Текст книги "Гринвичское время и открытие долготы"

Автор книги: Дерек Хауз

сообщить о нарушении

Текущая страница: 3 (всего у книги 15 страниц)

2. Гринвичское время для астрономов: 1675-1720 гг.

Характеристика обстановки

История гринвичского времени началась в 1674 г., когда на английском троне находился Карл II. Это был период затишья в ходе Голландской войны, в которой Англия участвовала в союзе с Францией. Однако союз этот был весьма непрочным, не пользовался популярностью в Англии и вскоре лод влиянием успехов на море голландского адмирала де Рюйтера окончательно распался.

На развитие астрономии и вообще науки в Англии в тот период большое влияние оказали три личности (причем первая из них совершенно непроизвольно). Начнем с Луизы де Керуаль, бретонской леди, пользовавшейся большой привязанностью короля. Дочь Гийома Пенанкое, сира де Керуаль в Бретани, Луиза сначала была статс-дамой у герцогини Орлеанской Генриетты – Анны, младшей и любимой сестры Карла, которая в 1661 г. вышла замуж за Филиппа, брата Людовика XIV, став таким образом второй дамой Франции.

После смерти герцогини в 1670 г. Луиза была перевезена в Англию герцогом Букингемским (который, как говорят, был шпионом французского короля Людовика XIV) и назначена статс-дамой королевы Екатерины. Вскоре Луиза, с ее прекрасными карими глазами и лицом ребенка, стала фавориткой Карла II и 29 июля 1672 г. родила ему сына Чарльза Леннокса, ставшего позднее герцогом Ричмондским. В 1673 г. Луизе был пожалован титул герцогини Портсмутской, и с тех пор она выступала в роли главной метрессы короля, хотя, как принято было говорить, «Карл никогда ничего не упускал, а только все прибирал к своим рукам» [1]. Нелл Гвин из Старого Дрюри и Гортензия, герцогиня Мазарини, также пользовались благосклонностью короля, но они никогда не были соперницами герцогини Портсмутской, а лишь дополняли ее. В связи с нашей историей интересно отметить, что незадолго до своей смерти Карл пожаловал Нелл титул герцогини Гринвичской [2].

6. Луиза де Керуаль. С картины Генри Гэскара, 1670-1671 (собственность лорда Тальбота из Мэлэхайда). (Куртольдовский институт искусств.)

Вторым человеком, о котором здесь следует рассказать, был Джонс Мур (1627-1679), родившийся в Уитили в Пендл-Форест (Ланкашир). С ранних лет он решил посвятить себя математике. Во время гражданской войны Мур имел возможность заниматься в библиотеке антиквара Кристофера Таунли, покровителя многих молодых ученых северной части королевства, таких, как Уильям Гаскойнь, Джемери Горрокс, Джемери Шакерли и его собственный племянник Ричард. Опубликовав в 1647 г. свою первую работу – учебник математики, Мур вскоре переехал в Лондон, где занялся преподаванием математики. В те смутные времена он едва смог найти несколько учеников, однако вскоре ему повезло: в 1649 г. он получил назначение в графство Фен в качестве топографа на работах по осушению болот. Эта должность принесла ему известность и дала возможность широко заниматься топографической съемкой на протяжении всего существования английской буржуазной республики. В период реставрации монархии выходит второе издание «Арифметики» Мура с посвящением графу Йорку. В 1663 г. Мур для изучения вопросов фортификации отправляется в Танжер, который в 1662 г. отошел к владениям английской короны в качестве приданного королевы Екатерины Брагантской.

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

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

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

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

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

Основание гринвичской обсерватории

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

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

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

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

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

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

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

В среду 3 марта комиссия в составе епископа Уорда, Морланда, Титуса, Пелла и Гука снова собралась в доме Титуса, чтобы обсудить предложения Генри Бонда по определению долготы и подготовить соответствующий отчет королю. Было решено, что епископ, Морланд, Титус и Пелл вручат отчет королю в уединенной галерее Уайтхолла в 8 ч утра на следующий день. Гук был взбешен тем, что его обошли. «Собака Титус, – писал он в своем дневнике 3 марта, – это мне следовало представить отчет королю на следующее утро». К сожалению, мы не знаем всех сторон этой истории. Во всяком случае, в королевскую опочивальню с отчетом о разборе предложений Бонда вошли только епископ и Титус; вполне вероятно, что тогда же они представили и отчет Флемстида относительно предложений Сен-Пьера.

Не дожидаясь результатов проверки метода Сен-Пьера, король подписал указ о том, что со следующего дня, четверга 4 марта 1675 г., Джон Флемстид назначается его «астрономическим наблюдателем». Флемстиду предписывалось «немедленно с наивысшей аккуратностью и старанием заняться исправлением таблиц движений небесных тел и положений опорных звезд, которые дадут возможность определять столь желаемую долготу местонахождения для совершенствования искусства навигации» [12]. Другими словами, необходимо было заняться получением данных, по которым можно было бы предсказывать лунные расстояния. Приказ был адресован господам из артиллерийского управления, одним из которых был Джонс Мур, генерал-топограф управления. Управление обязалось выплачивать Флемстиду далеко не княжеское жалованье – 100 ф. ст. в год, начиная с прошедшего дня св. Михаила. Эту новость Флемстиду сообщил сам Мур. Флемстид был огорчен скудностью назначенного ему жалованья. В 1710 г. он с горечью пишет о себе в третьем лице: «Сначала ему было назначено высокое жалованье, но по принятию им должности жалованье было уменьшено» [13].

Теперь надо было обдумать, какое место выбрать [для обсерватории]. Некоторые предлагали Гайд-парк, другие – колледж в Челси. Я пошел посмотреть развалины последнего и решил, что лучше воспользоваться им, так как он находится вблизи королевского двора. Сэр Джонс склоняется к Гайд-парку, но Кристофер Рен советует Гринвичский холм... [14].

Так писал Флемстид в 1707 г. Все три места были собственностью короля, а это имело важное значение с точки зрения вложения королевских финансов. Планы строительства обсерватории в Челси уже были составлены. О месте, выбранном в Гайд-парке, мы ничего не знаем. Но Рен, королевский генерал-топограф, отказавшийся два года назад от кафедры астрономии в Оксфорде, предпочитал Гринвичский замок, расположенный на высоком холме с прекрасным видом на Темзу, в центре королевского парка, находящийся вдали от дымного Лондона, но достаточно близко к дороге и реке.

Выбор нужно было сделать как можно быстрее. В субботу, через два дня после подписания приказа королем, Гук пишет в своем дневнике: «О сэре Д. Муре... Он добыл жалованье для Флемстида в размере 100 фунтов в год и обсерваторию в Гринвичском парке». К воскресенью эту новость услышал Сен-Пьер и, даже не захватив с собой переводчика, поспешил к Пеллу. Говоря на латинском языке, он задал два вопроса относительно наблюдений Флемстида. Эти вопросы позже заставили Флемстида заявить, что Сен-Пьер, возможно, не знал, что он сам [Флемстид] говорил о нем, когда потребовал дальнейших наблюдений, поскольку предшествующие были flctae et absurdae – фиктивными и абсурдными [15].

Пелл ничего не предпринял. Однако Сен-Пьера возможно, и герцогиня – продолжал докучать королю, жалуясь на то, что требование Флемстидом новых наблюдений надумано. И в этом была доля правды [16]. После того как Флемстид утвердился в своем положении и стал подписываться As. Re. (королевский астроном), он немедленно написал два едких письма: одно на латинском языке – Сен-Пьеру и другое на английском – Пеллу и королю. В запальчивости он писал, что француз не знает, о чем говорит, и, во всяком случае, даже то хорошее, что есть в его методе, вполне вероятно, взято им у Лонгомонтана и Морина – двух давно умерших астрономов, которые предлагали решение этой проблемы много лет тому назад. «Не имея доказательств, он утверждал, что наблюдения были не нужны; я показал ему, что это неверно, но даже если бы это было так, то они могут служить своей цели и что тем самым он только обнаружил свое невежество, и мы знаем более совершенные методы. В ответ на это он еще какое-то время разражался угрозами, а затем скрылся, и с тех пор о нем больше ничего не слышно» [17].

Бедный Сен-Пьер! Хотя его надежды на получение награды так и не сбылись, а его личность до сих пор не выяснена, тем не менее он послужил своего рода катализатором, ускорив основание Королевской обсерватории в Гринвиче, и потому оставил свой след в истории.

Строительство гринвичской обсерватории

Несмотря на то что выбор места в Гринвиче был сделан достаточно быстро, согласование вопросов, связанных со строительством обсерватории, длилось довольно долго. Томясь в ожидании, Флемстид вместе с Муром работал в лондонском Тауэре, приспособив северо-восточную башню Уайт по временную обсерваторию. i

Современным туристам хранители Тауэра преподносят забавную и, очевидно, выдуманную историю о том, как Флемстида очень огорчал ущерб, который наносили его аппаратуре многочисленные вороны, обитавшие тогда в Тауэре: по-видимому, они садились на его телескопы и пачкали их. Король издал было уже приказ, предписывающий удалить птиц из замка, но ему напомнили легенд, гласившую, что, как только вороны покинут Тауэр, он падет, а вместе с ним, вероятно, и королевский трон. Напуганный происходящими в стране бунтами, Карл распорядился заменить подготовленный приказ новым, который предписывал всегда держать в Тауэре некоторое число воронов. До сих пор один из хранителей Тауэра назначается «надзирателем за воронами».

Наконец, 22 июня 1675 г., спустя три месяца после начала обсуждений, король направил Томасу Чичли, главе артиллерийского управления, приказ о начале строительства обсерватории. На том месте, где предполагалось построить обсерваторию, ранее находился замок, сооруженный герцогом Глостером (братом Генриха V), вокруг которого в 1437 г. был разбит парк. В 1526 г. замок был перестроен, и Генрих VIII использовал его как охотничий домик. Во времена Елизаветы замок иногда называли Майрфлёр (Болотный цветок лилия (франц.). – Прим. перев), а позднее он стал известен под названием Гринвичский замок [18]. В период гражданской войны по распоряжению парламента в замке размещались войска. Точная дата, когда был разрушен замок, неизвестна. В указе короля от 1675 г. о постройке обсерватории о замке упоминалось как уже не существующем, однако на наброске карты Темзы, сделанном Муром в 1662 г., замок можно увидеть.

В своем указе, направленном Чичли, король повелевает дать распоряжение казначею артиллерийского управления Джорджу Уортону: «... оплатить материалы и труд рабочих, которые должны быть использованы, и получить деньги за старый и испорченный порох, который должен быть продан в соответствии с Нашим указом от первого января; единственное условие: вся сумма, которая может быть израсходована и выплачена, не должна превышать 500 ф. ст. ...» [19]. В тот же день 22 июня, когда был подписан приказ, Рен попросил Роберта Гука взять на себя руководство строительством обсерватории. «Он обещал деньги», – заявил Гук с надеждой. 30 июня Гук вместе с Флемстидом и Эдмундом Галлеем, который впоследствии стал вторым королевским астрономом, посетил немеченное для строительства место. 28 июля Гук с Муром и сопровождающими их лицами вновь приехали в Гринвич, по-видимому, чтобы на месте более наглядно оценить проект Репа. В июле в Гринвич из Тауэра переехал Флемстид, чтобы присматривать за строительством. Он остановился во дворце королевы, расположенном у подножия «холма обсерватории», как его сегодня называют. 27 июля Флемстид получил аванс на строительство в размере ЮОф.ст., а 10 августа сам заложил первый камень в фундамент будущей обсерватории.

Экономили буквально на всем. Чтобы сберечь деньги, новое здание возводили на фундаменте старого замка, в результате чего направление стен на 13,5° отклонилось от точного направления на север, которое Флемстид планировал с самого начала. Свинец, дерево и железо взяли из разрушенной Колдхарборской сторожки в Тауэре, кирпич доставили из форта Тилбури, два медных шара и два больших пушечных ядра (их предполагалось установить на башнях и столбах ворот) из артиллерийских складов; рангоутное дерево для большого телескопа прибыло из Военно-морского управления [20]. Строительные и другие материалы были оплачены деньгами, вырученными от продажи 690 бочек старого негодного пороха, хранившегося в Портсмуте и Тауэре. Причем Поликарпус Уортон, скупивший порох по цене 40 шиллингов за бочку, восстановил его пригодность и позднее перепродал этот порох артиллерийско-техническому управлению уже по цене 4 фунта за бочку [21], нажив при этом 520 фунтов 9 шиллингов 1 пенс и истратив только 20 фунтов 9 шиллингов 1 пенс.

К рождеству здание обсерватории было подведено под крышу. 29 мая 1676 г., в день рождения короля, Флемстид перенес часть своей аппаратуры из дворца королевы в Главный зал новой обсерватории, готовясь наблюдать 31 мая частное солнечное затмение, которое пожелал наблюдать и король из новой Королевской обсерватории. Однако король не появился, а вместо себя прислал лорда Брункера, президента Королевского общества, одного из членов комиссии, занимавшейся разбором предложений Сен-Пьера.

10 июля Флемстид с помощником окончательно перебрались в обсерваторию. 15 сентября в Гринвич прибыли Мур, сэр и леди Хоскинс и Роберт Гук; там они застали Флемстида и Галлея (в то время еще друживших), заканчивающих испытание новых инструментов. На следующий день, 16 сентября 1676 г., были проведены первые наблюдения с большим секстантом – Гринвичская обсерватория начала свою работу.

Главные часы

Теперь мы, наконец, подошли к собственно гринвичскому времени. Как мы уже говорили, для решения проблемы определения долготы методом лунных расстояний были необходимы точный каталог положений звезд и точные таблицы движения Луны. С целью их получения и была основана Гринвичская обсерватория. Кроме того, требовался точный инструмент, с помощью которого можно было бы измерять угловое расстояние между Луной и звездами или Солнцем, а также высоты этих небесных тел над горизонтом (вкратце мы расскажем об этом в следующей главе).

Но для решения этой задачи требовался еще один прибор. Любой астрономический метод определения разности долгот должен основываться на предположении о том, что Земля вращается вокруг своей оси практически с постоянной скоростью. Это естественно предполагалось Коперником при построении его системы мира, но так и не было доказано.

К счастью, вскоре после основания обсерватории был найден инструмент для доказательства этого предположения; таким инструментом явились маятниковые часы, изобретенные Гюйгенсом в 1657 г. В качестве первой задачи для новой обсерватории Мур и Флемстид предложили провести эксперимент, который позволил бы доказать постоянство скорости вращения Земли; при этом предполагалось использовать возможно более точные часы.

В связи с этим Мур заказал Томасу Томпиону (1638-1713), лучшему часовщику Лондона, двое часов для новой обсерватории. Эти так называемые Главные часы обладали некоторыми особенностями, делающими их самыми точными часами в мире:

1) они имели маятники длиной 13 фут (3,9 м), подвешенные выше часового механизма, которые колебались с периодом 2 с. Это устройство выгодно отличалось от обычного недавно сконструированного «королевского» маятника с периодом колебания 1 с, который имел длину 39 дюйм (около 110 см) и подвешивался ниже часового механизма;

2) часы имели покоящийся спусковой механизм (см. приложение III), принцип действия которого в какой-то степени основывался на идеях Ричарда Таунли, друга Мура и Флемстида;

3) очень тяжелые гири часов подвешивались таким образом, что часы требовалось заводить всего один раз в год [22].

Часы были столь необычны, что, возможно, даже как-то повлияли на проектирование Реном Главного зала обсерватории – основной достопримечательности здания, которое сегодня зовется «Флемстидхауз» (дом Флемстида). Новые часы с их длинными маятниками и точными механизмами были размещены за стенными обшивками зала. На гравюре (см. рис. 11) видны циферблаты часов (грузы на концах маятников просматриваются через верхние маленькие окошечки), расположенные слева от двери. Высокие окна, предназначенные для дневных наблюдений при помощи телескопов с длинными трубами, придавали величественность этому залу.

Когда шесть лет спустя епископ Фелл решил переоборудовать новую башню Тома оксфордской церкви под обсерваторию, Рен пытался отговорить его, ссылаясь на то, что астрономические наблюдения лучше вести на уровне земли. «Мы действительно построили обсерваторию в Гринвиче для тех же целей, для коих вы хотите приспособить и вашу башню; наша обсерватория создана для наблюдений и немного для славы; мы имеем инструменты, которые я уже описывал [стенной квадрант на меридианной стене, длинный телескоп, подвешенный на мачте, секстант для определения угловых расстояний], в комнате находятся часы и связанные с ними инструменты» [23].

В письме к Ричарду Таунли 22 января 1676 г. Флемстид пишет: «Наш Главный зал высотой в 20 фут в состоянии вместить длинный маятник, подвешенный выше часов» [24]. 5 июня того же года он сообщает Таунли: «Завтра мы получим пару часов с маятниками в 13 фут длиной и паллетами, изготовленными частично по вашему образцу, с которыми, я надеюсь, мы сможем провести нужные эксперименты более точно, чем с часами, имеющими маятник с секундным периодом, которые, как я обнаружил, сильно спешат – иногда почти на четверть минуты в день, так как их колеса покрыты пылью» [25]. Циферблаты главных часов (сохранившихся до наших дней) имели следующую надпись: «Motus Annus (годовой механизм). По указанию сэра Джонса Мура механизм с величайшей тщательностью изготовлен Томасом Томпионом в 1676 г.» Прошло свыше двух месяцев, прежде чем часы удалось наладить. 24 сентября 1676 г. Флемстид сообщил: «3 ч пополудни. Оба механизма установлены вместе». На следующий день он писал: «Сент. 25.8.55.00 при помощи подвесной пружины маят[ника] установил мои [собственные часы Флемстида] в соответствии с ними» [26]. Один маятник был подвешен на пружине, другой – на опоре типа ножевого лезвия, очевидно, с экспериментальной целью. Это было началом применения среднего гринвичского времени.

Как и следовало ожидать, при использовании часов, сконструированных столь необычным образом, возникало множество сложностей. Механизмы часов были заключены в ниши, расположенные под стенными обшивками, поэтому они очень быстро пылились (а Томпион не захотел оставить ключ Флемстиду). Абсолютно отсутствовала какая-либо температурная компенсация изменения длины маятника. Пыль и мелкие металлические опилки, сквозняки, пронизывающие дом, сырость, холода, прикосновение рук, потребность в смазке – все это, как объяснял Флемстид, служило причинами плохого хода или остановки часов. Томпион же считал иначе и всячески ругал спусковой механизм, изготовленный Таунли.

10. Уравнение времени

Тем не менее Флемстид мог продолжать свои опыты, пытаясь понять, происходит ли вращение Земли «изохронно» или нет, то есть вращается она с постоянной скоростью или нет. Однако при этом возникала еще одна трудность, связанная с тем, что само Солнце не является идеальным хранителем времени. Поскольку ось Земли наклонена к плоскости ее орбиты, а движение нашей планеты происходит не точно по круговой орбите (это означает, что в период зимы в северном полушарии Солнце находится ближе к Земле, чем летом), продолжительность солнечных суток изменяется на протяжении года. Уклонение от среднего, т.е. разница между моментом времени, показываемым часами, и солнечным временем для любого дня, сегодня называют уравнением времени, а во времена Флемстида оно носило название уравнения естественных дней. Это уравнение было известно еще древним грекам, но только в XVII в. оно было точно оценено количественно [27]. Флемстид опубликовал новую более точную таблицу уравнения времени. Время, определяемое положением звезд, – звездное время – не отличалось подобными неравномерностями. Поэтому Флемстид стал измерять интервалы звездного времени; с помощью установленного на балконе телескопа он мог в течение всего года, днем и ночью, наблюдать прохождение яркого Сириуса. Промежуток времени между двумя последовательными прохождениями звезды дал Флемстиду продолжительность одних звездных суток. Путем простейших арифметических вычислений он мог вывести среднее солнечное время и тем самым проверить свои часы, которые шли по этому времени.

Вскоре Флемстид уверовал в правильность своих предположений, и 7 марта 1678 г. он писал Муру: «Мою теорию уравнения дней я рассматривал как фантазию, прежде всего потому, что один из принципов, на которых она основывалась, а именно изохронность земного вращения, только предполагался, но не был продемонстрирован; но часы доказали, что это предположение очень правдоподобно» [28]. Так был установлен один из фактов, необходимых для решения проблемы определения долготы в море. Посредством измерения времени было доказано, что Земля вращается вокруг своей оси с постоянной скоростью. В последней главе мы узнаем, что это не совсем так; но для практических целей навигации результаты, полученные Флемстидом, были вполне пригодны и успешно использовались в течение последующих 250 лет.