{ A. Kipper TK 60 1984 29-43 }

Tartu tähetorn 1930. aastal

Tartu tähetorni (Tartu Astronoomia Observatooriumi) ajaloo kohta on ilmunud mitmeid uurimusi. Kõige täielikum on neist G. Želnini "Astronomitseskaja Observatorija Tartusskogo Universiteta". Seetõttu ei kujuta käesolev artikkel endast rangelt ajaloolist ülevaadet. Autor esitab oma 45 aasta kestel kogunenud tähelepanekud memuaaride vormis. Siit ka subjektiivne varjund materjali valikul ja esituse vaba vorm.

Heites pilgu Tartu tähetorni minevikule alates 1930. aastast, võib täheldada kaht põhiperioodi: tegevus vanas tähetornis ja uues, Tõraveresse ehitatud astronoomiakeskuses. Üleminekuperioodiks võib pidada ligikaudu kümneaastast ajavahemikku, mil toimus uue observatooriumi hoonete ja seadmete planeerimine ning ehitamine. Käesolevas artiklis vaatleme põhiliselt tähetorni ajalugu enne ehitustöö algust Tõraveres.

Pärast Esimese maailmasõja lõppu, Tartu ülikooli tegevuse taaselustamisel, kinnitati Tartu tähetorni juhatajaks ja astronoomia professori köhale T. Rootsmäe [Endine nimi D. Rootsman.]. Tema esimeseks ja algul ka peamiseks ülesandeks sai teaduslik-pedagoogilise personali komplekteerimine ja tähetorni allesjäänud kui ka evakuatsioonist tagasitoodud seadmestiku töökorda seadmine. 1929. aastaks, mil käesolevate ridade kirjutajal avanes võimalus osaleda tähetorni töös, oli see organiseerimistöö lõpetatud. Tähetorn oli taastatud, ning hoolimata personali vähesusest ja seadmete tagasihoidlikkusest, teaduslikult arvestataval tasemel.

Teadustegevuses olid valdavad teoreetilised tööd, kuid mainimata ei saa jätta ka vaatlusi, mille teaduslik väärtus polnud sugugi väike. Iseloomulik oli tolleaegse astronoom-observaatori E.Öpiku arvamine: iga astronoom, ka see, kes tegeleb teooriaga, peab vaatlema; tagasihoidlike vahenditegagi on võimalik saada väärtuslikke andmeid. E. Öpiku enese tegevus juhindus sellest seisukohast. Olles küll paljude teoreetiliste tööde autor, tegi ta regulaarselt kaksiktähtede mõõtmisi, vaatles lendtähti (meteoore) ja organiseeris mitmeid vaatlusprogramme.

1930. aastaks olid tähetornis välja kujunenud järgmised uurimissuunad: lendtähtede vaatlused ja   teooria;   mitmesugused   astrofüüsikalised vaatlused ja teooria; tähesüsteemide uurimine statistikameetodite abil. Kolmekümnendate aastate lõpuks ja neljakümnendate alguseks lisandus eelnimetatuile Linnutees olevate tumedate udude, gaasudude ja Päikesesüsteemi väikekohade uurimine. Nimetamist väärivad ka astrogeodeetilised tööd. Vähesel määral tegeldi kosmoloogia ja teiste sellelaadiliste teooriaprobleemidega.

Lendtähtede vaatlused ja teooria

Lendtähtede uurimist alustas Tartus E. Öpik, kes arendas selle ka üldtunnustatud tasemele. Vaatlusi alustas ta Taškendis ja jätkas neid Tartus. Arendanud välja nn. kaksikloendamise meetodi, kaitses E. Öpik selleteemalise väitekirja Tartu ülikooli juures 1923. aastal.

Lendtähtede kaksikloendamise meetod nõuab mitme vaatleja samaaegset tööd. Loendatakse kahe või mitme vaatleja poolt üheaegselt nähtud lendtähti. On selge, et teatud osa vaatevälja ilmuvaid lendtähti võib jääda ühe loendaja poolt märkamatuks. Mitme vaatleja üheaegselt registreeritud lendtähed annavad aga andmeid, mis, kasutades tõenäosusteooriat, võimaldavad arvutada lendtähtede ilmumise tõelise sageduse. Meetod tõhustub veelgi, kui vaatlejad, kes asuvad mõnekümnekilomeetrisle vahemaadega vaatluspunktides, kannavad lendtähtede trajektoorid taevakaardile. Siis lisanduvad muudele andmetele vaadeldud lendtähtede kõrgused.

1928. aastal alustati lendtähtede kaksikloendamist Steinheili komeediotsijaga kahes punktis, üks tähetornis, teine O. Silde korteris 1,76 km kaugusel esimesest. Vaatlusi lehti soojast ruumist: O.Silde korteris läbi akna tehtud avause, tähetornis aga läbi sooja pööningutoa seina ja katuse monteeritud toru. 1929/30. aastate vaatlushooajal liitus loendajatega E. Öpik ise. Taevapoolusele suunatud Steinheili komcediotsijate vaatevälja läbimõõt oli umbes 2° ja neis olid nähtavad tähed heledusega kuni 9.5 tähesuurust.

Vaatlustööd kestusega 6 tundi (kui pilved seda ei takistanud) olid hoolimata kõigist mugavusist siiski kaunis väsitavad. Teleskoobilendtähtede vaatlusi, mis kestsid tookord koos vaheaegadega kolm aastat, hiljem enam uuendatud pole. Kolmest 37-kilomeetrise vahemaaga vaatluskohast saadi ohtrasti materjali, mis töötati läbi Tartu arvutusbüroos. Suureulatuslikke lendtähtede vaatlusi korraldati E. Öpiku juhtimisel aastail 1931 - 1933 USA-s Harvardi ülikooli Arizona vaatlusbaasis.

Vaatlusandmete läbitöötamise tulemused andsid E. Öpikule alust väita, et enamikul lendtähtedest on Päikese suhtes hüperboolne kiirus. Erinevalt üksikutesse vooludesse ja vaieldamatult Päikesesüsteemi kuuluvaist lendtähtedesl näisid kiiresti liikuvad, nn. sporaadilised lendtähed pärinevat Päikesest kaugele jäävast või isegi tähtedevahelisest ruumist. Selle üle vaieldi juba kolmekümnendail aastail. E. Öpiku peamiseks oponendiks oli saksa astronoom C. Hoffmeister, kelle vastuväited olid rohkem teoreetilist laadi ja põhinesid vaatlusandmete teistsugusel tõlgendusel.

Lendtähtede kuuluvuse probleem on otseselt seotud nende heliotsentrilise kiirusega. Senistele vaatlusandmetele uuelaadse täienduse saamiseks konstrueeris E. Öpik aparaadi lendtähtede kiiruse mõõtmiseks võnkuva peegli abil. Võnkuvas peeglis paistab lendtähe lennujälg lainelise joonena ja selle kujust saab kogenud vaatleja määrata objekti lennukiirust. Vaatlusi võnkuva peegliga korraldati nii Eestis kui ka USA-s. E. Öpiku väidete kohaselt on 80% lendtähtedest sporaadilised, ülejäänud kuuluvad vooludesse nagu perseiidid, leoniidid jt. või on ka üksikuna liikudes Päikesesüsteemi mikroliikmed. Hilisemad radarvaatlused näitasid, et siiski kõik lendtähed pärinevad Päikesesüsteemist.

Hilisematest lendtähtede vaatlusprogrammidest oli suurim 1939. aastal alustatu. Vaatluspunkte oli kolm: Tartu, Võru ja Valga lähistel. Kavandati lendtähtede kiiruste mõõtmisi võnkuva peegli kui ka otseste hinnangute abil. Programmi täitmine lõppes 1941. aastal Suure Isamaasõja puhkedes.

Peale teadusliku oli Tartu tähetorni juures korraldatud lendtähtede vaatlustel ka pedagoogiline tähtsus. Sellele suunati nooremaid teadustöötajaid ja üliõpilasi (O. Silde, A. Kipper, G. Kusmin, R.Hallimäe, R.W. Põder), keda tutvustati astronoomiliste vaatluste argipäevaga, kasvatades neis ühtlasi järjekindlust ning visadust.

Lendtähtede teema täienduseks olgu kirjeldatud veel kaks juhuvaatlust.

Töötades 1933. aasta 9. oktoobri õhtul Zeissi refraktoriga, märkas käesolevate ridade kirjutaja pikksilma vaateväljas lühikese, mõneminutilise vaheaja kestel mitut lendtähte. Omades kogemusi teleskoobilendtähtede vaatlustest ja teades, et kahe-kolrnekraadise läbimõõduga vaatevälja ilmub keskmiselt kahekümne minuti jooksul ainult üks teleskoobilendiäht, tekitas nende ilmumine Zeissi refraktori 20 kaareminuti suurusesse vaatevälja hämmastust. Vaatlustorni rõdult avanes suurejooneline pilt tähesajust, mille radiant asus Lohe (Draco) tähtkujus. Igas sekundis oli korraga näha mitme lendtähe lennujoon ja kogu pilt meenutas ühest kohast väljuvaid rakette. Kiiresti alustas vaatleja lendtähtede trajektooride kandmist taevakaardile, mis polnud sugugi kerge, sest tähtede ülirohkus põhjustas segadust. Ilming kestis paar tundi ja tähesaju radianti sai määrata küllaldase täpsusega. Tegemist oli komeedi 1933 c Giacobini—Zinner teele laialivalgunud komeetse päritoluga tolmupilvega, mida Maa läbis 9. oktoobril.

1. juunil 1937. aastal kell 21.05 panid paljud väljasviibijad tähele väga heledat meteoori. Ehkki Päike polnud veel loojunud, oli meteoori põhjustatud valgussähvatus nähtav ka toasviibijaile. Et nii heleda meteoori ilmumine on väga haruldane, võis oodata selle tükkide jõudmist maapinnale. Ajalehtedes avaldati üleskutse, milles paluti isikuid, kes nägid sähvatust ja taevas ligi tund aega püsinud lennujälge, teatada oma tähelepanekuist. Rõõmustaval viisil vastasid paljud sellele üleskutsele. Saadud andmete varal oli võimalik arvutada meteoori teekonda atmosfääris ja ligikaudu ka koha koordinaadid, kuhu tema tükid võisid langeda. Meteoor, mille heledus oli -15 tähesuurust, pidi langema Põhja-Eestisse, kuid selle tükke ei leitud.

Tähtede vaatlused

Et ka väikeste riistadega saab teaduslikult arvestatavaid tulemusi, näitavad planeet Neptuuni heleduse mõõtmised selle planeedi pöörlemisperioodi määramiseks, autorid olid E. Öpik ja R.Livländer. Tartu tähetorni 20-sentimeetrise objektiiviga Zeissi refraktor polnud käesoleva sajandi kolmekümnendatel aastatel enam kaugeltki suur riist, kuid sellega tegi E. Öpik kaksiktähtede mõõtmisi, mida kasutati kaksiktähtede kataloogi koostamisel. Tähelepanuväärsem vaatlusprogramm kirjeldatud ajavahemikul oli aga tähtede ultravioletsete värvusindeksite määramine Petzvali astrograafiaga Tikhoffi meetodil, kus tähe värvuse mõõtmiseks kasutatakse objektiivi kromaatilist aberratsiooni. Petzvali astrograafi 16-sentimeetrine objektiiv on kromaatiliselt korrigeeritud fotograafiliselt mõjuva valguse jaoks. Korrektsioon on ebatäiuslik ultravioletses ja punases lainepikkuste piirkonnas. Kromaatiline aberratsioon tuleb Petzvali astrograafi juures hästi esile ekstrafokaalscte kujutiste korral. Tehes ülesvõtteid nii, et fotoplaat on täpsest fookusest veidi kaugemal, saadakse ringitaoline tume kujutis, täpp keskel. Ring tekib fotograafiliste, s. t. siniste kiirte mõjul, kuna täpi esilekutsujaks on peamiselt ultravioletne tähevalgus. Objektiivi ette asetatud ja selle keskosa kattev diafragma suurendab efekti veelgi. Tikhoffi meetodil saadud ülesvõtteil sõltuvad tähtede kujutised nende värvusest ja kogenud mõõtja võib nende välimuse järgi määrata värvusindeksi. Meetod sobib masstöödeks. Töö tulemusena ilmus kataloog, mis sisaldas 428 tähe värvusindeksid ja 819 tähe fotograafilised heledused. Violettsinised värvusindeksid olid tol ajal ainulaadsed ja ajast etteruttavad. Nende teaduslik väärtus ilmnes alles hiljem.

Käesoleva artikli autor tegi katset kasutada Petzvali astrograafi tsefeiidide, peamiselt δ Cephei ja ηAquilae heleduse perioodilise muutuse uurimiseks mitmesugustes spektripiirkondades. Probleem muutus aktuaalseks, kui tuvastati tsefeiidide spektritüübi märgatav muutus perioodi kestel. Programmi teostamiseks tuli lihvida astrograafile objektiivprisma, konstrueerida ja ehitada plaatide mõõtmiseks iseregistreeriv elektrofotomeeter. Objektiivprismaga saadud spektrite kvaliteedi hindamiseks ja iseregistreeriva fotomeetri täpsuse määramiseks mõõdeti mõned spektrid üle Stokholmi läheduses asuvas Saltsjöbadeni observatooriumis. Tulemused olid rahuldavad. Kahjuks jäi programm lõpetamata, sest alanud Suure Isamaasõja tõttu vaatlused katkestati. Okupatsiooni ajal paiknes tähetornis õhuvaatluspunkt. Fotomeetri osi kasutasid sõdurid oma seadmete pisiremondiks. Objektiivprisma on säilinud tänaseni.

Tähe siseehituse teooria

Suurem osa kahe aastakümne vältel enne Suurt Isamaasõda Tartu tähetornis tehtud astrofüüsikalisi uuringuid on kas täiesti teoreetilist laadi või kasutavad kirjanduses leiduvaid vaatlusandmeid. Nende tööde peateema on tähtede ja tähesüsteemide evolutsioon. Esmajärjekorras tuleb nimetada E. Öpiku uurimusi tähtede siseehituse, energiaallikate ja arenemiskäigu kohta, mis kahtlemata olid suundarajava tähtsusega. E. Öpik näitas, et tähtede kiirgusallikaks saab olla ainult aatomituumade süntees, vesiniku muundumine heeliumiks, liitiumiks, süsinikuks jne. kuni rauani välja. Enne seda oli A. S. Eddington juhtinud tähelepanu atomaarsete tuumaprotsesside tähtsusele tähtede energiaproduktsioonis, kuid E. Öpik käsitles probleemi konkreetsenialt, näitamata siiski otseselt, millise reaktsiooni kaudu toimub vesiniku muundumine heeliumiks. Seda tegi aasta hiljem, 1939. aastal, H. Bethe. See aga ei vähenda E.Öpiku uurimuse tähtsust ega prioriteeti.

E. Öpik oli esimene, kes uuris tähtede siseehituse nn. liitmudeleid, liitstruktuuriga tähti, kus ainevahetus kesk- ja välisosade vahel puudub. Nimetatu abil on võimalik aru saada struktuurierinevustest hiid- ja harilike kääbustähtede vahel, samuti anda kvalitatiivne seletus Hertzsprungi— Russelli diagrammile. Nelikümmend viis aastat tagasi lõi E. Öpik tähtede arenemiskäigust pildi, mis üldjoontes ühtib nüüdisaegsega. On muidugi arusaadav, et mõned E.Öpiku väited ja eeldused tuleb nüüd tunnistada vananenuiks. Need aga ei muuda üldpilti. On kahju, et E. Öpiku tööd tähtede ehitusest ja evolutsioonist ei leidnud kohe tähelepanu. Küllap oli põhjuseks see, et Tartu tähetorn oli tol ajal teiste maailma observatooriumidega võrreldes jäänud arengus maha ja seepärast tagasihoidliku mainega uurimisasutus.

Üksiktähtede evolutsiooni uuris E. Öpik ka statistika meetodite abil, kasutades selleks kaksiktähtede kataloogides olevaid andmeid.

Muutlike tähtede uurimine

Käsitledes astrofüüsikat Tartu tähetornis käesoleva sajandi kolmekümnendail aastail, ei saa mööda minna Jakob Gabovitsi nimest. Juba üliõpilasena, alates aastast 1936, avaldas ta mitu uurimust hilist spektritüüpi tähtede ja Miira tüüpi muutlike tähtede kohta. Neis arvestas J.Gabovitš esmakordselt titaanoksiidi (TiO) spektraaljoonte mõju tähtede visuaalsele heledusele, mis M0-tüüpi tähtedest, kus parandus on vaid 0.08 tähesuurust, kasvab tüübi M9 juures 3.3 tähesuuruseni. Selle paranduse arvestamine võimaldas täpsemalt arvutada punaste tähtede temperatuuri ja teisi tähtede füüsikalise oleku näitajaid. Miira tüüpi muutlike korral näitas J.Gabovitš, et tegemist on pulseeriva tähega, kusjuures TiO mõju spektrile ja tähe värvusele moonutab pulsatsioonist esilekutsutud ja vaatlejani jõudvaid andmeid. J. Gabovitsi teistest töödest tuleks nimetada uurimust tähtede massi ja heleduse suhtest ning mitmiktähtede liikumistasandite suhtelisest paigutusest.

J. Gabovitš oli võimekas noor astronoom ja on tõepoolest kahju, et ta pärast nii edukat algust jättis astronoomia maha ja siirdus puhta matemaatika tegevusväljale, kus temal siiski sellist edu ei olnud kui astrofüüsikas. Astronoomiast loobumise põhjus peitub vist selles, et J. Gabovitš polnud võimeline vaatlusteks. Varustatud sügava abstraheerimisvõimega, oli ta samal ajal täiesti abitu töös, mis vajas minimaalset käteosavust. Ebaõnnestumised astronoomia praktikumis ei lasknud tal seda praktikumi lõpetada. Noored kolleegid tähetornis ütlesid naljatades, et J.Gabovitšile ei või ilma tema tervist ohustamata kätte anda isegi harilikku haamrit.

Käesoleva artikli autori esimene töö astrofüüsika vallas oli uurimus keras- ja lahtiste täheparvede liikmestähtede liikumisest eesmärgiga anda omapoolne panus nende tähesüsteemide ehituse mõistmisse. Hiljem suundus huvi tsefeiididele ja nende füüsikale, sest tsefeiidid olid tol ajal kerasparvede kauguste parimad indikaatorid. Toetudes tsefeiidide pulsatsiooniteooriale, arendas autor välja meetodi nende muutlike tähtede parallakside arvutamiseks heleduse, spektri ja radiaalkiiruse perioodiliste muutuste põhjal. Sel viisil arvutatud parallaksid osutusid erinevaks neist parallaksidest, mida arvutati Shapley antud seosest perioodi ja absoluutse heleduse vahel. Töö sai astronoomilise üldsuse tähelepanu osaliseks, meetod ise aga ei anna kuigi usaldusväärseid tulemusi, sest arvutamisel pole võimalik arvestada mitut olulist tegurit, nagu tähe ketta heleduse kahanemist äärtel, tsefeiidide spektri ja värvusindeksi vahelist komplitseeritud seost ja muud säärast.

Tsefeiidide atmosfääris pulsatsiooni kestel toimuvatel muutustel peatus käesoleva artikli autor veel mitmel korral. Pulseeriva tähe atmosfääris muutub näiteks raskuskiirendus mitte ainult lähenemisel tähe tsentrile ja kaugenemisel sellest, vaid ka tähe pinna perioodilise ja seepärast kiirendatud liikumise mõjul. See kajastub esmajoones tähe spektris. Peale muu tekivad atmosfääris lööklained, mille energia kulutatakse väljapoole leviva turbulentsete liikumiste kihistuse tekitamiseks. Selleks ajaks (1938. a.) oli selgunud Mira Ceti tüüpi muutlike tähtede sarnasus tsefeiididega, mille tunnetamisele aitas kaasa Tartu astronoom J. Gabovitš. Need on samuti pulseerivad tähed, kusjuures nende spektrites ilmuvad perioodi teatud faasis emissioonijooned. Viimaste tekkimist seletas käesoleva artikli autor juba 1938. aastal lööklainete tekkimise ja levimisega pikaperioodiliste poolkorrapäraste muutlike tähtede atmosfääris. Olgu märgitud, et 1938. aastal ei olnud lööklainete tähtsust astrofüüsikas veel avastatud.

Planetaarudude kahefootoniline kurgus

Käesoleva sajandi kahekümnendad aastad kujunesid kvantfüüsika võidukäigu alguseks ja sellest ei saanud puutumata jääda ka astrofüüsika. Tartu ülikooli jõudis see järjekordne füüsikarevolutsioon kümneaastase hilinemisega. Vähemalt nii oli lugu füüsika õpetamisega. Astrofüüsikuil, kes äsja olid teadustööd alustanud, tuli uudse füüsikaosaga tutvuda iseseisvalt. Käesoleva artikli autor töötas üksikasjalikult läbi aatomi kiirgusprotsessi kvantteooria, kusjuures huvi keskpunkti kerkisid nn. teist järku protsessid, nende hulgas kahe footoni tekkimine ühes kiirgusaktis. See, ka kahefootoniliseks kiirgusprotsessiks nimetatud füüsikanähtus on võimalik vesiniku aatomis, kusjuures vesinikgaas peab olema hästi hõre. Arvutused näitasid, et kosmilistes gaasududes on kahefootoniliseks kürguseks soodsad tingimused. Nii seletati ära nende udude spektrites esineva pideva tagapõhja tekkemehhanism.

Töö kosmiliste udude spektrite pidevast tagapõhjast ja kahefootonilistest kiirgusprotsessidest valmis 1943. aasta algul. Selle trükis avaldamine fašistliku okupatsiooni tingimustes ei saanud kõne alla tulla. Sõjategevuse lähenedes 1944. aasta kevadel Tartule tekkis oht, et käsikiri võib hävida, ja tuli leida teid selle säilitamiseks. Neil kaalutlustel tehti käsikirjast mitu ärakirja, millest ühe võttis hoiule E. Öpik. Kahefootonilise protsessi osa udukogude füüsikas näitasid hiljem, 1952. aastal, L. Spitzer ja J. Greenstein. Kuid tänu E. Öpikule, kes vahepeal oli siirdunud Iirimaale, taastati käesoleva artikli autori prioriteet selles küsimuses.

Tähestatistika

Märkimisväärse osa kahe- ja kolmekümnendate aastate Tartu tähetorni tegevusest hõlmavad tähestatistilised uurimused, mis taotlesid Linnutee ja teiste tähesüsteemide ehituse ja evolutsiooni seaduspärasuste selgitamist. Esirinnas sammus siin T. Rootsmäe, kes alustas tähtede liikumise ja nende arengu vahelise seose uurimist 1924. aastal ja töötas selle probleemi lahendamisel kuni surmani 1959. aastal. T. Rootsmäe teadustööd iseloomustas suur põhjalikkus ja võib-olla isegi ülemäärane enesekriitika. Siit ka tema trükis avaldatud artiklite väike arv, hoolimata portfellis leidunud küllalt mahukast materjalist. Ikka ja jälle ilmus kirjanduses artikleid, lisamaks T.Rootsmäe juba peaaegu lõpetatud uurimusele mõnda detaili, ja T. Rootsmäe lükkas töö trükis avaldamise täienduste tegemise eesmärgil edasi. Nii mõnigi teine Tartu astronoom oli usinam töid avaldama, kuid, nagu tavatsetakse öelda, sattus terade hulka ka aganaid.

Kasutades sellekohastes kataloogides leiduvaid andmeid tähtede liikumise kohta, tõstis T.Rootsmäe esile evolutsiooni seisukohast olulise seose tähe kiiruse, massi ja spektritüübi vahel. Tema edasised tööd seostasid tähtede liikumise nende vanusega. Et tähed oletatavasti tekivad difuusse aine tihenemisel, siis tähtede ruumiline jaotus peab kajastama hajusaine paigutust tähtede tekkimise ajal. Järelikult on tähed seda nooremad, mida suurem on nende keskmine "tiirlemiskiirus" Linnutee tsentri ümber. See on T. Rootsmäe tähtede vanuse kinemaatiline kriteerium, millega ta ennetas teiste astronoomide vaateid tähtede ja nende süsteemide evolutsiooni kohta. Märkigem, et T. Rootsmäe pidas tõenäoliseks tähtede tekkimist nii Linnutee kauges minevikus kui ka hiljem, kosmilise aja igal etapil. Viimane on aga nüüdisajal üldtunnustatud arvamus.

Uurides tähtede evolutsiooni (aastad 1923—1936) käsutas ka E. Öpik tähestatistika meetodeid. Tema koostatud kataloog 4500 tähe absoluutse heleduse, värvuse, spektritüübi ja omaliikmnise jaoks leidis korduvat kasutamist mitmes tähtede evolutsiooni käsitlevas töös, nagu näiteks juba mainitud 1938. aastal ilmunud publikatsioonis tähtede siseehituse, energiaallikate ja evolutsiooni, samuti 1932. aastal Harvardi observatooriumis peetud ettekandes universumi vanuse kohta. Viimasena nimetatud ettekanne on kokkuvõte E. Öpiku kosmogoonia- ja kosmoloogiaalastest töödest.

Teised E. Öpiku tööd tähestatistika vallas, nagu tähtede loendused Carte-du-Ciel-lehtedel jms., on huvitavad kasutatud meetodi poolest, kuid ei küüni oma tähtsuselt tema eelmainitud publikatsioonideni.

Kaadri täiendamine ja uued uurimissuunad

Iseloomustades astrofüüsikat ja tähestatistilist uurimistegevust Tartu tähetornis enne Suurt Isamaasõda, ei tohi mööda minna loenguist, eriti aga seminaridest, mida E. Öpik astronoomiat õppivaile üliõpilastele korraldas. Ei saa öelda, et E. Öpik olnuks silmapaistev pedagoog selle sõna tavalises tähenduses. Loengud esitati raskepärases sõnastuses ja mis peaasi: E. Öpik eeldas kuulajailt enam, kui algajailt seda nõuda võis. Sama kehtib ka E. Öpiku juhendatud seminaride kohta. Tema seminarid olid niivõrd kõrgetasemelised, et neis esitatud ja arutatud töid võis lugeda uurimusteks, mis väärinuksid publitseerimist. Enamik hiljem astronoomidena tegutsenud teadlasi, nagu R. Livländer, G. Kusmin, V. Riives, J. Gabovitš ja nende ridade kirjutaja, on läbinud selle huvitava, kuid raske kooli.

Oma parimaks õpilaseks Tartu tähetornis pidas E. Öpik üliõpilast G. Kusmini, kes astus teadusliku avalikkuse ette 1940. aastal, mil ilmusid tema artiklid Linnutee hajusmateeriast. Need kujunesid sissejuhatuseks G. Kusmini edasistele uurimustele tähesüsteemidest. Eriti ilmapaistvaid tulemusi on ta saavutanud stellaardünaarnikas. Arendades tähtede liikumise nn. kolmanda integraali teooriat, andis ta olulise panuse tähtede kiiruste jaotuse probleemisse. G.Kusmini teadustegevuse viljakaim aeg on aastad pärast Tõravere observatooriumi ehitamise algust.

Teine E. Öpiku seminaride silmapaistev osavõtja oli V. Riives, kes alustas teadustegevust fotomeetria probleemidest, uurides tähtedevahelise absorptsiooni mõju tähtede heleduse skaalale ja tumedate udude pindhelendust. Põhjalik tutvumine fotomeetriaga aitas V. Riivesel välja töötada meetodit ekstrafokaalsete tähekujutiste kasutamiseks fotograafilises fotomeetrias. Meetodi rakendamine nihutas V. Riivese huvi komeetide ja asteroidide füüsika valdkonda ja ta töötas siin nii vaatlejana kui ka teoreetikuna. Teda võib õigustatult pidada Päikesesüsteemi väikekehade uurimise rajajaks Tartu tähetornis; koos H. Raudsaarega jätkasid nad vaatlusi vanas observatooriumihoones Tartus ka siis, kui astronoomilise töö raskuspunkt oli juba nihkunud Tõraverre.

Astromeetria ja geodeesia elasid oma õitsenguaega Tartu tähetornis möödunud sajandi esimesel poolel. Hiljem pole enam sellisele kõrgusele jõutud. Täiesti märkimata jätta neid klassikalise astronoomia distsipliine siiski ei saa. Nii määras R. Livländer 1929. aastal Tartu tähetorni meridiaanringi geograafilise pikkuse senisest täpsemalt. Täpsemalt seepärast, et ta käsutas raadiosignaale, sest endised pikkuse määramised 1879. ja 1885. aastal tuginesid telegraafi teel edastatud ajasignaalidele. Teist korda mõõtis R. Livländer meridiaanringi pikkust paar aastat hiljem. Mõõtmisi tegi R. Livländer moodsa transiitriistaga, kasutades "isikuta" mikromeetrit ja raadiosignaalide automaatregistreerijat. Töö tulemusena on olemas Tartu tähetorni meridiaanringi täpne geograafiline pikkus veaga ±0,004 s. Maapinnal vastab sellele pikkuseveale ±1 meeter.

R. Livländer alustas teadlaskarjääri astrofüüsikuna ja tema töid sel alal publitseeriti 1922. aastal ning veel paar aastat hiljem. Nimetagem Neptuuni heleduse mõõtmisi eesmärgiga leida selle planeedi pöörlemisaeg ja Marsi mõõtmisi saamaks andmeid tema kliima kohta. Peagi kvalifitseerus R. Livländer ümber astrometristiks ja geodeediks. Tõuke selleks andsid kodanliku sõjaväestaabi topo-hüdrograafiaosakonna poolt alustatud geodeetiline mõõdistamine ja vajadus määrata terve hulga Eesti territooriumil asetsevate punktide geograafilised koordinaadid. Mõõdistamine ise moodustas Balti Geodeetilise Komisjoni juhendatud suurema programmi koostisosa. R. Livländer komandeeriti astrogeodeetiliste mõõtmiste vilumuse süvendamiseks algul Potsdami, siis Pulkovosse, kus ta sõlmis sidemed nõukogude astronoomidega, nende seas hiljem korduvalt Tartut külastanud V. Ambartsumjaniga, kes oli tollal Pulkovo observatooriumi aspirant. Ka tutvus R. Livländer geodeetiliste töödega Stokholmis ja Helsingis. 1938. aastal alustas ta gravimeetrilist mõõdistamist ja siirdus tööle Tallinna.

Eesti NSV territooriumi geodeetilisel ja gravimecirilisel mõõdistamisel saadud andmeid üldistas H.Keres. Ta arvutas geoidi kuju meie vabariigi piires esialgu 1952. aastal ja täiendavalt 1955. aastal. H. Keres andis ka omapoolse meetodi selle küllaltki keeruka arvutustöö tegemiseks. Teadlasena huvitasid teda teoreetilised küsimused, mis nähtub ka tema magistritöö (kandidaaditöö) teemast. Lühikese aja vältel parast ülikooli lõpetamist esitas ta väitekirja, mis käsitles kattumismuutlike dünaamikat, üht teoreetilise taevamehhaanika probleemi. Hiljem huvitus H. Keres üldise relatiivsusteooria põhiküsimustest ja siis ilmusid tema sulest aega ning ruumi käsitlevad tööd. Tema tegevuse raskuspunkt on pärast Suure Isamaasõja lõppu nihkunud matemaatilise ja teoreetilise füüsika valdkonda, olles samaaegselt tihedas kontaktis astronoomiaga. Seda näitavad mitmed artiklid «Tähetorni Kalendris». Tunnustust väärib H.Kerese osa Tartu Astronoomia Observatooriumi rekonstrueerimisel, ehitiste ja seadmete planeerimisel Tõraveres.

Pärast sõda asutati Füüsika ja Astronoomia Instituudis geodeesiasektor. G. Želnini juhtimisel tehti kordusnivelleerimisi maakoore tõusu kindlakstegemiseks Eesti NSV maa-alal.

Kosmoloogia

Kosmoloogia oli kirjeldatud ajal tagasihoidlikul kohal. Sellest oli juttu ainult T. Rootsmäe populaarteaduslikes artiklites "Tähetorni Kalendris" ja E. Öpiku ettekandes Harvardi observatooriumis. Viimane oli ülevaade arvamustest maailma vanuse kohta, sisaldades ka palju E. Öpiku enese teadussaavutusi. Teised Tartu tähetornis tehtud kosmoloogiaalased tööd on vajunud unustusehõlma, olgugi et mõned neist olid väga originaalsed.

Nii arendas J. Nuut maailma paisumise seletamiseks oma ekspansionistlikku kinemaatikat. See oli rajatud erilisele kujutletavale mudelile. Asja sisu oli lühidalt järgnevas.

Liikugu kujutletav elastne kahedimensiooniline tasand ühtlase kiirusega selle pinnaga risti oleva raskusjõu suunas. Raskusjõud ei mõju hüpoteetilisele pinnale, küll aga sellel pinnal asetsevaile punktmassidele. Punktmassid painutavad elastse pinna enda all ja lähemas ümbruses kõveraks, asetsedes niimoodi nagu väikestes lohukestes. Pinnal asetsev kahedimensiooniline vaatleja, tõlgendades pinda maailmaruumina, konstateerib kahemõõtmelises ruumis gravitatsiooni olemasolu. Kogu pinna langemist kolmandas mõõtmes tõlgendab vaatleja "aja voolamise" nähtusena. Säärase kujutelmaga saab haarata maailma paisumise nähtust, kui postuleerida, et "aja" suunas on raskusjooned omavahel paralleelsed mitte Eukleidese, vaid Lobatševski geomeetria mõttes. Kõik see, mis piltlikult on kujutatud kahemõõtmelise ja "aja" suunas langeva pinnana, on ülekantav kolmedimensioonilisele "pinnale", mis langeb neljadimensioonilises Lobatševski ruumis. Nii lõi J. Nuut kosmoloogilise teooria, mis matemaatiliselt on elegantne, kuid nähtavasti liiga kunstlik tegelikkuse peegeldamiseks.

Aine olekut ekstremaalseis tingimusis, samuti probleeme, mis on seotud maailma paisumisega, uuris W. Anderson ja publitseeris tulemused 1937. ja 1939. aastal. Märkimist väärivad ka W.Andersoni loengud Tartu ülikooli eradotsendina kosmiliste mõõtmetega gaaskeradest ja tähtede siseehituse teooriast.

Teaduse populariseerimine

Astronoomiliste teadmiste levitamine rahva hulgas on olnud osa Tartu tähetorni tööst eestikeelse Tartu ülikooli avamisest peale. Märkigem kas või kalendri väljaandmist Tartu tähetorni poolt 1924. aastast alates, mis on katkematult kestnud tänaseni. Suuri teeneid populaarteaduslikus töös on T. Rootsmäel, kelle sulest ilmus igal aastal "Tähetorni Kalendris" pikem kirjutis. Tartu tähetorn on astronoomiliste teadmiste levitamiseks võtnud vastu - ja teeb seda tänaseni - suurel hulgal ekskursioone. Tähetorni külastajate vastuvõtja ja seletuste andja oli algul R. Pallav. Ta tuli tähetorni teenistusse 1922. aastal käskjala ja valvurina, püsides sellel kohal kuni surmani 1955. aastal. R. Pallav kasvas T. Rootsmäe iseloomustuse järgi kõrgemale valvuri ülesannete tagasihoidlikust täitjast, muutudes asjatundlikuks vaatlusriistade käsitsejaks ja ekskursioonide teenindajaks.

Õpetajale kvalifikatsiooni tõstmiseks korraldati kahekümnendail ja kolmekümnendail aastail Tartus suvevaheaegadel täienduskursust. Nende raames peeti tähetornis loenguid eesmärgiga tõhustada kosmograafia ja geograafia õpetamist gümnaasiumis. Loengutega kaasnesid tähistaeva demonstratsioonid ja juhised lihtsamate astronoomiliste vaatlusriistade valmistamiseks kodusel teel. .Mõned neist tehti kursuslastega ühiselt valmis. Riistade valmistamisest avaldati artikleid "Tähetorni Kalendris".

On meeldiv tõdeda, et astronoomiliste teadmiste populariseerimine pole soikunud senini. Eestvedajaks on H. Raudsaar Tartus ja Üleliidulise Astronoomia ja Geodeesia Ühingu Eesti osakond Tallinnas.

Uue observatooriumi rajamise ajalugu

Käesolevas artiklis on korduvalt märgitud Tartu tähetorni seadmete moraalset amortiseerumist, kuid samuti seda, et nende abil suudeti siiski saada teadusele vajalikke tulemusi. Ent teaduse kiire arengu ja astronoomilise vaatlustehnika järjest võimsamaks muutumise tingimustes pidi Tartu tähetorn paratamatult muutuma vaid endist kuulsust kajastavaks muuseumiks. Täiesti seaduspäraselt tõusis päevakorda küsimus tähetorni seadmete moderniseerimisest, samuti vajadus lisahoonete järele. Esimene, üpris arglik kava oli ehitada eraldi vaatlustorn Fraunhoieri refraktorile, mis seisis kasutamata observatooriumi idasaalis. 1935. aastal, kui päevakorda tuli Tartu ülikooli hoonete ja seadmete rekonstrueerimine ning uuendamine, kavandati ka tähetorni ümberehitamist. Seekord peeti vajalikuks paigutada Fraunhoferi refraktor tagasi oma kunagisele asukohale peatorni. Sealsele Zeissi refraktorile kavatseti aga ehitada paviljon Tartu Toomemäele. Dollondi passaažiriist, hoolimata oma pikast east, pidi taastatama täpseks riistaks ja paigutatama uude hoonesse, kus vaatlustingimused olnuksid paremad senistest idasaalis. Tähetorni lääne- ja idasaal kavandati köetavaiks raamatukoguruumideks, kus olnuks võimalik pidada loenguid ja seminare astronoomiaüliõpilastele. Petzvali astrograaf pidi paigutatama vaatlusbaasi väljaspool linna, kus leidnuks koha ka uus Zeissi astrograaf D = 400 mm, F = 400 cm. Vaatlusbaasi asukohaks valiti lame kõrgendik Elvast mõni kilomeeter itta, üsna lähedal observatooriumile, mis ehitati Tõravere kõrgendikule pärast sõda. Kavatsetust muidugi midagi täita ei suudetud, sest alanud Suur Isamaasõda kriipsutas läbi kõik plaanid.

Pärast sõda Tartu ülikooli taasavamisel elustus ka Tartu tähetorni tegevus. Eesti NSV Teaduste Akadeemia asutamisel võeti tähetorn selle noore teadusasutuse koosseisu. Nüüd ilmnes veelgi teravamalt mahajäämus kaasaja observatooriumidest ja tungiv vajadus kas või väheselgi määral avardada tööruume teoreetilise uurimistöö tarvis. Elustus omaaegne kavatsus ümber ehitada tähetorni saalid köetavaiks raamatukogu- ja tööruumideks. Projekti kohaselt pidi läänesaal ehitatama kahekorruselisena, idasaal aga restaureerituna saama astrunoomiamuuseumiks. Ümberehitustööd, mida juhtis V. Simm, lõpetati viiekümnendate aastate algul. Vana Tartu tähetorn sai uue siseruumidle paigutuse, säilitas aga arhitektuurilise välisilme. Tähetorni seadmed peale Zeissi refraktori ja Petzvali astrograafi olid parajad ülalmainitud muuseumisse paigutamiseks.

Et tähetorn jääks tegutsema arvestatava teadusasutusena, oli ruumide ümberehitusest vähe. Hädavajalik oli põhjalik moderniseerimine, milleks nõukogude korra tingimustes, hoolimata lõppenud sõja laastavast mõjust, paistis olevat väljavaateid. Asja arutati mitu korda Eesti NSV Teaduste Akadeemia Presiidiumi liikmetega, eriti J. Nuudi ja H. Kruusiga, President H. Kruus oli korduvalt vestelnud NSV Liidu Teaduste Akadeemia presidendi S. Vaviloviga, kes oli Tartu ülikooli ja tähetorni suur austaja. Tema teeneks tuleb pidada NSV Liidu Teaduste Akadeemia Presiidiumis Tartu tähetorni moderniseerimise mõttele soodsa õhkkonna loomist. Hinnatava panuse tähetorni rekonstrueerimise idee teostamisse andis ka H. Kerese ja G. Kusmini ringreis mitmes NSV Liidu astronoomiaobservatooriumis. NSV Liidu TA Astronoomianõukogu korraldatud teaduslikel sessioonidel neljakümnendate  aastate  lõpus   ja   viiekümnendate   algul    Leningradis, Moskvas ja Riias oli käesoleva artikli autoril kohtumisi tuntud nõukogude astronoomidega A. A. Mihhailoviga, V. A. Ambartsumjaniga, E. R. Musteliga arutamaks Tartu Astronoomia Observatooriumi tulevikku. Nende ettevalmistuste viljana sai teoks Astronoornianõukogu väljasõiduistung Tartus 1953. a. mais. Sellest võtsid osa kõik nõukogude tuntumad astronoomid ja kogu istungjärku jälgis tolleaegne Eesti NSV Teaduste Akadeemia president J. Eichfeld. Võeti vastu otsus Tartu tähetorni vaatlusbaasi tugevdamise vajadusest. Selle alusel pidas Eesti NSV Teaduste Akadeemia otstarbekohaseks alustada väljaspool Tartu linna uue observatooriumi ehitamist, varustades selle umbes 70-cm pikksilmade ning muude ajakohaste astrofüüsikaliste instrumentidega. Uue observatooriumi ehitamine algas Tõraveres. 1964. aastast alates kannab see W. Struvc nim. Tartu Astrofüüsika Observatooriumi nime.

Uue observatooriumi projekteerimise eel käis vilgas tegevus selle asukoha leidmiseks väljaspool Tartu linna. Kolmes kõige sobivamas kohas sooritati mitme kuu kestel samaaegseid astroklimaatilisi vaatlusi. Selgus, et vähemalt 50-km raadiusega ringis ümber Tartu on tingimused vaatlusteks ühesugused. Observatooriumi asukoha valimisel said mõõduandvaks töötajatele paremate olmetingimuste loomise võimalus, hea raudtee- ja autoühendus Tartuga ning side Tartu Riikliku Ülikooliga. Lõplik valik langes Tõravere kõrgendikule Tartust 20 kilomeetrit edelas, umbes 1 km Tõravere raudteejaamast ja niisama kaugel Tartu—Elva maanteest. Observatooriumi asukoha valikul ja planeerimisel osales kogu astronoomide pere.

Uue observatooriumi plaanis polnud 1,5-m läbimõõduga peegelteleskoopi. Selle muretsemise vajadus tõusis esmakordselt üles Astronoomianõukogu presiidiumi koosolekul 1959. aasta augustis, kui tutvuti uue observatooriumi ehitamisega. Mõni päev hiljem, Eesti NSV Teaduste Akadeemia Presiidiumi ja Astronoomianõukogu presiidiumi ühisel istungil Tallinnas arutati küsimust veelkord ja jõuti otsusele vajaduses ehitada rajatavale observatooriumile Tõraveres suurem peegelteleskoop. Ettepanekusse muretseda Tartu observatooriumile ajakohane teleskoop suhtusid soosivalt ka meie partei ja valitsuse juhid.

Küsimus otsustati lõplikult 1962. aasta augustis Eesti NSV TA Presiidiumi ja Astronoomianõukogu presiidiumi ühisel istungil Tõraveres. Teleskoobi ehitamisega seotud ürituste koordineerimiseks moodustati Eesti NSV TA juures sellekohane teaduslik nõukogu käesoleva artikli autori ja nõukogu sekretäri J. Einasto juhtimisel. Nõukogu koosseisu kuulusid tuntumad aparaadiehituse spetsialistid nagu A. Mihhelson, B. Ioannissiani. Eesti NSV TA poolt kuulus nõukogusse G. Naan. Nõukogu liikmeid oli algul 12, hiljem 25. Töö huvides moodustati konsultatiivrühmad, arvult 8, milles tehtigi peamine projekteerimise eeltöö. Projekteerijaks ja ehitajaks sai Optika ja Mehhaanika Koondis Leningradis (LOMO). Suuri teeneid pikksilma ehituse juhtimisel observatooriumi poolt oli L. Luual.

Observatooriumi peamiste hoonete ja uute riistade monteerimine algas 1958. aastal ja uue observatooriumi pidulik avamine toimus 1964. aastal. Avamisel istutati observatooriumi ümbritsevasse parki mälestuspuud. Istutajateks olid pidulikust koosolekust osavõtjad, tuntud astronoomid üle kogu Nõukogude Liidu. 1,5-m teleskoop hakkas tööle 1975. aastal. Kuid ei observatooriumi ega teleskoobi väljaehitamine pole lõpetatud tänaseni, sest teaduse ja tehnika areng nõuab järjest uusi ja täiuslikumaid vahendeid astronoomilises uurimistöös.

Lõpetuseks

Tartu tähetorni ajaloo periodiseerimise seisukohast lõpeb selle ajaloo üks järk umbes 1950. aastaga. Järgneb omaette ajavahemik, mis on täidetud uue observatooriumi planeerimise ja ehitamisega. Muidugi ei seiskunud sel ajal teadustöö. Kerkisid esile noored teadlased J. Einasto, A. Sapar, J. Ross, L. Luud, T. Kipper, T. Viik, U. Uus, Ch. Villmann ja hiljem teised, veelgi nooremad uurijad. Vana tähetorn Tartus ja selle edasiarenenud osa Tõraveres on praegu midagi hoopis muud kui ajajärgul, mida kirjeldati käesolevas artiklis. Jääb ainult soovida, et selline hoogne areng ei vaibuks.