter on the dipping Needle which had been in my possession. [… It also] consists of some physical investigations Mr. R. is desirous Lievog would make Uppon the effect of the  Sun and Moons force to raise the Tides. Uppon the effect of the Aurora borealis on the magnetic needal and pointing out the methods of experiment …

Hér verður ekki kafað dýpra í þetta efni, en benda má á fróðlega  grein Leós Kristjánssonar frá 1993 um sögu misvísunarmælinga á Íslandi. Gott nýlegt yfirlit yfir sögu segulkorta má svo finna hér.

 

Reykjavíkurkort Lievogs

Meðal Íslendinga er Lievog sennilega þekktastur fyrir uppdráttinn, sem hann gerði af Reykjavík 1787, árið eftir að bærinn hlaut kaupstaðarréttindi.

Reykjavikurkort_Lievogs_2

Kort Lievogs af Reykjavík árið 1787. Sjá nánar hér.

Víða er fjallað um þetta kort í rituðum heimildum um sögu Reykjavíkur, einstakra hverfa, gatna, húsa eða sveitabæja. Sérstaklega góða umfjöllun er að finna í skýrslu Önnu Lísu Guðmundsdóttur frá 2011 um þéttbýlismyndun í Reykjavík á átjándu öld.

 

Örstutt um veðurathuganirnar í Lambhúsum

Eftir því sem ég best veit, birti Bugge fyrstu mæliniðurstöður stjörnumeistarans á loftþrýstingi, hitastigi, norðurljósum og veðurfari í ritinu Observationes Astronomicae árið 1784 (bls. cxv-cxx). Að öðru leyti hef ég ekki haft fyrir því að leita frekari heimilda frá átjándu öld um veðurathuganirnar í Lambhúsum.

Svo heppilega vill til, að aðrir hafa gert þessum mælingum Lievogs ítarleg skil. Í því sambandi skal skal fyrst bent á grein eftir Jón Eyþórsson frá 1963 (bls. 3-8). Einnig er fjallað um mælingarnar í greinum Johns A. Kington frá 1972 (bls. 223-33) og 1975 (bls. 34-35). Í fyrri greininni segir Kington um Lievog (bls. 226), að hann hafi verið „one of the best meteorological observers of the eighteenth century“.

Á síðari árum hefur oft verið vitnað í veðurmælingar Lievogs og um þær fjallað, sjá til dæmis hér, hér og hér.

 

Síðustu ár Lievogs á Íslandi

Á árunum 1793 til 1796 mun nýtt íbúðarhús hafa verið reist í Lambhúsum fyrir Lievog og konu hans (sjá reikninga og bréf hér, bls. 31-44). Þegar nær dró aldamótum fór þó mikilvægi Lambhúsastöðvarinnar mjög dvínandi og með „strandmælingunum síðari“ árið 1801 hófst nýtt skeið í sögu hnattstöðumælinga og kortagerðar á Íslandi.

Undir það síðasta voru mælitæki Lievogs orðin mjög lúin og þau fengust ekki endurnýjuð. Síðasta stjarnmælingabók stjörnumeistarans, sem ég veit um, er frá 1796.

Í ársyfirliti (anniversia) Sveins Pálssonar fyrir árið 1797 segir meðal annars:

Ætli kóngurinn geti ekki unnið vísindunum meira gagn með því að stofna hér embætti fyrir náttúrufræðing, er jafnframt gerði veðurathuganir o. s. frv., en með stjörnumælingunum í Lambhúsum, sem virðast fremur gagnslitlar?

Hér örlar á smá beiskju hjá Sveini, en víst er, að um aldamótin 1800 virðast margir Íslendingar hafa talið, að lítið gagn væri af störfum Lievogs stjörnumeistara.

Eins og áður er getið lést eiginkona Lievogs, Hedvig Andrea, í ársbyrjun 1805 og skömmu síðar fluttist stjörnumeistarinn alfarinn til Kaupmannahafnar. Þar dó hann í desember 1811. Ekki er vitað, hvenær stjörnuturn hans í Lambhúsum var rifinn.

 

Hvað varð um mælitækin?

Sama ár og Lievog fór frá Íslandi hófst kennsla í Bessastaðaskóla og fimmtán árum síðar hóf Björn Gunnlaugsson þar störf sem kennari í stærðfræðilegum lærdómslistum.

Árið 1823 var turninn á Bessastaðakirkju loks fullsmíðaður og Björn fékk áhuga á því að framkvæma þar stjarnmælingar af svipuðu tagi og Lievog hafði áður stundað í Lambhúsum.

BG+Bessast_2

Til vinstri: Björn Gunnlaugsson 71 árs gamall árið 1859 (teikning eftir Sigurð Guðmundsson). Til hægri: Bessastaðaskóli og Bessastaðakirkja árið 1834 (úr ferðabók Johns Barrow).

Hann sendi því erindi þess efnis til yfirvalda í Kaupmannahöfn, ásamt fyrirspurn um tækjabúnað Lievogs. Svar stjórnarinnar barst í nóvember 1824. Þar var hugmyndum Björns um stjarnmælingar algörlega hafnað og sagt, að ekkert sé vitað um örlög Lambhúsatækjanna. Ekki varð því úr þessum áformum um áframhaldandi stjörnuathugunar á Álftanesi. Það kom þó ekki að sök, því Björn Gunnlaugsson hafði í nógu öðru að snúast.

Mynd_Lacaille

Gyðja stjörnufræðinnar, Úranía, leiðbeinir kerúbum við athuganir á sólmyrkva. Hin fornu stjarnmælingatæki þeirra Eyjólfs og Lievogs eru vonandi í góðu ásigkomulagi og í fullri notkun í álíka vernduðu umhverfi. Myndin er úr stjörnualmanaki Frakkans Lacailles frá 1755.

 

Viðbót 1 (23. apríl 2018). Ég þakka Trausta Jónssyni veðurfræðingi fyrir eftirfarandi athugasemd: „Ég hef nokkuð sinnt veðurmælingum Rasmusar – en varðveisla hinna eiginlegu daglegu mælinga nær til styttri tíma en ráða mætti af grein þinni. Það eru aðeins tímabilið ágúst 1779 til og með júní 1785 og allt árið 1789 sem hafa varðveist. Töflur um mánaðarleg útgildi hita og loftþrýstings, fjölda úrkomudaga og þess háttar eru til fyrir fáein ár til viðbótar – og auðvitað eitthvað á þeim að græða – en samt miklu minna en af hinum daglegu færslum. Það sem erfiðast er að fást við varðandi úrvinnslu hitamælinganna er að fleiri en einn mælir koma við sögu í gegnum tíðina – Lievog skráir ekki aflestur af þeim beint – heldur leiðréttir mælanna eins og hann heldur að sé við hæfi og á tímabili breytir hann Fahrenheit í Reaumur. Með samanburði á tíðni regns og snævar við mismunandi hita kemur í ljós erfitt misræmi í mæliröðinni – hún er mjög gagnleg, en ekki eins gagnleg og hún gæti verið hefði hann gert betur grein fyrir leiðréttingunum – auk þess að geta þess hvað það var sem hann raunverulega las.“

Viðbót 2 (25. apríl 2018). Eftir að hafa ráðfært mig við Trausta ákvað ég að bæta þessari mynd við. Hún mun sýna Lambhús eins og bærinn leit út árið 1836, rúmum þrjátíu árum eftir að Lievog fór úr landi.

„Lambhús á Álftanesi með leifum athugunarstöðvar Lievogs.“ Mynd eftir franska málarann Auguste Mayer. Úr bókinni Íslandsmyndir Mayers 1836. Sjá einnig myndina, eins og hún lítur út í ferðabók Gaimards.

Viðbót 3 (25. október 2018). Í morgun birtist frétt á mbl.is um  nýjar fornleifarannsóknir við heimkeyrsluna að Bessastöðum.*  Umfjöllunin í prentútgáfu blaðsins er heldur lengri og þar segir í lokin:

Meðal annars fannst grunnur timburhúss sem þykir ekki ólíklegt að sé hinn sögufrægi stjörnuturn á Lambhúsum og er frá því í lok 18. aldar.

Þetta þykja mér merkilegar fréttir. Hvernig væri nú að reisa þarna minnismerki um fyrstu stjörnuathugunarstöðina sem reist var á Íslandi?

* Hér eru eldri fréttir (sem farið höfðu framhjá mér) um þennan merka uppgröft: visir.is, 23. ágúst 2018,  mbl.is, 11. sept. 2018 (í prentútgáfu blaðsins þennan dag birtist heilsíðugrein um efnið á bls. 6) og ruv.is, 13. sept. 2018.

Posted in Átjánda öldin, Eðlisfræði, Stjörnufræði