Jak šel čas v Greenwichi: Slavná observatoř letos slaví 350. narozeniny
Slavná greenwichská hvězdárna slaví 350. narozeniny. Dnes už neslouží k výzkumu vesmíru, proměnila se v muzeum a středisko popularizace vědy. Bývalo to ale velmi rušné místo, kde se vše točilo kolem času.
„Abychom zjistili zeměpisnou délku pro účely zdokonalení navigace a astronomie, rozhodli jsme se vybudovat malou observatoř na nejvyšším místě našeho parku v Greenwichi (…) s ubytovacími místnostmi pro našeho astronomického pozorovatele a jeho asistenta.“ Tímto výnosem anglického krále Karla II. (1660–1685) bylo před 350 lety rozhodnuto o založení Královské observatoře v anglickém Greenwichi.
Dnes slouží jako historická památka, ale bezmála tři staletí patřila k nejvýznamnějším hvězdárnám světa. Jak vyplývá z královského nařízení, zpočátku se zde astronomové zabývali ryze pozemskými, ba až přízemními problémy.
Potřeba navigace na moři
Karel II. se netajil ambicemi udělat z Anglie světovou námořní velmoc. Královskou flotilu začal budovat už Jindřich VIII. (1509–1547) a jeho dcera Alžběta I. (1558–1603) v tom pokračovala. Dlouho byla hlavním motivem ochrana protestantské Anglie před invazí katolických velmocí v čele se Španělskem. Sedmnácté století pak přineslo anglickou expanzi. Královské koráby se rozjely do světa, aby tam objevovaly nové kraje a podmanily je nadvládě anglické koruny. Prudce se rozvíjel také námořní obchod, v němž Anglie čelila zdatné konkurenci ze strany Nizozemí.
Pro zámořské plavby byla nutností přesná navigace. Posádce, která na širém moři zbloudila, hrozilo vyčerpání zásob a smrt hladem či žízní. Námořníci dokázali celkem přesně určit zeměpisnou šířku, jež udává úhlovou vzdálenost od rovníku. Astrolábem měřili výšku Slunce nebo hvězdy nad obzorem a využívali toho, že poloha nebeského tělesa na obloze závisí na vzdálenosti pozorovatele od rovníku. Z výsledku měření odvodili zeměpisnou šířku s pomocí hvězdných map a pro tento účel sestavených tabulek.
Stanovení zeměpisné délky, tedy polohy ve směru východ – západ, bylo mnohem komplikovanější. Posádka mohla například zaznamenávat kurs a měřit rychlost lodi. Z toho pak určila, jak velkou vzdálenost koráb urazil od místa posledního podobného měření. Takové vymezení zeměpisné délky však bylo velmi nepřesné a odchylka od reality narůstala s délkou plavby. Názorný příklad obří chyby při určování zeměpisné délky nabízí plavba Kryštofa Kolumba do Nového světa. Kolumbus byl přesvědčen, že dosáhl břehů Asie, i když ty ležely o 150° zeměpisné délky (tedy asi o 7 000 km) dál na západ.
Nápad královy milenky
O tom, jak velký byl problém určení zeměpisné délky na širém moři, svědčí fakt, že francouzský král Ludvík XIV. (1643–1715) nechal v roce 1667 založit Pařížskou observatoř a její vedení svěřil věhlasnému astronomovi Giovannimu Domenicovi Cassinimu (1625–1712). Tento objevitel mezery mezi Saturnovými prstenci, která je dnes označována jako Cassiniho mezera, dostal od Krále Slunce jako hlavní úkol vyvinout astronomické měření, s jehož pomocí bude možné přesně stanovit zeměpisnou délku.
Nápad na zbudování anglické Královské observatoře nebyl reakcí na počin Ludvíka XIV. a nezrodil se ani v hlavě Karla II. Pocházel od jeho milenky Louise Renée de Keroual, vévodkyně z Portsmouthu (1649–1734), která zaslechla od jakéhosi St. Pierra, že zeměpisnou délku lze zjistit z polohy Měsíce na obloze.
Krále informace zaujala natolik, že v prosinci 1674 jmenoval z předních odborníků zvláštní komisi a uložil jí, aby tuto možnost posoudila. Komise došla k závěru, že St. Pierrův nápad je nerealizovatelný. Astronomické určení zeměpisné délky ale učenci považovali za tak důležité, že králi doporučili zřízení observatoře, kde by se tomuto úkolu naplno věnovali profesionální astronomové. Stavba nové instituce v Greenwichi pak začala v srpnu 1675.
Neznámý astronom
Personální obsazení Královské observatoře mělo poněkud překvapivý průběh. Volba padla na muže, který dorazil do Londýna začátkem února 1675. Absolvent univerzity v Cambridgi John Flamsteed nebyl v londýnských odborných kruzích znám. Měl však vlivného ochránce v Jonasovi Mooreovi. Tento vynikající matematik se proslavil především jako zeměměřič a kartograf velkolepých královských projektů, proto disponoval styky u dvora a zařídil Flamsteedovi setkání s králem. Na panovníka udělal mladý muž dobrý dojem, a tak ho určil externím členem královské komise posuzující možnosti stanovení zeměpisné délky.
Mladík si vedl natolik dobře, že ho už v březnu 1675 král jmenoval astronomem v Královské observatoři, která zatím existovala jen v hrubých náčrtech architektů. Za hlavní úkol uložil Karel II. Flamsteedovi, aby se „s největší péčí a pílí věnoval napravování tabulek pohybu nebes a míst stálic a aby zjistil tolik žádanou zeměpisnou délku pro zdokonalení umění plavby“.
Volba místa pro zbudování Královské observatoře nebyla vedena potřebami astronomů. Král vybral greenwichský park jednoduše proto, že mu tamější půda patřila (hony zde s oblibou pořádal už Jindřich VIII.). Stavbě však Karel II. přikládal velkou důležitost a svěřil ji jednomu z nejvýznamnějších architektů té doby – Christopheru Wrenovi (1632 až 1723), který se proslavil vztyčením londýnské katedrály sv. Pavla či přestavbou londýnského centra City po rozsáhlém požáru v roce 1666. Asistenta nedělal Wrenovi nikdo jiný než Robert Hooke (1635–1703) přezdívaný pro renesančně široké znalosti a zájmy „anglický Leonardo“. První budovu observatoře dokončili v roce 1676, kdy se do ní stěhoval i první královský astronom John Flamsteed.
Měsíc proti chronometru
Flamsteed sestavil na základě pozorování z greenwichské observatoře hvězdný katalog a hvězdnou mapu oblohy, které svým rozsahem a přesností znamenaly převrat v astronomii. Královská observatoř se tak poprvé zapsala do historie. K vyřešení problémů s určením zeměpisné délky se však Flamsteed ani nepřiblížil. Nebylo divu. Na tomhle tvrdém oříšku si vylámali zuby i velikáni vědy, jako byl Isaac Newton nebo nizozemský učenec Christiaan Huygens. O naléhavosti potřeby nové, spolehlivé metody pro stanovení zeměpisné délky svědčí fakt, že v roce 1714 nabídl britský parlament 20 000 liber (v přepočtu na dnešní ceny asi 6 milionů liber) za metodu, která určí zeměpisnou délku s chybou menší než 30 mil.
Úkol zadaný Karlem II. prvnímu královskému astronomovi splnil až v pořadí pátý Nevil Maskelyne (1732–1811), jenž v roce 1766 vydal první Námořní almanach s tabulkami platnými pro rok 1767. Představil v něm metodu pro měření poloh Měsíce, Slunce nebo velmi jasné hvězdy a postup, jak z těchto údajů vypočítat zeměpisnou délku složitými kalkulacemi s využitím logaritmů.
Už v roce 1764 však vyřešil měření zeměpisné délky podstatně elegantnějším způsobem Angličan John Harrison. Vynalezl přesné a spolehlivé hodiny schopné měřit dlouhodobě čas na lodích, jejichž kolébání na vlnách nedovolovalo přesnější měření času běžnými hodinami. Problém s výkyvy plavidla vyřešil Harrison konstrukcí pláště, který udržoval mechanismus hodinek neustále v horizontální poloze. Zeměpisnou délku pak mohli námořníci určit z rozdílu mezi časem výchozího bodu plavby, který ukazovaly hodiny, a místním časem stanoveným měřením pohybu nebeských těles.
Zkouška v Karibiku
Harrison se přihlásil o prémii 20 000 liber, ale parlamentní komise byla opatrná a rozhodla se jeho námořní chronometr otestovat. I tady sehrála svou roli greenwichská observatoř. Harrison odjel lodí na karibský Barbados, kam zároveň odcestoval také královský astronom Nevil Maskelyne. Oba měli na místě změřit zeměpisnou délku vybraného místa. Harrison chronometrem, Maskelyne svou metodou měřením polohy Měsíce.
Harrisonův model H4 ve zkoušce obstál, a jeho tvůrce se proto dožadoval odměny. Parlament však souhlasil jen s výplatou 10 000 liber. Druhou půlku měl vynálezce dostat, až se potvrdí, že chronometr dokážou vyrobit i jiní hodináři. Harrison se cítil podvedený. Trval na tom, že podmínky splnil, a parlament obvinil z měnění pravidel hry ex post.
Otazník se však vznášel i nad výplatou poloviční odměny. Parlament se s výsledky mise na Barbados nespokojil, rozhodl se v ověřování pokračovat. V květnu 1766 začal Nevil Maskelyne testovat Harrisonův chronometr H4 v Greenwichi a po deseti měsících hlásil parlamentu, že přístroj nefunguje tak, jak by měl. Parlament chtěl verdikt královského astronoma neprodleně zveřejnit, ale Harrison to odmítal a svůj vynález bránil. Zuřivý spor skončil smírem, když parlament sice nepřiznal Harrisonovi odměnu za vyřešení problémů s měřením zeměpisné délky, ale vyplatil mu velmi štědré „odškodné“ za věrné služby vlasti. Bylo veřejným tajemstvím, že se k tomu rozhoupal až na velmi důraznou domluvu krále Jiřího III. (1760–1820).
Lunární metoda pro stanovení zeměpisné délky založená na pozorování Měsíce se užívala ještě hodně dlouho. V rukou zkušených navigátorů fungovala s překvapivou přesností. Když v roce 1768 vyrazil kapitán James Cook s lodí Endeavour na první průzkumnou plavbu do jižního Pacifiku, určoval zeměpisnou délku právě Maskelynovým postupem. Podobně si počínal na své sólové plavbě kolem světa v roce 1895 Joshua Slocum, který neměl peníze na opravu porouchaného chronometru.
Dohled nad časem
Spory ve stanovování zeměpisné délky poznamenaly i rozhodnutí o tom, od kterého poledníku se bude tato souřadnice měřit. Rozhodlo se to až v roce 1884 na mezinárodní konferenci konané ve Washingtonu, kde byl za nultý schválen poledník procházející Královskou observatoří v Greenwichi. Francouzská delegace s tímto rozhodnutím nesouhlasila a prosazovala poledník protínající Paříž. Když neuspěla, odmítla greenwichský poledník respektovat. Francie počítala čas od pařížského poledníku až do roku 1911 a navigaci od něj odvozovala až do roku 1914.
Greenwichská observatoř si udržela dohled nad britským časem na dlouhou dobu. V roce 1821 se stala oficiální zkušebnou chronometrů používaných britským válečným námořnictvem. V roce 1852 tam byl instalován elektrický systém, který umožňoval posílat časový signál telegrafem na nejrůznější místa. Greenwichský čas začal platit pro celou Británii. Skončil chaos, v němž se velká města řídila svým vlastním časem. Například čas užívaný v Liverpoolu se od greenwichského lišil o 12 minut. To začalo dělat problémy s rozvojem železniční dopravy. Cestující z Liverpoolu do Londýna totiž byli nuceni posouvat ručičky hodinek o 12 minut dopředu.
Proměna na muzeum
V 19. století se aktivity Královské observatoře rozšířily o výzkum zemského magnetického pole a probíhala tu také první astrofyzikální pozorování. Instituce dostala nové, výkonnější teleskopy pro sledování vzdálenějších oblastí vesmíru. Ty umožnily například výzkum dvojhvězd. S nástupem 20. století se začala práce astronomů v Greenwichi komplikovat. Londýnský prach a kouř zastínily nebe a ztížily pozorování. Rozrůstající se britská metropole bránila studiu vesmíru sílícím světelným smogem. Měření magnetického pole znemožnila elektrifikace blízké železniční trati. Během druhé světové války dostaly některé budovy zásah při německých bombardováních. Od roku 1948 se proto začala pracoviště greenwichské Královské observatoře stěhovat do sto kilometrů vzdáleného hradu v Herstmoceaux.
Hvězdárna vstoupila do nové kapitoly svých 350letých dějin v roce 1953, kdy se stala součástí Národního námořního muzea a byly v ní zřízeny muzejní expozice. Jako první se veřejnosti v roce 1960 otevřela nejstarší budova Flamsteed House pojmenovaná po prvním královském astronomovi. Záhy následovaly i další budovy bývalé observatoře. Proměnu v místo, kam chodí veřejnost za zábavou a poznáním, stvrdilo v roce 2007 otevření moderního planetária.
