Historie astronomie › Astronomie ve středověku a renesanci

Přesná pozorování

Jen tři roky po smrti Koperníka přichází na svět nejpřesnější pozorovatel lidským zrakem dánský astronom Tycho Brahe (1546 - 1601). Vztah k astronomii získal již v mládí při sledování astronomických jevů. V roce 1563 při pozorování konjunkce Jupitera a Saturna zjistil, že úkaz nastal v časovém posuvu oproti údajům uváděným v Alfonsinských tabulkách sestavených roku 1272. Dospěl k závěru, že je potřebné sestavit nové tabulky, ke kterým jsou nezbytná přesná a dlouhodobá astronomická pozorování.

V Dánsku 11. listopadu 1572 pozoroval v souhvězdí Kassiopei jasnou novou hvězdu, dnes víme že supernovu. Pomocí polosextantu proměřil úhlové vzdálenosti mezi supernovou a nejjasnějšími hvězdami obrysu souhvězdí. Poloha supernovy se neměnila, tudíž správně usoudil, že se nachází ve sféře nehybných hvězd. Údaje z pozorování, včetně popisu pozorovacího přístroje, jsou uvedeny ve spisku De Stella Nova česky O nové hvězdě.

Již při budování svých observatoří Uraniborgu - Nebeského zámku a Sterneborgu - Hvězdného zámku na Hvenu v roce 1577 pozoroval a proměřoval polohu jasné komety. Na základě stanovení denních paralax dospěl k závěru, že kometa se nachází vně dráhy Měsíce a je tedy ve stejném prostoru jako planety. Tycho zpochybnil představu existence sfér, kterou mimo jiné zastával ještě i Koperník. Sféry by podle něho byly překážkou pozorovaného pohybu komet za drahou Měsíce.

Přispěl tak společně s dalšími astronomy k vyvrácení obecně přijímané Aristotelovy představy o původu komet ze zemských výparů, podle níž jsou komety zhuštěniny v horních vrstvách atmosféry Země. Názory o vzdálenosti komety od Země se opíraly o přesná astronomická pozorování a matematické výpočty, nikoliv o filozofické spekulace. Jsou zachyceny v díle z roku 1588 De mundi aeteri recentioribus phaenomenis liber secundus česky Druhá kniha o nedávných jevech v nebeském světě.

Ve své zprávě De cometa anni 1577 česky O kometě roku 1577 Tycho Brahe uvádí: ,,...z mnoha pozorování s náležitými instrumenty jsem zjistil a z poučky o trojúhelníku nalezl, že tato kometa byla od nás tak daleko, že její největší paralaxa nemohla být větší než 15$ \,^\circ$ . Odtud plyne, že by mohla být vzdálena přinejmenším 230 zemských poloměrů od Země. Z čehož pak dále vyplývá, že se nacházela mezi drahou Měsíce a Venuše...``

Nejlepší observatoře 16. století na světě Tycho vybavil dokonalými pozorovacími přístroji, kterými bylo možné provádět velmi přesná astronomická měření. Přístroje různých typů a velikostí v závislosti na předurčených cílech pozorování podrobně popsal v práci Astronomie instauratae mechanica česky Přístroje obnovené astronomie z roku 1598.

Kvadrant Tychona Brahe
 K pozorování sloužily kvadranty různých rozměrů - 42 cm, 64 cm, 167 cm a 194 cm. Nejznámější a nejpřesnější byl meridiánový zední kvadrant Quadrans muralis sive Tichonicus z roku 1582, který byl orientován v poledníkovém směru ve východní stěně, viz obr. Pro zvýšení přesnosti odečítání byla využívána metoda transversál, tj. řady bodů stejně vzdálených od konců oblouku, co umožňovalo dosahovat přesnosti až 5″. Při pozorování se zedním kvadrantem byli zapotřebí k jeho obsluze tři pozorovatelé - pomocníci.

K měření úhlových vzdáleností mezi dvěma objekty na obloze Tycho využíval sextanty, dva z nich měly poloměr 155 cm. V knihovně observatoře Uraniborg byl instalován měděný nebeský globus s průměrem 149 cm, na jehož povrchu byly naneseny polohy jednoho tisíce hvězd. Na podkladě dlouhodobých pozorování sestavil Tycho katalog 788 hvězd. Se zvláštní přesností v něm byly určeny polohy dvaceti jedné vztažných hvězd. Srovnání se současnými údaji ukázala, že střední chyby při jejich stanovení nepřevyšovaly 40″, u ostatních hvězd dosahovaly chyby přes 1′.

Koncem 16. století nepřesnosti předpovědí poloh planet narůstaly, vyvstala potřeba jejich korekce. K tomuto účelu shromáždil Tycho velmi přesná pozorování poloh planet za období téměř dvaceti roků. Zejména pozorování Marsu, který vykonal za uvedenou dobu více než 10 oběhů kolem Slunce, byly velmi cenná. Jejich přesnost činila zhruba 2′.

Tycho Brahe nepřijal Koperníkovu heliocentrickou soustavu, k čemuž se vyjádřil takto: ,,Koperníkovy hypotézy...odporují nejen fyzikálním principům, ale i autoritě Písma Svatého, které několikrát potvrzuje nehybnost Země.`` Plně chápal jednoduchost heliocentrické soustavy při řešení složitých pozorovaných planetárních pohybů, jako vynikající pozorovatel však nenalezl paralaktický posuv poloh hvězd vznikající jako důsledek pohybu Země kolem Slunce. Vysvětlující Koperníkovu myšlenku skupinových vzdáleností velmi vzdálených hvězd Tycho odmítl. Námitky proti heliocentrické soustavě jsou zachyceny mimo jiné ve spisu Epistolæ astronomicæ česky Astronomický list z roku 1596. Vytvořil model, představující kompromis mezi geocentrickou a heliocentrickou soustavou, který publikoval v roce 1588 ve spisu De mundi asteri recentioribus phaenomenis česky O nedávných jevech v éterickém světě. V ní se planety pohybovaly kolem Slunce obíhajícího Zemi s roční oběžnou dobou. Tato soustava byla v lepším souladu s astronomickými pozorováními než Koperníkova soustava.

Na pozvání císaře Rudolfa II., které zprostředkoval Tadeáš Hájek z Hájku, přijel Tycho Brahe do Prahy v roce 1598. Svoji životní pouť po nuceném opuštění Dánska zde roku 1601 ukončil. Na hrobce v Týnském chrámu je zapsáno jeho životní krédo: ,,Non fasces nec opes sola artis sceptra perrenant`` česky ,,Ne moc a bohatství, ale vědění vládne žezlem času.``.

V listopadu 1572 pozoroval v Čechách, stejně jako řada astronomů v Evropě, vzplanutí nové hvězdy - supernovy český lékař, filozof a astronom Tadeáš Hájek z Hájku (1526 - 1601). Vlastní pozorování a jejich interpretaci shrnul Hájek do knihy Dialexis de novae et prius incognitae stellae česky Rozprava o nové hvězdě, vydané ve Frankfurtu nad Mohanem roku 1574.

Vzhledem k své velké jasnosti byla supernova pozorovatelná v listopadu a prosinci téhož roku i na denní obloze. Při deklinaci zhruba 61,5$ ^\circ$ zůstávala jako cirkumpolární objekt nad obzorem.

K určení souřadnic supernovy Hájek využil jak metodu pozorování průchodu objektu - supernovy rovinou místního poledníku tak i metodu používanou v následných stoletích při absolutních měřeních pasážníkem či meridiánovým kruhem. Její autorství se připisuje Hájkovi a německému astronomu Vilému IV. Hesenskému (1527 - 1607). V okamžiku kulminace byla stanovena výška supernovy nad obzorem, která po odečtení výšky rovníku (90 stupňů minus zeměpisná šířka místa pozorovatele) udávala její deklinaci. Hvězdný čas okamžiku kulminace je přímo roven rektascenzi objektu. Stanovení času hodinovými stroji zdaleka nedosahovalo v druhé polovině 16. století potřebné přesnosti. Například Tycho Brahe proto užíval u svého meridiánového zedního kvadrantu na Uraniborgu troje hodiny, přičemž prováděl zprůměrňování získaných hodnot.

V případě supernovy mělo měření její polohy odpovědět především otázku její vzdálenosti od Země. Objevení se supernovy a pozvolný pokles její jasnosti se očekával podle aristotelovské kosmologie pouze v oblasti uvnitř sféry Měsíce. Pak by ovšem musela mít supernova denní paralaxu větší než má Měsíc. Střední horizontální rovníková paralaxa Měsíce, úhel, pod nímž by se jevil rovníkový poloměr Země při pozorování ze středu Měsíce, činí téměř jeden stupeň. Tato hodnota byla známá už v antice, denní paralaxa objektu bližšího než Měsíc by se proto dala prokázat i mnohem jednoduššími přístroji, než měli k dispozici Hájek a jeho současníci.

Hájek proměřil úhly mezi supernovou a hvězdami $ {\alpha}$ , $ {\beta}$ , $ {\gamma}$ a $ {\kappa}$ v souhvězdí Kassiopei, pro kontrolu stanovil i úhlové vzdálenosti mezi těmito hvězdami. Podle historických analýz Hájkovy údaje se vyznačují chybou kolem 5′, zatímco chyba Tychonových měření polohy byla menší přibližně 3,5′.

U komety roku 1577 Hájek užil Regiomontanovu metodu pozorování výšky komety nad obzorem několikrát v průběhu noci. V případě objektu bližšího než Měsíc by se musela výrazně projevit odchylka způsobená změnou polohy pozorovatele v důsledku rotace Země. Odchylka by se projevila i při průmětu objektu na hvězdnou oblohu, tedy při opakovaném měření úhlové vzdálenosti objektu od vybraných hvězd několikrát během noci. V prosinci v Praze Hájek provedl pozorování vždy s odstupem asi tří až čtyř hodin. Výsledek měření vedl k závěru, že kometa se nachází v prostoru vně dráhy Měsíce.


Heliocentrická soustava Kinematické zákony pohybu planet