{ M. Jõeveer TK 78 110-117 }

Tartu Observatooriumi peaaegu 200 tegutsemisaasta jooksul on siin töötanud terve rida väljapaistvaid astronoome. Lehitsedes astronoomia ajaloo alaseid raamatuid on näha, et kõige olulisema jälje täheteaduse arengusse on tartlastest jätnud omaaegne tähetorni direktor ja ülikooli professor Friedrich Georg Wilhelm Struve (1793-1864). Struve oli kutsumuselt astronoom-vaatleja ja just vaatlusliku astronoomia alalt on tema kõige suuremad õnnestumised. Enamasti märgitakse teda kui alusepanijat kaksiktähtede astronoomiale ja Pulkovo observatooriumi rajajat, harvemini kui täheparallaksi mõõtjat, tähekataloogide koostajat, Halley komeedi ja interstellaarse neeldumise uurijat jne.

Astronoom-vaatleja peamine ülesanne on teha täpseid mõõtmisi. Tänapäeval teevad lõviosa vaatlusi aparaadid. Vaatleja ülesandeks on püstitada vaatlusülesandeid ja oskuslikult rakendada keerukat aparatuuri püstitatud ülesannete lahendamiseks. Struve ajal oli aparatuur suhteliselt lihtne, aga seda rohkem pidi suutma vaatleja: tal pidi olema hea treenitud silm, oskus arvestada Maa turbulentse atmosfääri omapärasid, stabiilne närvisüsteem ja tugev tervis, et pikkadel vaatlusöödel heas vormis püsida.

Nii Struve kaasaegsed kui hilisemad ajaloo kirjutajad on märkinud, et Struve oli hea vaatleja, samas rõhutatakse, et tema käsutuses oli väga hea teleskoop. Tõepoolest, Tartu Tähetorni 9 tolline Fraunhoferi refraktor oli meistriteos ning tegi Struve sõpru ja konkurente kadedaks, vahel isegi vihaseks, seda küll mitte Struve, vaid teleskoopide ehitajate vastu. Äärmusliku juhtumina on teada, et pärast Tartus käimist 1832. a Briti Kuningliku Astronoomiaseltsi president sir James South purustas parimalt inglise teleskoobiehitajalt Troughtonilt tellitud teleskoobi monteeringu ning müüs selle vanarauaks ja tarbepuuks. Seetõttu pole üheselt selge, milline oli Struve heades tulemustes superhea teleskoobi roll, milline Struve kui vaatleja osa.

Järgnevas on analüüsitud suhteliselt vähetuntud Struve tööd Jupiteri kaaslaste mõõtmisel, millest selgub, et Tartu astronoom vääris oma teleskoopi.

Jupiteri suurtest kaaslastest

Kui Galileo Galilei 1610.a jaanuaris suunas taevakehadele omavalmistatud pikksilma, oli üheks esimeseks huvitavamaks tulemuseks Jupiteri nelja kaaslase avastamine. Need neli Jupiteri kuud on suhteliselt suured ja heledad (Jupiteri keskmise opositsiooni ajal 4,6-5,6 tähesuurust) ning nad olid hästi näha Galilei primitiivse 5 sentimeetrise objektiiviga teleskoobiga. Nad oleksid normaalse nägemisega inimesele nähtavad isegi palja silmaga, aga vaatlemist segab (pimestab) Jupiteri valgus, mis poolteisttuhat korda ületab heledaima kaaslase Ganymedese oma. Ülejäänud Jupiteri kaaslased on neljast suuremast tunduvalt väiksemad ja nõrgemad ning Struve ajal oli endiselt teada ainult 4 kaaslast. Galilei vaatlustest edasi kulus peaaegu kolmsada aastat enne kui leiti viies kaaslane. Selle avastas 1892.a E.E. Barnard Licki observatooriumi 91 sentimeetrise refraktoriga.

Ülemustele meeldimiseks nimetas Galilei oma avastused Medicite tähtedeks, aga ülejäänud astronoomid ei võtnud seda omaks. Pikka aega kasutati tähistust Jupiteri kaaslane I, II, III ja IV (järjestus vastavalt kaugusele emaplaneedist). Alles 19. sajandi lõpul said nad peajumal Jupiteri armsamate järgi nimedeks: lo, Europa, Ganymedes ja Callisto.

Joon. 1. Europa jäine maastik. Igal Jupiteri kaaslasel on erilaadsed pinnavormid. Europa on tõenäoliselt käetud paksu triivjääga.

Jääkihi all olevast vedelast veest on mõningane lootus leida primitiivseid elusorganisme.

Foto: Galileo Project, JPL, NASA

Joon. 2. Pildikesi Callistolt. Alumise pildi keskosas on näha enam kui kilomeetrise läbimõõduga löögikraater;

kuidas tekkisid heledad teravad ebaharilikud mäed on üks Callisto mõistatusi.

Foto: Galileo Project, Arizona State University, JPL, NASA

Ehkki esialgu korralike nimedeta, olid Jupiteri kaaslased kogu aeg astronoomide tähelepanu all. Tehti nende positsiooni-vaatlusi, määrati orbiitide parameetreid ja arvutati nende põhjal liikumisefemeriide, mis võimaldasid Jupiteri süsteemi käsutada omalaadse universaalse kellana, seda kõike meresõidu ja uute maade geograafiliste pikkuste määramise huvides. Püüti ka mõõta kaaslaste suurust ja vaadelda pinnadetaile, kuid need ülesanded olid pikka aega üle jõu käivad. Jupiteri suurte kuude nurkläbimõõdud on isegi Maa-Jupiteri lähiseisude (vastasseisude) ajal ainult veidi üle ühe kaaresekundi, mistõttu üksikasjade nägemiseks on vaja väga hea kvaliteediga pikksilma. 17. ja 18. sajandi astronoomidel selliseid ei olnud.

Struve vaatlused

20-aastane Wilhelm Struve asus Tartu tähetorni astronoom-observaatori ametisse 25. novembril 1813, seda kohe peale filosoofiadoktori väitekirja kaitsmist. 1811. a valminud tähetorn oli üsna tühi, kuid erakordselt energilise ja otsustusvõimelise noormehe käe all algas tähetornis kiire areng õitsengule. Kõigepealt paigaldas ta passaažiriista, millega toimetas tähtede positsioonivaatlusi. Pärast Troughtoni akromaatilise refraktori varustamist mikromeetriga alustas ta 1818.a kaksiktähtede uurimist ning üritas mõõta täheparallakse. Kehvapoolse teleskoobi tõttu olid tulemused tagasihoidlikud, kuid kahtlematult andis see tegevus kasulikke kogemusi ning ettekujutuse sellest, milline peaks olema üks korralik teleskoop. Ühel Euroopa reisil kohtaski ta sobivat Münchenis Joseph Fraunhoferi töökojas ning pikemalt kõhklemata tellis ta selle Tartu tähetornile. Tal õnnestus veenda ka ülemusi raha teleskoobi ostuks eraldama ning 1824. a sügisel saabus 9-tolline Fraunhoferi refraktor Tartusse.

Uus teleskoop paigutati esialgu tähetorni läänesaali. 27. novembril 1824 tegi Struve temaga esimese vaatluse ja veendus pikksilma heades omadustes. Sestpeale, järgmise 15 aasta jooksul, oli Tartu tähetorn maailma paremini varustatud observatooriume. 1825.a kulus tähetorni pöörleva torni ehitamise tähe all, Struve otsis ja mõõtis kaksiktähti läbi läänesaali avatud akende.

Novembris 1825 paigaldati observatooriumi peateles-koop lõpuks õigele köhale - üles pöördtorni.

Pöördtornis trooniva, selleaegse maailma parima pikksilma (hea terav kujutis, mugav monteering, kellamehhanism, hea mikromeeter) põhiülesandeks sai kaksiktähtede otsimine ja mikromeetriline mõõtmine. Peale selle rakendas Struve teleskoopi ka teiste huvitavate objektide, näiteks komeetide uurimisel. 1826.a kevadel saabus hea aeg Jupiteri süsteemi vaatlemiseks. Märtsis oli Jupiter vastasseisus Päikesega ja planeet liikus suhteliselt kõrgelt (kääne ca+10 kraadi).

Ajavahemikus 7. märts - 20. aprill vaatles Struve Jupiteri kaaslasi kaheksal ööl, enamasti mõõtis ta öö jooksul ühe korra, 19. aprilli ööl 2 korda. Tulemused avaldas ta ajakirjas Astronomische Nachrichten. Vaatluste üksikasjad on kirjas esimeses artiklis [W. Struve. Astronomische Nachrichten, No 97,13-16,1826.], pärast teleskoobi ja mikromeetri põhjalikku kalibreerimist andis ta kaaslaste diameetritele väikese korrektsiooni [W. Struve. Astronomische Nachrichten, No 139, 382-392,1828.]. Lõpptulemusena sai ta Jupiteri kaaslaste nurkdiameetriteks Jupiteri keskmiste kauguste puhul: Iol 1,015, Europal 0,911, Gany-medesel 1,488, Callistol 1,273 kaaresekundit.

Struve kirjutab, et erinevalt eelkäijatest nägi ta päris hästi kaaslaste kettaid ja nende mikromeetriline mõõtmine ei valmistanud erilisi raskusi. Struve eelkäijad olid samuti veendunud kaaslaste ketaste olemasolus, aga ainult kaudselt- vaadeldes näiteks kaaslaste minekut Jupiteri taha. Kaaslased kaovad Jupiteri taha järk-järgult, seda erinevalt tähtedest, mis kaovad peaaegu hetkeliselt.

Tabel 1. Eri aegadel erinevate vaatlejate poolt mõõdetud Jupiteri suurte kuude diameetrid (kilomeetrites)

Jupiteri kaaslaste mõõtmine oli Struvele ilmselt huvitavaks vahelduseks juba rutiinseks kujunevale kaksiktähtede mõõtmisele. Hiljem Struve tõsiseid Jupiteri süsteemi vaatlusi ei teinud, ehkki aastatega lisandus vaatluskogemusi. Küll vaadeldi mitmel pool mujal. Tabelis 1 on esitatud väike kokkuvõte eri vaatlejate poolt saadud tulemustest, kaaslaste läbimõõdud on antud kilomeetrites. Vältimaks subjektiivsust on 19. sajandi vaatlejad esitatud vastavalt JJ. Littrowi kokkuvõttele [J. J. Littrow (ajakohastanud E. Weiss ja A. A. Ivanov). Taeva saladused, Peterburi, 452-461,1904 (vene k.).]. Märgime, et E.E. Barnardi (1857-1923) peetakse 19. sajandi lõpu -20.sajandi algusaegade üheks parimaks vaatlejaks, tema käsutada oli Licki observatooriumi 91-sentimeetrine hiigelrefraktor. 20. sajandi esimese poole esindajaks on võetud Peeki [B. M. Peek. The Planet Jupiter, 1958.] valiku kohaselt hollandi-ameerika astronoom G.P. Kuiper (1905-1973), kes oli oma aja tunnustatuim autoriteet planeetide ja kaaslaste uurimise alal, McDonaldi observatooriumi direktorina olid tal käsutada kuni 2,1 meetri läbimõõduga teleskoobid. Tänapäeva seis on võetud värskest teatmeteosest [Allen's Astrophysical Quantities. Ed.A.N. Cox, 2000.].

Veel mõnikümmend aastat tagasi polnud võimalik saada usaldusväärseid hinnanguid eri vaatlejate poolt saavutatud mõõtmistäpsuse kohta, sest Jupiteri kaaslaste tegelikud suurused olid teadmata. Aja jooksul kasvasid oluliselt vaatlustel käsutatud teleskoopide suurused ning loomulikult kalduti omistama suuremat kaalu värskematele, suuremate teleskoopidega tehtud vaatlustele. Et 20. sajandi teleskoobid ületasid 19. sajandi omi koguni kuni kümnekordselt, siis 19. sajandil tehtud vaatlused ",kanti arvelt maha" ja nii Peek kui teised 20. sajandi keskpaiga autorid eelmisel sajandil tehtud mõõtmistele, eriti nii vanadele nagu Struve omad, enam ei viita.

Asjata, tabeli 1 põhjal võib julgelt öelda, et vanade vaatluste mahakandmisega kiirustati! 20. sajandi teisel poolel tulid astronoomide kasutusse uued vaatlusmeetodid. Esiteks, täpsemate tähekataloogide ja planeetide efemeriidide alusel hakati ennustama ja kasutama tähevarjutusi kaaslaste diameetrite mõõtmiseks, millega mõõtmistäpsus kasvas mitmeid kordi. Teiseks, planeetide juures hakkasid mõõtmisi tegema kosmosesondid ning praeguseks on Jupiteri kaaslaste diameetrid teada täpsusega ca ±1 kilomeeter, mõõdetakse mitte ainult diameetreid aga ka kaaslaste kujusid (kõrvalekaldeid sfäärist). Tänu sellele on tabeli 1 viimases reas esitatud suurused praktiliselt kaaslaste tegelikud diameetrid. Nende võrdlemine varasemate autorite tulemustega võimaldab objektiivselt hinnata eri vaatlejate poolt saavutatud mõõtmistäpsusi.

Tabel 2. Eri aegade vaatlejate poolt mõõdetud Jupiteri kuude diameetrite erinevused (protsentides) kosmosesondide poolt tehtud mõõtmistest

Tabelist 2 saab näha mitu protsenti

üle- või alahinnad eri aegadel Jupiteri kaaslaste diameetreid. Tabeli 2 eelviimases veerus esitatud lihtsad keskmised (A) iseloomustavad erinevate autorite mõõtmistes olevate süstemaatiliste vigade suurust. Viimases veerus olevad ruutkeskmised \/(A2) iseloomustavad juhuslike vigade keskmist suurust. Tulemus on üllatav: ".igivanad" ja ammu mahakantud Tartus tehtud Struve vaatlused ei jää sugugi alla 19. sajandi lõpul ja 20. sajandi esimesel poolel mujal märksa suuremate teleskoopidega tehtud vaatlustele, isegi vastupidi, on enamasti neist täpsemad. Struve vaatlustega praktiliselt samasuguse täpsuse suutis saavutada ainult 1907.a Nobeli preemia laureaat, ameerika füüsik Albert Abraham Michelson (1852-1931), kes mõõtmistel käsutas interferomeetrilist meetodit.

Kokkuvõtteks

Tabeli 2 andmete põhjal võib julgelt väita, et omaaegne Tartu tähetorni direktor Wilhelm Struve oli mitte ainult hea, vaid erakordselt meisterlik vaatleja, kes käsutas parimal viisil geniaalse saksa optiku ja mehaaniku Joseph Fraunhoferi ehitatud 9 tollist refraktorteleskoopi.

Tähetorni idasaalis teenitud vanaduspuhkust veetva refrak-tori juurde võiks paigutada umbes järgmise sisuga seletuse: "1826. aastal (ajal, kui sõideti vankrite ja tõldadega) mõõtis Tartu astronoom Wilhelm Struve selle 24-sentimeetrise teleskoobiga Jupiteri kaaslaste diameetrid täpsusega, mis suudeti ületada alles 20. sajandi teisel poolel (ajal, kui oli valmis ehitatud 5-meetrine teleskoop, sõideti autodega ja lennati lennukitega ning valmistuti kosmosesse tungimiseks)".