Ringkäik Tartu Tähetornis


 

{ D. Rootsman TK 13 1936 29-53 }

 

Üldist ja ajaloolist.- Tartu Ülikooli Tähetorni (meridiaani-ringi) geograafiline asend määratakse koordinaatidega:

 

põhjalaius = 58° 22' 47",16,

idapikkus (Greenwichist) =1t 46m 53s,18,

kõrgus merepinnalt 66,8 meetrit.

 

Tähetorni peahoone Toome mäel ehitati aastal 1809—1810. Nõnda on see nüüd juba 125 aastat vana. Tähetorni kogu ehitiste rühm koosneb peahoonest, kolmest vaatlusmajakesest ja elumajast. Peahoone ühes kähe vaatlusmajakesega asub väikesel lavataolisel kõrgmikul, kus keskajal oli piiskopi loss, ja mis on piiratud aia ja aedpõõsastikuga. Peahoone plaan on ristikujuline ja omab pikema orientatsiooni joone ida-lääne suunas. Hoone keskel, natuke põhjapool sellest, on püstitatud torn, mille ülemine silindrikujuline osa ühes lameda katusega, n. nim. kuppel, on pööratav. See ehitis teostati endise füüsika professor Parrot'i plaani järgi aastal 1822. Ümber torni väljaspool on rõdu, kust avaneb veetlev vaade linnale ja selle ümbrusele. Peahoonest läänepool asub elumaja, milles on Tähetorni ametnike korterid, üks osa raamatukogust, tehniline töötuba ja loengute kuuldesaal. Tähetornist põhjapool, väljaspool aeda ehitati möödunud sajandi lõpul ümmargune silindrikujuline torn pööratava katusega, kus ajajooksul olid paigutatud mitmesugused vaatlusriistad, praegusel ajal aga Petzvali astrograaf.

 

clip0002

 

Tartu Ülikooli Tähetorn.        Triefeldfi foto

 

Oma kestuse ajal on Tähetornis tehtud palju mitmesuguseid uurimistöid. Peale selle on Tähetorn elavalt osa võtnud õppetegevusest nii Tartu Ülikoolis kui ka väljaspool ülikooli. Üliõpilaste arv, kes õpivad üldise astronoomia kursust ja sooritavad vaatlustöid, on aastas kolmekümne ümber, kuna astronoomiat eriainena uurib keskmiselt 4-5 isikut. Väljastpoolt ülikooli külastab Tähetorni aasta jooksul keskmiselt kaks kuni kolm tuhat inimest, kellest suurem hulk on kooliõpilasedkõigist Eesti osadest. Vabariigi algusest saadik on Tähetorn võtnud omale ülesandeks kontrollida ja teatada õiget aega (ajateenistus). Tähetornil on rikkalik, täiesti nõudeile vastav raamatukogu, mis sisaldab üle 14 000 numbri, peale selle hulk mitmesuguseid pilte ja tähekaarte. Oma teaduslikke uurimisi Tähetorn avaldab publikatsioones, mille vahetuse teel ta on ühenduses umbes kahesaja teise tähetorni (astronoomilise observatooriumi) ja teadusliku asutisega üle kogu maailma. 1924. aastast saadik Tähetorn kirjastab astronoomilist kalendrit, mis peab eriti silmas kosmograafia ja astronoomia õpinguid kesk- ja ülikoolis, kuid samuti ka laiema ringkonna huvisid. Tähetorni seadiste ja varustise vaatamine ning võimaluse korral ka taevaesemete vaatlemine on publikule võimaldatud neljapäeviti k. 8 õhtul, kui oma soovist varem õigel ajal teatatakse.

 

clip0012

 

Ajasignaali vastuvõtmine

 

Kellatuba; kellad; ajateenistus.   - Soovides õppida tundma uurimisriistu ja seadiseid me asume ringkäigule Tähetorni ruumes. Läbi kõrge ukse ja kumiseva eeskoja Tähetorni hoone põhjapoolsel küljel me jõuame läbi ahtakese hämara ruumi heledasti valgustatud tuppa, kus on tugev ahi ja kolm akent — ida, lõuna ja lääne suunas ning keset tuba suur ovaalne laud. See on ke1latuba, sest et sellesse ruumi on paigutatud astronoomilised kellad ja kronomeetrid. Kellad on asetatud klaaskappidesse, mis neid kaitsevad tolmu, õhuvoolude ja ka äkiliste temperatuuri muutuste eest. Üks kelladest (paremal) näitab keskmist ,,ida-euroopa" aega, mis meil ametlikult tarvitusel, teine (vasemal) näitab täheaega. Esimene on Tähetorni n. nim. normaalkell (Löbner), sest et selle abil kontrollitakse kõiki teisi ajanäitajaid ja korraldatakse riiklikku ajateenistust.

 

Normaalkellal on omapärane ehitus ja ta pendel on valmistatud erisugusest metallist, mis temperatuuri mõjul vähe muudab oma pikkust ja mille tõttu ka kella käik on ühtlane. Normaalkella lähedal lauakesel asub telegraafiriist, mille abil iga päev kell üks päeval antakse ajasignaali telegraafijaamadele Eestis. Kella ennast aga kontrollitakse iga päev vastuvõetavate ajasignaalide abil. Teine kell (Hohwü), mis käib täheaja järgi, omab samuti seadise, mis lubab kõrvaldada temperatuuri mõju pendli võnkumisse. Selleks on pendli külge kinnitatud nõu elavhõbedaga. Temperatuuri tõusmisel näit. muutub pendli varras pikemaks ja võnkumine aeglasemaks; kuid samal ajal paisub nõus ka elavhõbe, mille tõttu pendli võnkumise kesk-punkt tõuseb kõrgemale ja võnkumine muutub kiiremaks. Tulemusena saadakse peaaegu täieline pendli pikkuse tasandus ehk kompensatsioon, millega saavutataksegi pendli ühtlast võnkumist ja kella ühtlast käiku.

 

Tähekella on iseärase seadise abil, nn. kontakti ja relais' abil võimalik ühendada kronograafiga (kronos — aeg, grafo — kirjutan), mis on paigutatud juuresolevasse väikesesse klaaskappi. Selle seadise abil võib tähekella sekundilööke kirjutada kronograafi paberist lindile. Et kronograaf on samal ajal elektrijuhtme abil ühenduses ka vaatlejaga, siis võib viimane elektrivoolu abil kinnistada kronograafi lindil vaatlusmomente ja sel viisil määrata täpset vaatlusaega. Kronograafil on sarnasust telegraafi riistaga, milles elektromagneedi abil sulg kirjutab märke paberilindile.

 

On teada, et suuris moodsais observatooriumes pannakse erilist rõhku täpsete astronoomiliste kellade käsitlusele. Et kõrvaldada õhu rõhumist ja temperatuuri mõju kella käigule, suletakse kell klaasist ümbrikusse, milles valitseb võimalikult muutumatu rõhk ja temperatuur. Et Tartu Tähetornis moodsate meridiaan-riistade puudumisel ei teostata mõnda põhilist astronoomilist ülesannet, siis pole erilise täpsuse nõue aja mõõtmisel olulise tähtsusega ja eelpool kirjeldatud ajamõõtmise korraldus on täiesti rahuldav.

 

Kellatoa seinu kaunistavad mõned kuulsate astronoomide pildid (Galilei, Kepler, W. Herschel).    Nende hulgas paistab eriti silma astronoom Struve pilt. Wilhelm Struve oli tähtsamaid astronoome, kes möödunud sajandil teotses Tartu Tähetornis professorina ja direktorina ligi kahekümne aasta jooksul (1818 - 1839). Tänu ta andekusele, korraldusvõimele ja suurele energiale Struve ja Tartu Tähetorni nimi sai kõigil pool tuttavaks. Sel ajal muretseti Tähetornile uus võimas vaatlusriist, suur Fraunhoferi pikksilm, mis oli tol ajal omataoliste hulgas suurim ja parim kogu maailmas. Selle riista abil Struve mõõtis üle kolme tuhande kaksiktähe ja kandis tulemused nimestikku. Nõnda sooritas ta väärtusliku ja oma aja kohta hiigeltöö, mis evib suure kuulsuse ja põhilise tähtsuse astronoomia vallas. Struve juhatas ka suurt geodeetilist kraadimõõtmist piki Tartu meridiaani Põhja-Jäämerest kuni Doonau suudmeni, umbes 25° ulatuses. Raamaturiiulil näeme Struve elutöö tulemusi mahukate köidete näol, sealsamas ka Tartu Tähetorni publikatsioonide sarja rohkearvuliste tuntud teadlaste poolt aastast 1817 alates kuni praeguse ajani.

 

Idasaal; Dollondi passaažiriist; suur Fraunhoferi refraktor. - Kellatoast astume vasemale suurde saali, kus kappidesse on kogutud üks osa rikkalikust Tähetorni raamatukogust ja kus hoiduvad alal mõned vanad astronoomilised riistad. Kõige esiteks tutvume vana pikksilmaga, mis oli Tartus juba enne vaatlusiks ülesseatud, kui ehitati praegune Tähetorni hoone. See on Londoni firma Dollondi poolt valmistatud läbimis- ehk passaažiriist, mille abil määratakse õiget aega. Pikksilm omab kaks klaasist läätsa või läätsade süsteemi. Suurem neist, mis pööratud vaatluseseme poole, kutsutakse objektiiviks, kuna toru teises otsas vähem lääts, mille juurde asetatakse silm, et eset vaadelda, kutsutakse okulaariks. Dollondi pikksilma objektiivi läbimõõt on 11 cm. Olgugi et see riist on küllalt vana ja ülendatud just kui väljateeninu ausse, võime talle siiski aastast aastasse veel ikka usaldada osa õppeülesandeid, kuna ta üliõpilastele harjutamiseks ja tegelikuks õige aja mõõtmiseks on täiesti veel oma ülesande kõrgusel, olgugi et aega nüüd tavaliselt kontrollitakse raadiosignaalide abil.

 

clip0013

 

Dollondi  passaažiriist

 

Passaažiriist on pööratav ainult ühe ainsa telje ümber, mis on risti vaatesihile ehk pikksilma torule. Pikksilma pöördetelg lebab ida-lääne sihis rõhttasapinnas. Pöörates pikksilma ümber selle telje ta sihtimise joon ehk optiline telg kujutab taevameridiaani tasapinda; viimane on vertikaalne ehk püsttasapind ja on orienteeritud põhi-lõuna sihis. Järelikult on sellisel viisil asetatud pikksilmaga võimalik vaadelda tähti ainult ajal, mil nad läbivad meridiaani, s. o. millal nad "kulmineeruvad".   Passaažiriist kuulub nn. meridiaanriistade liiki; viimaste ülesandeks on määrata suurima täpsusega taevakehade asendeid taevavõlvil taevakoordinaatide ("otsetõusu" ja "käände") abil, sarnaselt sellele, kuidas geograafiline "pikkus" ja "laius" määrab maakeral mõne punkti asukoha. Teades aga Päikese või tähtede koordinaate võib nende põhjal määrata õiget aega.

 

See toimub järgmisel viisil. On teada, et täheaeg tähe kulminatsiooni momendil on võrdne tähe "otsetõusuga". Viimane antakse tähtede nimistuis ehk katalooges. Näitab meie tähekell tähe kulminatsiooni momendil just sama palju täheaega, kui suur on tähe otsetõus, siis käib kell õieti. Näitab ta aga vaatlusmomendil rohkem (või vähem) täheaega võrreldes sellega, kui suur on tähe otsetõus, siis käib kell nii palju minuteid, sekundeid ees (või taga), kui suur on vaadeldud kella aja ja otsetõusu vahe. Lahutades selle vahe vaadeldud täheajast saame õige täheaja, mille põhjal võib arvutada ka õige kodanlik aeg. Sel viisil aja-määramine on aga ainult siis võimalik, kui vaatesiht pikksilma pööramisel asub täpselt meridiaani tasapinnas. Selle nõude teostamiseks peab

 

1.vaatesiht olema täpselt risti pikksilma pöörde-teljele,
2.viimane peab olema asetatud horisontaalselt,
3.ühtuma ida-lääne sihiga.

 

Need kolm tingimust pole aga tõeliselt iialgi täidetud, ja kui nad seda ühel hetkel olekski, siis õhu temperatuuri muutuse, ülemiste maapinna kihtide liikumise ja teiste mõjude tõttu esineks varsti kõrvalekaldeid ehk häireid. Nende väärtused võivad olla kuitahes väikesed, kuid nad on alati olemas. Seepärast tuleb nende mõju täpsel kulminatsiooni momendi määramisel võtta arvesse.

 

Pikksilma toru okulaaripoolse otsa külge on kinnitatud mikromeeter, milles on tõmmatud ämblikuniitidest võrk; viimane koosneb paljuist püst- ja mõnest rõhtniidist. Need on vaateväljal selgesti nähtavad ja nende abil võime end tähtede suhtes täpselt orienteerida. Keskmine püstniit esindab pikksilma vaateväljal taevameridiaani. Et vaadelda selle riistaga tähti, tuleb valida mõni selline täht (ka Kuu või planeet), mis varsti, mõne minuti järele kulmineerub. Selleks tuleb jaotusringi abil seada riist niisugusesse seisundisse, et täht ilmuks pikksilma vaateväljale. On see juba sündinud, siis nihutatakse pikksilm nõnda, et täht vaateväljal liiguks kahe paralleelse rõhtniidi vahel. Vaatleja ülesandeks on registreerida aegmomendid, millal täht läbib vertikaalseid niite. See võib toimuda lihtsalt "silm-kõrva meetodi" abil või käsutatakse kronograafi, vajutades sõrmega elektri-

kontakti nupule. Nõndaviisi võib   määrata   tähtede   kulminatsiooni momente.

 

Igapäevane tähtede liikumine, mis pole muud kui Maakera ümber oma telje pöörlemise vastupeegeldus, esineb pikksilma läbi vaadates palju oivalisemalt võrreldes sellega, kui vaadata tähti varustamatu silmaga. Nii nagu pikksilm suurendab asjade mõõteid, nõnda suurendab ta ka tähtede näivaid kiirusi. Seepärast tähed näivad liikuvat pikksilma vaateväljal tunduva kiirusega, mis on seda suurem, mida lähemal on tähed taevaekvaatorile.

 

Kui pikksilma vaateväli on valgustamata, siis pole niitide võrk nähtav. Et teha seda nähtavaks, tuleb öösel vaatevälja valgustada kunstlikult vastava seadise abil. Niidid näivad siis tumedaina heledamal taustal. Vaatevälja heledust on võimalik muuta tumendatud klaasist kiilu abil, mis on nihutatav ristsuunas valguskiirtele ja mis sellest läbitungiva valguse hulgast neelab suurema või vähema osa.

 

Passaažiriist peab olema väga tugeva, paindumatu ehitusega ja asetatud kindlale alusele. Selleks põhjendatakse sambad, millele toetuvad pikksilma pöördetelje otsad, sügavale maasse ja eraldatakse põrandast ja maapinnast, et vältida vapustusi. Telje otsad, millele toetub riist, peavad olema võrdsed ja täielikult silindrikujulised, et pöörlemine oleks ühtlane ja riista asetus horisondiline.

 

Riista vigade (nn. kollimatsiooni, kalde ja asimuudi vea) määramiseks tarvitatakse erilisi seadiseid ja võtteid. Telje kalde määramiseks asetatakse sellele vesilood ehk nivoo. Teised vead, mis olenevad riista asetusest, võib kõrvaldada sel teel, et erilise riista abil telg tõstetakse laagreist välja ja pööratakse 180° võrra ümber nõndaviisi, et idapoolse telje ots asetub läänepoolse telje otsa asemele ja ümberpöördud. Seesuguse ümberpööramise teel saab määrata telje silindiikujuliste otsade ehk tappide võrratust ja samuti ka kollimatsiooni viga. Viimane on nurk, mille võrra pikksilma vaatesuund erineb ristsirgest riista pöördeteljele. Sellise vea määramiseks vaadeldakse kas mõne põhjapoolusele lähedase tähe läbimist meridiaanist või mõnda maapealset, terrestrilist tähist, nn. miirat. Harilikult rakendatakse selleks otstarbeks pikksilma, mis kutsutakse kollimaatoriks; viimane on asetatud horisondilises seisundis kivisamba otsas passaažiriis-tast lõunapool.   Kollimaatoris võib näha niite, mis tõmmatud passaažiriista fokaalses tasapinnas, ja ühtlasi mikromeetrilise kruvi abil mõõta nende niitide asendeid kollimatori enese niitide suhtes. Kui passaažiriista vaatesuund pole riista pöördeteljele täiesti risti, s.t. kui on olemas kollimatsiooni viga, siis paistavad niidid mõlemais riista asendeis erisuguses kauguses kollimaatori keskmisest niidist ja nagu võib selgitada, on niitide nihe võrdne kahekordse kollimatsiooni vea väärtusega; kollimatsiooni viga võib ajajooksul muutuda. Täpsete ajamääramiste juhtudel võetakse mõnikord arvesse ka pikksilma toru paindumine raskustungi mõjul.

 

 

clip0014

 

Isikulise vea määramise riist

 

Igal vaatlejal on oma isikupärane kalduvus hinnata aegmomenti, millal täht läbib mõne niidi vaateväljal. Mõni jääb maha, teine ruttab ette õige momendi hindamisel. Vaatleja isikulise vea määramiseks on leiutatud eriline riist, mis ehitatud R. Livländer'i, 0. Silde ja P. Simberg'i ühise projekti järgi. Kollimaatori taha pannakse raskustungi abil ühtlasel kiirusel liikuma metallplaat; sellesse on puuritud väike avaus, mille läbi elektrilambikesest valguskiired tulevad pikksilma, kus me võime näha heledat punkti kui "kunstlikku tähte". Metallist plaat asetatakse nõndaviisi, et vastavalt igale seisundile, kui ,,kunstlik täht" on seatud niidi köhale, elektrikontakti abil kronograafi lindil tekib märk. Pärast seda pannakse plaat liikuma ja vaatleja kirjutab kronograafil momendi, millal kunstlik täht tema hinnangu järgi näib läbivat mõne niidi. Nõnda saadakse kronograafi abil momentide erivused ehk vahed, mis imääravadki isikulise vea suuruse.

 

Enne vaatlusi passaažiriistaga avatakse saali laes ja seintes luugid, mis vabastavad avause, mille läbi vaadeldakse. Ka kõrvaldatakse riidest käte, mis kaitseb riista tolmu eest.

 

Suur Fraunhoferi refraktor on kuulsa optiku Joseph Fraunhofer'i poolt valmistatud ajaloolise tähtsusega pikksilm, mis püstitati Tartu Tähetornis direktor Struve ajal 1824. aastal. Objektiivi läbimõõt on 24 cm ehk 9 tolli ja fookuse kaugus 4,5 meetrit. See riist on astronoomia ning rakendusoptika alal etendanud tähtsat osa ja selle abil on tehtud palju mõõtmisi, millest eriti kuulsad on Struve kaksiktähtede mõõtmised, mis andsid rikkalikku ainest ta kaksiktähtede nimestike jaoks ("Mensurae micrometricae" ja "Catalogus novus stellarum dupplicium et multiplicium"). Struve koostas ka Fraunhoferi pikksilma üksikasjalise kirjelduse, millest üks eksemplar on Tähetornis säilunud. Sellest kirjeldusest, mis koostatud kunstniku innuga ning mis huvitav lugeda ka kui kirjanduslik teos, nähtub, et Fraunhoferi pikksilma peeti tol ajal optilise kunsti ülimaks saavutiseks. Struve võrdleb võimeilt Fraunhoferi pikksilma Herscheli suurte peegelpikksilmadega. Kuna Herschel võis näit. kaksiktähe Rigeli nõrka punakat kaaslast näha ainult öösel teatava pingutusega, võib Struve Tartus mitte ainult näha seda tinedat tähekest, vaid mikromeetri abil koguni täpselt mõõta ta asendit ja seda kõike isegi päevavalgusel.

 

clip0015

 

Fraunhoferi 9-toll. Refraktor 1824-1936

 

Juba ammugi on pidanud Fraunhoferi pikksilm loovutama oma ,,hiigelrefraktori" nime teistele võimsamaile riistadele, milledest esikoha omab Ameerikas Yerkes'i tähetorni pikksilm objektiivi läbimõõduga 101 cm. Suurim peegelpiksilm ehk reflektor on Mount Wilsoni tähetornis Kalifornias peegli läbimõõduga 250 cm ja praegu valmistatakse uut, mille peegli läbimõõt on 5 m. Enam kui saja aasta eest oli rekordsaavutiseks valmistada nii suur akromaatiline lääts, nagu see on Fraunhoferi refraktoril ja tuleb tänada õnne, et selline riist sattus Struve kätte, kes seda suutis vääriliselt ja edukalt ära käsutada teaduse huvides.    Ta on praegugi oma optiliste osade poolest heas seisukorras; kui mälestis ta on ülesseatud suure saali nurgas astronoomilise muuseumi omapärase numbrina. Vaatluseks pole ta oma praeguse asukoha tõttu kohandatud. Varem oli ta au- ja teenistuskoht tornis pöörleva kupli all, kus avaneb vaba vaade kõikjale taevalaotusele, vaid mitte nagu tema praeguses asendis, kus ainult harva ja erakordselt saab tema läbi mõnda taevakeha silmata.

 

clip0016

 

Kuu väikeses pikksilmas

 

Olgugi, et ,,Fraunhoferi" optilised osad on head, oli siiski tema kellamehanismi ja mehaanilise seadise puuduste tõttu tekkinud ajajooksul tarvidus muretseda uus refraktor, mis telliti Zeissi firmalt ja 1913. aastal asetati torni, kust Fraunhoferi refraktor kõrvaldati. Maailmasõja ajal evakueeriti Zeissi pikksilm Venemaale ja vana kuulus refraktor asetati veel kord oma endisele teenistuskohale; kuid pea jõudis ta võistleja jälle tagasi ning tõrjus ta uuesti vanaduskodusse. Sellele vaatamata hellitame lootust kord püstitada väärikale emeritusele uus ehitis, mis võimaldaks ära käsutada ta võimeid nii õpinguiks kui ka teaduslikeks uuringuiks.

 

Enne kui lahkuda sellest riistast, me paneme tähele ta mõningaid iseärasusi. Pikksilm seisab tugeval mahagoni kattega varustatud tammepuust jalal, mille keerukas ehitus annab kogu riistale kunstilise omapärase välimuse. Jala ehk statiivi aluseks on kaks tugevat ristpalki, mille keskkohal seisab püsti pikksilma kandev sammas ja mida kolmelt poolt ellipsikujulised tugipalgid kindlustavad; püstsambale toetub palk, mis asetatud rööbiti maailma teljega. Palkide süsteem pole kahjuks küllalt mugav vaatlejale, kellel nende vastu mitte harva tuleb komistuda. On tekkinud koguni kõnekäänd: "refraktor (kiirimurdev teleskoop) on selline pikksilm, mis murrab jalgu".

 

clip0017

 

Kuu mägimaastik kraatritega

 

Pikksilm on pööratav kahe telje ümber. Üks neist on Maakera (ehk ,,maailma") teljega rööbiti ja kutsutakse ajateljeks. Teine on risti esimese suhtes, see tähendab rööbiti ekvaatori tasapinnaga, ja kutsutakse käände- (deklinatsiooni-) teljeks. Selline riista seade kutsutakse ekvaatoriliseks ehk parallaktiliseks. Mõlemale teljele on kinnitatud vastavad jaotusringid, mille abil saab lugeda mõne taevakeha   koordinaate   (aegnurka ja käänet), mis määravad kindlaks tähe asendi taevasfääril. Pööramine kahe telje ümber võimaldab pikksilma juhtida ükskõik millisele esemele taevavõlvil. On pikksilm sihitud mõnele tähele, millel on teatud nurkkaugus ekvaatorilt (,,kääne"), siis võib kogu aeg näha vaateväljal tähte, mis võtab osa taeva ööpäevasest pöörlemisest, kui pikksilma pöörata ühtlase kiirusega ajatelje ümber. Viimase ülesande mehaaniline täitmine on usaldatud vedrupendliga varustatud kellamehanismile, mis pöörab pikksilma ühtlasel kiirusel ühe täistiiru võrra (360°) 24 tunni jooksul.

 

Jaotusringide abil võib mõõta mitte ainult taevakeha asendi koordinaate, vaid viimaseid teades võib nende põhjal üles otsida täht taevavõlvil. Eriti on see siis tähtis, kui vaatlusobjekt on nõrga valgusega ja varustamatu silmaga pole nähtav. Otsimist kergendab tunduvalt väike pikksilm, mille telg asetseb rööbiti suure omaga ja mille vaateväli on palju ulatuslikum kui suurel pikksilmal. Sellist  pikksilma kutsutakse   "otsijaks". - Suure pikksilma toru otsa võib kinnitada mõõtmiseks mikromeetrit või külge kruvida mitmesuguseid okulaare, et saada vaadeldavate esemete mitmesugust suurendust.    Pikksilm võib vaatlusesemete näivaid mõõteid või nurki   suurendada  mitu sada,    koguni mitu tuhat korda. Harilikult   tarvitatakse okulaare, mis annavad suurenduse   mõnisada korda ja võimaldavad kujutise parima selguse. Suuri suurendusi tuleb tarvitada harva, ainult eriotstarbeiks ja erakordselt hais õhkkonna tingimusis.

 

clip0018

 

Kuu pinnavorme: tasandikud ("mered"), mäeahelikud, kraatrid

 

Mida publikule näidatakse pikksilmaga. - Võluvaim ja kauneim vaatlusese on Kuu oma pinna iseärasuste ja loendamatute üksikasjadega, nagu kraatrid ehk rõngasmäed, tumedavärvilised lamedad tasandikud, mida kutsutakse ,,meredeks", tumedad praod ja heledad viirud, mis mõne kraatri juurest (Tycho, Copernicus) kui tsentrist väljuvad laiali. Soodsaim aeg Kuu vaatlusiks on esimese veerandi paiku, kui Kuu kulmineerub umbes kell 6 õhtul. Mägede varjude tõttu Kuu pinnal esinevad sel ajal meile pinna vormid väga selgesti ja tuleb ilmekalt esile Kuu kera üldine kumerus. Prof. Mädler (Tähetorni direktor 1840—65) uuris Kuu pinna kujundeid, valmistas neist mudeleid ja avaldas suure, Kuu pinda kujutava (selenograafilise) kaardi, millest üks eksemplar on Tähetornis säilunud. Planeetidel võib hästi näha: Veenuse (Ehatähe)   faase, mis vahel meenutavad kuusirpi, Jupitrit viirudega kaetud suure ovaalse kettana oma kaaslaste saatel, Saturni rõngaga ja erivarjundiga laikusid Marsi pinnal. Tähed aga paistavad pikksilmas alati ainult kui heledad punktid, kuna nad on meist väga kaugel. Mida võimelisem on suurendama pikksilm ja mida paremad on ta optilised omadused,

seda selgem ning teravam kujutis saadakse tähest, ilma et seejuures oleks võimalik tal märgata mingit ulatuslikku ketast.

 

clip0019

 

Marsi vaade 7-tollises reflektoris 1924. a. (P. Simberg)

 

Mis aga tugevasti kasvab, on tähelt vastuvõetav valguse hulk ehk heledus. Suurtes pikksilmades heledate tähtede kiirgus on pimestav-hele, nähtavusse ilmuvate tähtede arv on üllatavalt suur, olgugi et ühekorraga ei saa näha palju tähti, kuna vaateväli pikksilmal on kitsas. Pikksilma objektiivi pind kogub kõik sellele langeva valguse ja juhib vaatleja silma. Eriti huvitavad vaatlusiks on kaksiktähed, milledest mõned on väga kaunidGeminorum, ζ Ursae Majoris, β Cygni, γ Andromedae, ε Cygni, γ Leonis jt.) ning võluvad vaatlejat alati nähte omapärasusega. Huvitavad on ka täheparved (Plejaadid ehk Sõel, Herkulese kerasparv jt.) ja udukogud (Orioni korrapäratu udu, Lyra planetaarne udu, Andromeda elliptiline udu jt.).

 

clip0020

 

Planeet Jupiter Zeissi refraktoris 1929. a. (A. Kipper)

 

Päikese vaatluste puhul nõrgestatakse silmipimestavat valgust tumedate klaaside ehk filtritega. Päikese kettal võib sageli tähele panna tumedaid laike, mida võib vaadelda ka sel teel, et Päikese ketas projektitakse pikksilma abil valgele ekraanile.

 

Samas saalis, kus asub suur Fraunhoferi pikksilm, on teine, vähem, samuti Fraunhoferi poolt valmistatud riist, mis on kellegi amatööri poolt kingitud. Objektiivi läbimõõt on 4 tolli. Tuntud Berliini astronoom W. Förster on vaadelnud selle riistaga Egiptuses planeet Veenust ta Päikese ketta eest läbiminekul.

 

Meridiaanisaal; meridiaaniring. - Suur    meridiaaniring, Reichenbachi töökojast Münchenis, muretseti Tähetornile aastal 1822. Pikksilma objektiivi läbimõõt on 11 cm, mõõtmisringi läbimõõt 101 cm. Meridiaaniring on sama põhimõtte järgi ehitatud nagu passaažiriistki, täienduseks on ainult väga täpselt jaotatud metallist mõõtmisring, mida tarvitatakse tähtede täpsate asendite määramiseks taevavõlvil. Vaatlusi meridiaaniringiga tehakse kulminatsiooni momendil, kui täht läbib taevameridiaani, millest ka riista nimi.

 

clip0021

 

Planeet Saturn, nagu see tavaliselt paistab suures pikksilmas

 

Kuna meridiaaniring kuulub kõige täpsamate mõõtmisriistade liiki, siis peetakse tema ehitamisel, kohale asetamisel ja tarvitamisel erilist suur hoolikust silmas. Kraadideks ja selle alaosadeks jaotatud ringi abil., mille lugemiseks tarvitatakse mikroskoope ja mikromeetreid, mis asuvad ringi juures, loetakse tähe kaugust seniitpunktilt; ühenduses vaatluskoha geograafilise laiusega (pooluse kõrgusega) leitakse sellest (seniit-kaugusest) tähe eemaldus taevaekvaatorilt (tähe kääne). Sammaste vahel, riista all asuvasse põranda avausse võib asetada elavhõbedat sisaldav anum, kusjuures rahulik elavhõbeda pind kujutab horisondilist tasapinda (,,elavhõbehorisont").

 

clip0022

 

Täheparv Kotka tähekujus

 

Kui asetada pikksilm nõndaviisi, et objektiiv on all ja vaatleja vaatab läbi pikksilma ülalt alla, siis võib, oletades, et pikksilm pole suunatud täiesti loodjoones, näha iga niitvõrgu niidi kõrval veel ka selle vastavat peegelkujutist elavhõbehorisondil. Seisund, milles horisondiline niit uhtub oma peegelku j utisega, on vertikaal-ehk püstseisund ja sellele vastavalt saadakse mõõteringil nurga-mõõtmise nullpunkt.

 

clip0023

 

Meridiaaniring

 

Varemal ajal meridiaaniringiga mõõdeti palju tähtede asendeid ja rakendati seda ka rahvusvahelisiks tähtede soonivaatlusiks. Maailmasõja ajal oli meridiaaniring evakueeritud Venesse, kuid hiljem toodud Tartu tagasi. Tähelepanelikul vaatamisel võib näha, et mõõtering pole mitte täiesti tasapinnane, vaid on tunduvalt paindunud kõveraks. See puudus võib segada täpseid mõõtmisi; ka muidu on riist õige vana ning on küsitav, kas ta suudab võistelda moodsamate riistadega. Instrumendi võimete katsumiseks olid 1932, aastal korraldatud erilised mõõtmised (dr. R. Livländer'i poolt, vt. Tähetorni Kalender 1933), mis näitasid, et riist esmajärgulise täpsusega mõõtmiseks teatava määrani on vananenud. See on ka põhjuseks, miks Tähetorn ei saa oma töö kavva võtta täpseid tähtede asendite mõõtmisi, kuid mõnede astronoomiliste ülesannete jaoks ta võiks siiski kõlvata, eriti kui mõõtmisi tehakse kitsamas taevavõlvi vöö ulatuses. Harjutamiseks ja treeninguks aga on klassikaline Reichenbachi riist praegugi veel kasulik ja suurepärane õppeabinõu.

 

Teised riistad meridiaanisaalis. - Sama ruumi on paigutatud kaks vana nurgamõõte riista - Erteli suur ja väike vertikaalring. Neid tarvitati juba Struve kraadimõõtmisel saja aasta eest, kuid praegusel ajal käsutatakse neid üliõpilaste praktilisiks harjutusiks. Kivist sambal, lõunapool meridiaaniringi on asetatud väike Erteli passaažiriist, mis Eesti Vabariigi algupäevil täitis tähtsat ülesannet. Tema abil määrati Tallinna Lasnamäel riiklikku (Tallinna kohalist) aega. Hiljem, 1. maist 1921. a. võeti tarvitusele meie riigis ida-euroopa ajasüsteem (Greenwichi aeg + 2 tundi) ja aja korraldamine tehti ülesandeks Tartu Tähetornile. Samas näeme ka üht vana peegelteleskoopi ehk reflektorit puust alusel; selle riista suur nõgus paraboolne ja väike tasapeegel on mõlemad metallist. Edasi väliselt korralik fotograafiline riist taeva ülesvõtteiks – "Foigtländeri väike astrograaf" hariliku objektiivi, juhtiva pikksilma ja pöörava kellamehanismiga, kuid tähtede fotograafimisel ei andnud häid kujutisi. Kastis puhkab üks omapärasemaid riistu -Repsoldi heliomeeter, millega astronoom Hartwig Tartus tegi Kuu libratsiooni vaatlusi.    Klaaskappides on näha mõningaid vanu riistu ja mudeleid - uranoskoop, ,,armilaarsfäärid" jm. Meridiaanisaali on paigutatud suur osa Tähetorni rikkalikust kirjanduskogust, kusjuures raamatud on jaotatud ainese sisu, perioodsed väljaanded aga maade järgi. Samas leidub ühes käpis rahvusvahelise koostöö suurteos — taeva ülesvõtete kogu: "Carte du ciel" ja teises kogukas hulk haruldasi ja vanu tähekaarte, ja atlasi.

 

 

clip0024

 

Zeissi 8-tolline refraktor

 

Torn; uus refraktor. - Pärast vanade ajalooliste riistade vaatamist me tutvume moodsate riistadega. Tornis, pöörleva kupli all, seisab tugeval malmist sambal uus Zeissi refraktor. Ta objektiivi läbimõõt on 20 cm (8 tolli) ja fookuse kaugus 3,6 m., seega on ta pisut vähem Fraunhoferi suurest pikksilmast.

 

Rööbiti refraktori torule sama telje külge oli varem kinnitatud suur Petzvali süsteemi fotograafiline riist, astrokaamera taeva ülesvõtteiks. Et käsutada viljakamalt riista ning võimaldada samal ajal teha ülesvõtteid ja vaadelda silmaga, oli Petzvali kaamera hiljem eraldatud refraktorist ja paigutatud vaatlusiks põhjapoolsesse väikesesse vaatlushoonesse. Mikromeeter, mida võib kinnitada refraktori otsa külge, omab neli okulaari, mis annavad suurenduse 120 kuni 500 korda. Peale selle on riistal revolvritaoliselt keeratav raamistik, kolme okulaaripesaga, millesse võib asetada seitse okulaari 60 - kuni 720-kordse suurendusega. Fokuseerimine toimub käsiratta abil, millega ühendusesolev hammasratas annab liikumise kruvide kaudu edasi toru väljatõmmatavale osale. Juuresasuva nelja pideme abil saab pikksilma kinnistada pöörava kellamehanismi külge ja sooritada peenliikumist otsetõusu ja käände järgi. Otsija-pikksilm, mille objektiivi läbimõõt on 6 ja fookuse kaugus 60 cm, annab haruldaselt puhtaid kujutisi ja suurendab 20 korda.

 

Suure pikksilma otsa juures okulaari lähedal on väike pikksilm; viimase abil loetakse jaotusi käänderingil, mida valgustatakse okulaari juures oleva elektri lülija abil. Ajaringi loetakse lihtsalt käsi- või taskulambiga. Ajatelje külge on kinnitatud käsiratas, millega kergesti saab pikksilma pöörata.

 

Nii refraktor kui ka selle tugev alussammas ehk statiiv on rauast. Riista kogukaal on 1600 kilo. Massiivne ehitusviis tagab talle kindla ja püsiva seisundi. Ta raskus toetub kivist võlvile, mida kannavad torniehitise seinad.

 

Selleks, et võimaldada vaatleja silmale juurdepääsu refraktori okulaarile pikksilma igas seisundis, tarvitatakse roobastel veerevat vaatlustooli, mida kui sõidukit vaatleja saab käsiratta abil panna roobastel liikuma ja samuti ka muuta oma istme kõrgust.

 

Refraktori üle kummub kuplikujuline katus, poolitatud lõhega, mis avatakse luukide abil. Kuppelehitist, mille kaal on umbes 7 tonni, saab vända ja pöörratta abil käsitsi võrdlemisi kerge vaevaga panna liikuma, milleks kulub jõudu umbes 8 kilo, kuna kupli raskus toetub rullidele, mis võivad kergelt veereda ringikujulisel roopal. Torni pööratavuse tõttu on võimalik pikksilma suunata nähtava taevavõlvi igasse kohta.

 

Zeissi refraktori abil on teostatud terve rida uurimisi. Nende hulka kuuluvad väikeste planeetide ja komeetide asendimõõtmised, hilisemal ajal kaksiktähtede mõõtmised (E.Öpik). Ka on riista tarvitatud tähtede täpsete kohtade mõõtmiseks (R. Livländer ja A.Kipper).

 

Laboratoorium. - Kellatoa kohal ülemisel korral on vaikne hämaravõitu tuba kolme madala aknaga. See tuba oli varemal ajal assistentide ja observaatorite elukorteriks, kus on töötanud ja elanud mitmedki hiljem kuulsaks saanud teadlased. Praegu tarvitatakse ruumi arvutusiks ja laboratoorseiks mõõtmisiks. Selleks on siia paigutatud aparaadid fotograafiliste ülesvõtete uurimiseks, nagu Repsoldi mõõtmisriist jt, peale selle suur hulk tähtede nimistuid ja mitmesuguseid muid töö abinõusid.

 

clip0025

 

Petzvali astrograaf

 

Petzvali astrograaf on ajakohane väärtuslik riist tähtede ülesvõtete jaoks. Varem oli ta ühenduses Zeissi 8-tollilise refraktoriga, kuna praegu moodustab ta iseseisva riista, mida ühel ajal Zeissi pikksilmaga saab käsutada muudeks ülesandeiks. Fotograafilise objektiivi läbimõõt on 16 ja fookuse kaugus 78 cm. Kaamera on varustatud juhtiva pikksilma ja kähe otsijaga. Riista alus ja pöörav kellamehanism on valmistatud Tartu mehaanik Siilbaum'i poolt. Kaamera abil võib ülesvõtteid teha tähtedest. Tähtede spektrite fotograafimiseks rakendatakse prismat, mis raami sees asetatakse kaamera objektiivi ette. Selline riist n. nim. objektiivprisma oli Tartus mag. A. Kipper'i poolt lihvitud.

 

clip0026

 

Uue tähe Nova Herculis'e spekter

 

Objektiivprismat saab tarvitada tähtede, näit. mitmesuguste muutlike tähtede, katmismuutlike, tsefeiidide jm. spektri heleduse uurimiseks, milleks seda ka tegelikult käsutatakse. Juuresolevail jooniseil on esitatud tähtede spektrite ülesvõtteid. - Petzvali kaamerat rakendati hea eduga mitmeks astrofüüsiliseks uurimistööks. Mainida tuleks planeet Neptuni ümber oma telje pöörlemise välte määramist ülesvõtete heleduse muutumise põhjal (fotograafiline fotomeetria). Peale selle rakendati riista mitme aasta jooksul ka tähtede värvi, õieti erilise värviosuti eritlemiseks, millest on võimalik tuletada tähtede absoluutset valgus-võimsust võrreldes Päikesega ja järelikult leida ka tähtede kaugused.

 

Muid vaatluse ja mõõtmise riistu.   - Peegelpikksilm ehk reflektor (Heyde firmalt) on elegantne ja kergesti käsitatav, kella mehanismiga varustatud riist, mida tarvitatakse sageli vaatlusiks üliõpilaste poolt või taeva näitamiseks publikule. Riist on eraisiku poolt Tähetornile kingitud.

 

clip0027

 

Sõela tähtede  (Plejaadide)  spektrid.  

Heledate tähtede    spektrid   ülevalgustatud, nõrgemate   tähtede spektreis eriti vesiniku jooned hästi näha

 

Reflektoril on objektiiviks suur nõgus (konkaav) klaasist peegel, mis käetud hõbeda korraga. Peegli läbimõõt on 19 ja fookuse kaugus 76 cm. Objektiivile langenud kiired juhitakse kumerale (konveks) peeglile, mis asub toru ülemises otsas ja mis hajutades kiiri juhib nad läbi objektiivpeegli keskel oleva väikese avause jälle okulaari juurde tagasi (n.nim. Cassegrain' süsteem).    Nõnda käivad kiired peeglite vahel edasi-tagasi kolm

korda, millega seletubki pikksilma toru lühidus, kuna ekvivalentne fookuse kaugus on 420 cm. Kujutised pikksilmas on head; et objektiiv hästi peegeldaks valgust, on ainult tarvis aegajalt ta pinda jälle uuesti hõbetada.

 

Seniitteleskoop on omapärane ja nähtavasti ainulaadne riist omataoliste hulgas, valmistatud maailmakuulsas Repsolditöökojas Hamburgis. Seniitteleskoobi abil määrati Tartu geograafiline laius suure täpsusega (E. Schoenberg). Üliõpilaste harjutisiks ja amatöörvaatlusiks kasutatakse 3 tollilist pikksilma (objektiivi läbimõõt 80, fookuse kaugus 120 cm), mida võib kergesti kanda ühest kohast teise; see riist annetati dr. E.Öpik'u kaudu Tähetornile amatöörastronoomide ringi ",Veega" poolt, mis tegutses Tallinnas. Pikksilmale valmistati Tähetorni poolt kindel alus ja parallaktiline seadis, mistõttu ta on muutunud mugavaks vaatlusriistaks üliõpilasile ja asjaarmastajaile. Peale mainitud riistade on Tähetorni riistade kogus veel spektroskoope ja mitmesuguseid fotomeetreid.

 

clip0028

 

Peegelpikksilm   (reflektor)   Heyde

 

Tähetorni rahvusvahelisest koostööst  ja  uurimisist  väljas pool Eestit. -Juba ka varemal ajal on Tartu Tähetorn osa võtnud selliseist töist. Eriti võiks mainida suurt kraadimõõtmist Struve juhatusel ja osavõttu rahvusvahelisist tähtede soonivaatlusist.

 

Ka Eesti iseseisvuse ajal, peale teaduslike uurimiste oma kodus, on Tähetorn ekspeditsioonide ja komandeerimiste näol võtnud osa uurimisist väljaspool Eestit, milliseist tuleks eriti mainida järgmisi.

 

1.Päikesevarjutuse uurimiseks oli 1927. aasta suvel läkitatud ekspeditsioon Gällivaresse Pöhja-Rootsis, kus tehti päikesekrooni ülesvõtteid. Pikemalt sellest vt. Tähetorni kalendris 1928. a.
2.Ekspeditsioon   lendtähtede ehk meteoorideuurimiseks Arizonasse (Põhja-Ameerika Ühendriiges) Harvardi observatooriumi juhtimisel; ekspeditsioonist Tähetorn võttis osa oma esindaja kaudu (E. Öpik).   Arizona vaatluste arvutuste jaoks loodi Harvardi observatooriumi ettepanekul Tähetorni juurde büroo, mis töötas paar aastat.   Vaatluste tulemused on avaldatud Harvardi observatooriumi toimetistes ja nendest on refereeritud Tähetorni kalendris 1932. ja 1935.
3.Rahvusvahelised    geodeetilised     mõõtmised Läänemere Geodeetilise Komisjoni eestvõttel, kusjuures Eesti maa alal on Tähetorni poolt (R. Livländer) rea aastate jooksul mõõdetud astronoomilisi punkte, mis on tarvilikud nii rahvusvahelise triangulatsiooni võrgu kindlustamiseks kui ka Eesti täpseks kaardistamiseks; peale selle on korraldatud täpseid rahvusvahelisi geograafilise pikkuse mõõtmisi   (Tallinnas, Tartus, Pulkovos) ja on mõõdetud suurema täpsusega kui enne seda, Tartu Tähetorni geograafiline pikkus.

 

Lõpetades lühikese ülevaate Tartu Tähetornist kui uurimise ja õppeasutisest tuleks tähendada, et käesolevad read on kirjutatud nende huvides, kes külastavad Tähetorni ja soovivad sügavamalt jätta mällu nähtut-kuuldut ning omale tõsisemalt aru anda astronoomia uurimisviisest. Eeskätt on silmaspeetud asjahuviliste ekskursioone, eriti õpilasi, kes tegelevad kosmograafia ainega. Nõndaviisi nad saavad parema kujutelma ja selgema ülevaate oma õpitavast ainest. .Seejuures aga ei tule unustada, et kõik eelpool kirjeldatud riistad ja üksikasjad pole eesmärk omaette, vaid paljad abinõud ja vajalised eeldused selleks, et uurida tähistaevast ja sel teel lisada tõike teadusele, mis suudab anda õiget pilti universumi tõelisest ehitusest ja suurusest.