Введение

Обсерватория в Лондоне, Англия

Королевская обсерватория в Гринвиче (ROG; известна как Старая Королевская обсерватория с 1957 по 1998 год, когда действующая Королевская Гринвичская обсерватория, RGO, временно переехала из Гринвича на юг, в Херстмонс) – обсерватория, расположенная на холме в Гринвичском парке на юго-востоке Лондона, с видом на реку Темзу на север. Она сыграла важную роль в истории астрономии и навигации, и поскольку через неё проходил нулевой меридиан, она дала своё название гринвичскому среднему времени, предшественнику современного координированного универсального времени (UTC). Код обсерватории ROG в Международном астрономическом союзе – 000, первый в списке. ROG, Национальный морской музей, Королевский дом и клипер «Катти Сарк» совместно именуются Королевскими музеями Гринвича. В то время король учредил должность Королевского астронома, чтобы он служил директором обсерватории и «с максимальной точностью и усердием занимался исправлением таблиц движения небесных тел и положений звёзд, чтобы определить столь желанную долготу мест для совершенствования искусства навигации». Он назначил Джона Флэмстида первым Королевским астрономом. Здание было завершено летом 1676 года. Здание часто называли «Домом Флэмстида» в честь его первого обитателя. Научные работы обсерватории были перенесены в другие места поэтапно в первой половине XX века, и в настоящее время Гринвичский комплекс поддерживается почти исключительно как музей, хотя телескоп AMAT был введен в эксплуатацию для астрономических исследований в 2018 году.

Хронология

22 июня 1675 года Королевская обсерватория была основана королем Карлом II. 10 августа 1675 года началось строительство. В 1714 году был принят Закон о долготе, учредивший Совет по долготе и премии за определение долготы. Королевский астроном, до роспуска Совета в 1828 году, всегда являлся комиссаром по долготе по должности. В 1767 году пятый Королевский астроном Невил Маскелин начал публикацию «Научного альманаха», основанного на наблюдениях, проводимых в обсерватории. В 1818 году надзор за Королевской обсерваторией был передан от Совета по военным делам Совету Адмиралтейства; в это время обсерватория была ответственна за обслуживание морских хронометров Королевского флота. В 1833 году начались ежедневные сигналы времени, подаваемые с помощью опускаемого шара. В 1838 году был установлен экваториальный телескоп Sheepshanks с рефрактором. В 1852 году сигналы времени стали передаваться по телеграфным линиям. В 1899 году было завершено строительство Новой физической обсерватории (ныне известной как Южное здание). 5 февраля 1924 года из Королевской обсерватории впервые были переданы часовые сигналы времени (Гринвичский часовой сигнал). В 1931 году был заказан телескоп Яппа. В 1948 году офис Королевского астронома был переведен в Херстмонс в Восточном Сассексе. В 1957 году Королевская обсерватория завершила переезд в Херстмонс, став Королевской Гринвичской обсерваторией (RGO). Гринвичский объект был переименован в Старую Королевскую обсерваторию. В 1984 году Референтный меридиан IERS заменил Гринвичский меридиан в качестве нулевого меридиана для мира. Его местоположение тесно связано с его предшественником, но проходит примерно в 102 метрах к востоку от него. В 1990 году RGO переехал в Кембридж. В 1998 году RGO была закрыта. Гринвичский объект вернулся к своему первоначальному названию – Королевская обсерватория, Гринвич, и стал частью Национального морского музея. В 2011 году музеи Гринвича, включая ROG, объединились в Королевские музеи Гринвича.

Сайт

На этой земле возводились значительные строения со времен правления Вильгельма I. Гринвичский дворец, на месте нынешнего Морского музея, был местом рождения Генриха VIII и его дочерей Марии I и Елизаветы I; династия Тюдоров использовала Гринвичский замок, располагавшийся на холме, который сейчас занимает Обсерватория, как охотничий дом. По слухам, Гринвичский замок был любимым местом Генриха VIII для содержания своих фавориток, чтобы он мог легко добираться из дворца к ним. В 1676 году на Гринвичском холме было завершено строительство главного здания обсерватории, ныне известного как Флэмстид-хаус.

Учреждение

Создание Королевской обсерватории было предложено в 1674 году сэром Джонасом Муром, который, занимая должность генерального геодезиста артиллерии, убедил короля Карла II создать обсерваторию, а Джоном Флемстидом был назначен ее директором. Артиллерийскому ведомству была поручена ответственность за строительство обсерватории, при этом Мур предоставил ключевые инструменты и оборудование для обсерватории за свой личный счет. Фламстед-хаус, первоначальная часть обсерватории, была спроектирована сэром Кристофером Реном, вероятно, при содействии Роберта Гука, и стал первым в Великобритании научно-исследовательским учреждением, построенным специально для этих целей. Строительство обошлось в 520 фунтов стерлингов (на 20 фунтов стерлингов сверх бюджета; 520 фунтов стерлингов в 1675 году эквивалентны приблизительно <расчетной сумме> в настоящее время) и велось в основном из переработанных материалов на фундаменте башни герцога Хамфри, предшественницы Гринвичского замка, что привело к отклонению от истинного севера на 13 градусов, что несколько огорчило Флемстида. Мур пожертвовал два хода, изготовленных Томасом Томпионом, которые были установлены в Октагональной комнате высотой 20 футов – главной комнате здания. Они имели необычную конструкцию: каждый из них был оснащен маятником длиной 4 метра, расположенным над циферблатом, что обеспечивало период колебания в четыре секунды и точность, не имевшую себе равных в то время – семь секунд в день. В первоначальной обсерватории размещались королевский астроном, его помощник и его семья, а также научные инструменты, которые Флемстид использовал в своей работе над звездными каталогами. Со временем учреждение стало более авторитетным благодаря связям с долгосрочными правительственными органами (Артиллерийским советом и Советом по определению долготы) и надзору Совета посетителей, основанного в 1710 году и состоящего из президента и членов совета Королевского общества. К концу XVIII века в его обязанности вошли дополнительные функции, такие как издание Морского альманаха, консультирование правительства по техническим вопросам, распространение точного времени, проведение метеорологических и магнитных наблюдений, а также астрофотография и спектроскопия. В результате физический размер обсерватории и численность персонала со временем увеличились.

Позиционная астрономия и звездные карты

Когда обсерватория была основана в 1675 году, одним из лучших звездных каталогов был каталог 1000 звезд Тихо Браге 1598 года. Однако этот каталог был недостаточно точен для определения долготы. В начале XIX века основными позиционными инструментами были инструмент Траугтона для транзитных наблюдений и муральный круг, но после того, как Джордж Биделл Эйри занял должность Королевского астронома в 1835 году, он начал разработку плана по оснащению Гринвичской обсерватории более совершенными инструментами. Позиционная астрономия была одной из основных задач Гринвича для Адмиралтейства. Королевский астроном Эйри поддерживал это направление, и транзитный круг, установленный им в 1851 году, использовался на протяжении столетия для позиционных наблюдений. Источниками ошибок являются точность инструментов, а также необходимость учета прецессии, нутации и аберрации. Источники ошибок в инструменте необходимо выявлять и учитывать для получения более точных результатов. Наблюдая за транзитом в сочетании с измерением времени и другими измерениями, определялся диаметр планеты. Основа для определения долготы – меридиан, проходящий через транзитный круг Эйри, впервые использованный в 1851 году, был принят в качестве мирового нулевого меридиана на Международной меридианной конференции в Вашингтоне, округ Колумбия, 22 октября 1884 года (голосование состоялось 13 октября). Впоследствии страны всего мира стали использовать его в качестве стандарта для картографии и измерения времени. Нулевой меридиан был отмечен латунной (позже замененной нержавеющей сталью) полосой во дворе обсерватории после того, как здания стали музеем в 1960 году, а с 16 декабря 1999 года отмечается мощным зеленым лазером, направленным на север по ночному небу Лондона. С момента первой триангуляции Великобритании в период 1783–1853 годов карты Ordnance Survey основывались на более ранней версии Гринвичского меридиана, определенной транзитным инструментом Джеймса Брэдли. Когда круг Эйри (5,79 м к востоку) стал ориентиром для меридиана, разница, возникшая в результате изменения, считалась достаточно малой, чтобы ее можно было не учитывать. Когда между 1936 и 1962 годами была проведена новая триангуляция, ученые установили, что в системе Ordnance Survey долгота международного Гринвичского меридиана составляет не 0°, а 0°00'00.417" (около 8 м) к востоку. Помимо изменения эталонной линии, несовершенства геодезической системы добавили еще одно расхождение в определении начала отсчета, так что сама линия Брэдли теперь находится на 0°00'00.12" к востоку от нулевого меридиана Ordnance Survey (около 2,3 м). Этот старый астрономический нулевой меридиан был заменен более точным. Когда Гринвич был действующей обсерваторией, географические координаты привязывались к местному сплюснутому сфероиду, называемому геоидом, поверхность которого близко соответствовала местному среднему уровню моря. Во всем мире использовалось несколько геоидов, каждый из которых использовал разные сфероиды, поскольку средний уровень моря колеблется до 100 метров по всему миру. Современные геодезические системы отсчета, такие как Всемирная геодезическая система и Международная земная система отсчета, используют один сплюснутый сфероид, фиксированный в центре масс Земли. Переход от нескольких местных сфероидов к одному всемирному сфероиду привел к смещению всех географических координат на несколько метров, а иногда и на несколько сотен метров. Нулевой меридиан этих современных систем отсчета – это меридиан отсчета IERS, полный вариант названия – Международная служба вращения Земли и служба отсчета систем (сокращенно IRM), который находится на 102,5 метра к востоку от астрономического Гринвичского меридиана Эйри, представленного полосой из нержавеющей стали, которая сейчас находится на 5,31 угловой секунды к западу. Современное местоположение транзитного круга Эйри совпадает с положением IRM, который в настоящее время находится на 0° долготы. Международное время с конца XIX века до UT1 основывалось на уравнениях Саймона Ньюкомба, давая среднее солнечное время примерно на 0,18 секунды позже UT1 (эквивалентно 2,7 угловым секундам) по состоянию на 2013 год; в 2013 году оно совпадало с меридианом, расположенным посередине между кругом Эйри и началом координат IERS.

Гринвичское среднее время

Ключевым инструментом для определения времени был воздушный транзитный круг (ATC), который использовался преимущественно с 1851 по 1938 год. Было установлено, что (главная) "меридианная линия, обозначенная перекрестием в окуляре воздушного транзитного круга, будет указывать 0° долготы и начало Всемирного времени". (Следует, однако, отметить, что этот главный меридиан устарел; нулевой меридиан ITRF, расположенный более чем в 100 метрах к востоку, является современным стандартом определения долготы.) Время определялось путем фиксации момента, когда звезда с известными координатами проходила через прицельную точку телескопа. В 1929 году UT было переопределено как статистическое объединение данных из нескольких обсерваторий. В 1948 году Офис Королевского астронома был перенесен в Херстмонсе в Восточном Сассексе, а в 1957 году обсерватория была закрыта, и измерения времени прекращены. Термин "GMT" продолжает использоваться Обсерваторией и Великобританией в целом, несмотря на то, что он больше не измеряется. Координированное универсальное время (UTC) служит основой современного гражданского времени и базируется на лучших характеристиках UT1 (современная форма UT, теперь определяемая по внегалактическим радиоисточникам) и Международного атомного времени (TAI, время, поддерживаемое прецизионными часами).

Гринвичский мяч времени

Красный часовой шар Гринвича был установлен в 1833 году и известен как общественный сигнал времени. В наше время шар обычно находится в опущенном положении, затем, начиная с 12:55, шар начинает подниматься, в 12:58 он достигает верхней точки; в 13:00 шар падает. Шар по-прежнему ежедневно сбрасывается в 13:00 (GMT зимой, BST летом). Изначальная система часового шара была построена компаниями Модслея и Филда и стоила 180 фунтов стерлингов. Шар диаметром пять футов был изготовлен из дерева и кожи. В редких случаях, когда шар мог застрять из-за обледенения или снега, или если ветер был слишком сильным, он не сбрасывался. В 1852 году была налажена передача сигнала времени по телеграфным проводам. Новый купол был изготовлен компанией T. Cooke and Sons. Он был подарен обсерватории в 1880-х годах, но демонтирован в 1890-х. В 1898 году было создано помещение Christie Enclosure для размещения чувствительных магнитных приборов, работа которых нарушалась использованием железа в основном здании. 15 февраля 1894 года обсерватория подверглась попытке взрыва. Это, возможно, был первый «международный террористический» акт в Великобритании. Бомба случайно взорвалась, когда её держал 26-летний французский анархист Марсиал Бурден в Гринвичском парке, недалеко от здания обсерватории. Бурден скончался примерно через 30 минут. Неизвестно, почему он выбрал обсерваторию, или предназначался ли взрыв для другого места. Писатель Джозеф Конрад использовал этот инцидент в своем романе 1907 года «Тайный агент».

Начало XX века

В течение большей части двадцатого века Королевская Гринвичская обсерватория не находилась в Гринвиче, поскольку она переехала в Херстмонсе в Восточном Сассексе в 1957 году. В последний раз все подразделения обсерватории находились в Гринвиче в 1924 году: в том году электрификация железных дорог повлияла на показания Магнитного и Метеорологического отделов, и Магнитная обсерватория переехала в Абингер в Суррее. До этого обсерватории пришлось настоять на том, чтобы электрические трамваи в окрестностях не использовали возвратный ток через землю. После начала Второй мировой войны в 1939 году многие подразделения были временно эвакуированы за пределы досягаемости немецких бомбардировщиков – в Абингер, Брэдфорд-на-Эвон, Бристоль и Бат, а деятельность в Гринвиче была сведена к самому необходимому. 15 октября 1940 года, во время блица, ворота внутреннего двора были разрушены прямым попаданием бомбы. Стена над часами ворот обрушилась, и циферблат часов был поврежден. Повреждения были восстановлены после войны.

Королевская обсерватория в Херстмонсе

После Второй мировой войны, в 1947 году, было принято решение перенести Королевскую обсерваторию в замок Херстмонсе и на прилегающие 320 акров (1,3 км2), расположенные в 70 км к юго-юго-востоку от Гринвича, близ Хейлшема в Восточном Сассексе, из-за светового загрязнения в Лондоне. Обсерватория официально называлась Королевской Гринвичской обсерваторией, Херстмонсе. Хотя Королевский астроном Гарольд Спенсер Джонс переехал в замок в 1948 году, научный персонал перебрался туда только после завершения строительства зданий обсерватории в 1957 году. Вскоре после этого в Херстмонсе были вновь объединены другие ранее разрозненные подразделения, такие как Управление морского альманаха, Отдел хронометров, библиотека и наблюдательное оборудование. Там оно было восстановлено в куполе B комплекса. Трёхсотлетие со дня рождения сэра Исаака Ньютона пришлось на время Второй мировой войны, что отодвинуло празднование на более поздний срок. Одним из приоритетных направлений стало создание «большого и лучшего» телескопа в честь знаменитого изобретателя ньютоновского зеркального телескопа. Около двух десятилетий разработок привели к вводу в эксплуатацию телескопа Исаака Ньютона в Херстмонсе. Он оказался настолько успешным, что облачная погода стала ограничивающим фактором его производительности, и были разработаны планы по перемещению его в место с более благоприятными погодными условиями. 1 декабря 1967 года Королева Елизавета II торжественно открыла телескоп Исаака Ньютона Королевской Гринвичской обсерватории в Херстмонсе. Этот телескоп был самым большим по апертуре на Британских островах. В 1979 году он был переведён в обсерваторию Роке-де-лос-Мучачос на Канарских островах в Испании. В 1990 году РГО переехала в Кембридж. В Херстмонсе на территории замка разместились Международный учебный центр Университета Квинс в Кингстоне, Канада, и Научный центр обсерватории, который управляется образовательной благотворительной организацией Science Project. Научный центр обсерватории открылся в апреле 1995 года. Некоторые из оставшихся телескопов, которые остались в Херстмонсе после переезда, используются для проведения публичных наблюдений в рамках деятельности центра. В начале XXI века центр посещало около 60 000 человек в год. После отказа от планов приватизации РГО и Королевской обсерватории Эдинбурга, Совет по исследованию физики элементарных частиц и астрономии (PPARC), являвшийся финансирующей организацией РГО, принял решение о закрытии учреждения и Кембриджского филиала к 1998 году.

Гринвич возвращается к активному использованию

В 2018 году в Гринвиче был установлен астрографический телескоп Энни Маундер (AMAT). AMAT представляет собой комплекс из четырех отдельных инструментов, предназначенных для астрономических исследований; он достиг «первого света» к июню 2018 года и включает в себя: 14-дюймовый рефлектор, способный получать изображения высокого разрешения Солнца, Луны и планет; инструмент, специально предназначенный для наблюдения за Солнцем; прибор с набором сменных фильтров для наблюдения за далекими туманностями в различных диапазонах оптических длин волн; и телескоп общего назначения. Стоимость телескопов и сопутствующих работ по их эксплуатации составила около 150 000 фунтов стерлингов, средства были выделены из грантов, за счет членских взносов и пожертвований меценатов и общественности. Телескоп был установлен в павильоне «Альтазимут», откуда многоцелевым телескопом управляет компьютерная система. Второй и третий королевские астрономы, Эдмонд Галлей и затем Джеймс Брэдли, также проводили магнитные измерения в период своего пребывания в должности. Оба здания были построены из немагнитных материалов. В 1825 году Араго был удостоен золотой медали Копли за это исследование. Среди выдающихся экспонатов – новаторский хронометр Джона Харрисона, известный как H4, за который он получил значительную награду от Совета по долготе, а также три его предыдущих морских хронометра; все четыре принадлежат Министерству обороны. В экспозиции представлено множество дополнительных часовых артефактов, иллюстрирующих историю точного измерения времени для навигационных и астрономических целей, включая часы Ф.М. Федченко, изготовленные в России в середине XX века (наиболее точные маятниковые часы, когда-либо построенные серийно). Здесь же находятся астрономические инструменты, использовавшиеся для меридианных наблюдений, и 28-дюймовый экваториальный рефрактор Grubb 1893 года – крупнейший в своем роде в Великобритании. Часы Пастуха, расположенные у ворот обсерватории, являются ранним примером электрических зависимых часов. В 1997 году обсерваторию посещали 400 000 человек в год. В феврале 2005 года началась реконструкция стоимостью 16 миллионов фунтов стерлингов, включающая строительство нового планетария, дополнительных выставочных залов и учебных помещений. ROG вновь открылся 25 мая 2007 года с новым 120-местным планетарием имени Питера Харрисона. В течение года, с 2016 по 2017 год, музей посетило 2,41 миллиона человек.