Edmund Halley

Dimitris Stamatios | 2 januára, 2023

Zhrnutie

Edmond – 25. januára 1742 bol anglický astronóm, geofyzik, matematik, meteorológ a fyzik. Bol druhým britským kráľovským astronómom, ktorý v roku 1720 vystriedal Johna Flamsteeda.

Z observatória, ktoré postavil na ostrove Svätá Helena v rokoch 1676-77, Halley katalogizoval južnú nebeskú pologuľu a zaznamenal prechod Merkúra cez Slnko. Uvedomil si, že podobný prechod Venuše by sa dal použiť na určenie vzdialeností medzi Zemou, Venušou a Slnkom. Po návrate do Anglicka sa stal členom Kráľovskej spoločnosti a s pomocou kráľa Karola II. získal magisterský titul v Oxforde.

Halley podporoval a pomáhal financovať vydanie vplyvnej knihy Isaaca Newtona Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (1687). Na základe pozorovaní, ktoré Halley uskutočnil v septembri 1682, použil Newtonove pohybové zákony na výpočet periodicity Halleyovej kométy vo svojom diele Synopsis of the Astronomy of Comets z roku 1705. Kométa bola po ňom pomenovaná po jej predpokladanom návrate v roku 1758, ktorého sa však nedožil.

Od roku 1698 Halley podnikal plavebné výpravy a pozoroval podmienky zemského magnetizmu. V roku 1718 objavil vlastný pohyb „stálych“ hviezd.

Halley sa narodil v Haggerstone v Middlesexe. Podľa Halleyho sa narodil 8. novembra Jeho otec Edmond Halley starší pochádzal z rodiny z Derbyshire a bol bohatým výrobcom mydla v Londýne. Ako dieťa sa Halley veľmi zaujímal o matematiku. Študoval na škole svätého Pavla, kde sa prejavil jeho počiatočný záujem o astronómiu, a v roku 1671 bol zvolený za kapitána školy.  V roku 1672 zomrela Halleyho matka Anne Robinsonová. začal študovať na The Queen’s College v Oxforde. Halley si so sebou vzal 24 stôp dlhý ďalekohľad, ktorý zrejme zaplatil jeho otec. Ešte počas štúdia Halley publikoval práce o slnečnej sústave a slnečných škvrnách. V marci 1675 napísal Johnovi Flamsteedovi, kráľovskému astronómovi (prvému v Anglicku), že hlavné publikované tabuľky o polohách Jupitera a Saturna sú chybné, rovnako ako niektoré polohy hviezd Tycha Braheho.

Publikácie a vynálezy

V roku 1676 pomohol Flamsteed Halleyovi publikovať jeho prvý článok s názvom „A Direct and Geometrical Method of Finding the Aphelia, Eccentricities, and Proportions of the Primary Planets, Without Supposing Equality in Angular Motion“ (Priama a geometrická metóda určovania afélií, excentricít a proporcií primárnych planét bez predpokladu rovnosti uhlového pohybu) o obežných dráhach planét vo Philosophical Transactions of the Royal Society. Pod vplyvom Flamsteedovho projektu zostavenia katalógu hviezd severnej nebeskej pologule navrhol Halley urobiť to isté pre južnú oblohu a zanechal kvôli tomu štúdium. Vybral si juhoatlantický ostrov Svätá Helena (západne od Afriky), z ktorého mohol pozorovať nielen južné hviezdy, ale aj niektoré severné hviezdy, s ktorými by ich mohol porovnať. Jeho snahu podporil kráľ Karol II. Halley sa na ostrov doplavil koncom roka 1676 a zriadil tam observatórium s veľkým sextantom s teleskopickým zameriavačom. V priebehu roka uskutočnil pozorovania, na základe ktorých vytvoril prvý katalóg južnej oblohy, a pozoroval prechod Merkúra cez Slnko. Halley si uvedomil, že pozorovanie slnečnej paralaxy planéty – ideálne pomocou prechodu Venuše, ktorý sa za jeho života neuskutoční – sa dá použiť na trigonometrické určenie vzdialeností medzi Zemou, Venušou a Slnkom.

Halley sa vrátil do Anglicka v máji 1678 a na základe svojich údajov vytvoril mapu južných hviezd. Oxford Halleymu nedovolil návrat, pretože pri odchode na ostrov Svätej Heleny porušil podmienky pobytu. Odvolal sa na Karola II. a ten podpísal list, v ktorom žiadal, aby Halleymu bezpodmienečne udelili titul Master of Arts, čo mu kolégium 3. decembra 1678 udelilo. Halley bol vo veku 22 rokov zvolený za člena Kráľovskej spoločnosti. V roku 1679 vydal Catalogus Stellarum Australium („Katalóg hviezd juhu“), ktorý obsahuje jeho mapu a opis 341 hviezd. Robert Hooke predstavil katalóg Kráľovskej spoločnosti. V polovici roku 1679 sa Halley v mene spoločnosti vybral do Gdanska, aby pomohol vyriešiť spor: keďže pozorovacie prístroje astronóma Johannesa Heveliusa neboli vybavené teleskopickými zameriavačmi, Flamsteed a Hooke spochybnili presnosť jeho pozorovaní; Halley zostal s Heveliusom, skontroloval jeho pozorovania a zistil, že sú celkom presné.

V roku 1681 Giovanni Domenico Cassini oznámil Halleymu svoju teóriu, že kométy sú objekty na obežnej dráhe. V septembri 1682 Halley uskutočnil sériu pozorovaní kométy, ktorá sa stala známou ako Halleyho kométa; jeho meno sa s ňou začalo spájať vďaka jeho práci na jej dráhe a predpovedi jej návratu v roku 1758 (ktorého sa nedožil). Začiatkom roku 1686 bol Halley zvolený do novej funkcie tajomníka Kráľovskej spoločnosti, čo si vyžadovalo, aby sa vzdal svojho členstva a viedol korešpondenciu a zasadnutia, ako aj redigoval časopis Philosophical Transactions. V roku 1686 Halley uverejnil aj druhú časť výsledkov svojej helénskej expedície, článok a mapu o pasátoch a monzúnoch. Symboly, ktoré použil na znázornenie vlečných vetrov, sa dodnes vyskytujú vo väčšine moderných zobrazení meteorologických máp. V tomto článku označil slnečný ohrev za príčinu atmosférických pohybov. Stanovil tiež vzťah medzi barometrickým tlakom a nadmorskou výškou. Jeho grafy boli dôležitým príspevkom do vznikajúcej oblasti vizualizácie informácií.

Halley venoval väčšinu času pozorovaniu Mesiaca, ale zaujímal sa aj o problémy gravitácie. Jedným z problémov, ktorý ho zaujal, bol dôkaz Keplerových zákonov o pohybe planét. V auguste 1684 odišiel do Cambridgea, aby o tom diskutoval s Isaacom Newtonom, podobne ako John Flamsteed o štyri roky skôr, len aby zistil, že Newton na Flamsteedov podnet vyriešil tento problém v súvislosti s dráhou kométy Kirch bez toho, aby riešenie uverejnil. Halley požiadal o nahliadnutie do výpočtov a Newton mu povedal, že ich nemôže nájsť, ale sľúbil, že ich prepracuje a pošle neskôr, čo nakoniec aj urobil v krátkom traktáte s názvom O pohybe telies po dráhe. Halley si uvedomil dôležitosť tejto práce a vrátil sa do Cambridge, aby sa dohodol s Newtonom na jej vydaní, ktorý ju však namiesto toho rozšíril do svojho diela Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica vydaného na Halleyho náklady v roku 1687. Halleyho prvé výpočty s kométami sa tak týkali dráhy kométy Kirch na základe Flamsteedových pozorovaní z rokov 1680 – 1681. Hoci mal presne vypočítať dráhu kométy z roku 1682, pri výpočtoch dráhy kométy Kirch bol nepresný. Uvádzali periodicitu 575 rokov, takže sa objavila v rokoch 531 a 1106 a pravdepodobne podobným spôsobom zvestovala smrť Júlia Cézara v roku 45 pred Kristom. V súčasnosti je známe, že jej obežná doba je približne 10 000 rokov.

V roku 1691 Halley zostrojil potápačský zvon, zariadenie, v ktorom sa atmosféra dopĺňala pomocou vážených sudov so vzduchom posielaných z povrchu. Pri demonštrácii sa Halley s piatimi spoločníkmi ponoril do hĺbky 60 stôp (18 m) v rieke Temža a zotrval tam viac ako hodinu a pol. Halleyho zvon bol na praktickú záchrannú činnosť málo použiteľný, pretože bol veľmi ťažký, ale časom ho vylepšil a neskôr predĺžil čas pôsobenia pod vodou na viac ako 4 hodiny. Halley utrpel jeden z prvých zaznamenaných prípadov barotraumy stredného ucha. V tom istom roku Halley na zasadnutí Kráľovskej spoločnosti predstavil základný funkčný model magnetického kompasu, ktorý využíval puzdro naplnené kvapalinou na tlmenie kmitania a chvenia zmagnetizovanej ihly.

V roku 1691 sa Halley uchádzal o miesto Savilianovho profesora astronómie v Oxforde. Kandidát na túto pozíciu čelil nevraživosti kráľovského astronóma Johna Flamsteeda a anglikánska cirkev spochybňovala jeho náboženské názory, najmä z dôvodu, že pochyboval o veku Zeme, ako ho uvádza Biblia. Po tom, čo Flamsteed napísal Newtonovi, aby ho podporil v boji proti Halleyovi, Newton mu odpísal v nádeji na zmierenie, ale neuspel. Proti Halleyho kandidatúre sa postavil canterburský arcibiskup John Tillotson aj biskup Stillingfleet a miesto neho získal post David Gregory, ktorý mal Newtonovu podporu.

V roku 1692 Halley vyslovil myšlienku dutej Zeme, ktorá sa skladá z plášťa hrubého asi 800 km, dvoch vnútorných sústredných plášťov a najvnútornejšieho jadra. Predpokladal, že tieto plášte oddeľuje atmosféra a že každý plášť má svoje vlastné magnetické póly, pričom každá sféra sa otáča inou rýchlosťou. Halley navrhol túto schému, aby vysvetlil anomálne údaje kompasu. Predpokladal, že každá vnútorná oblasť má atmosféru a je svetelná (a možno aj obývaná), a predpokladal, že unikajúci plyn spôsobuje polárnu žiaru. Navrhol: „Polárnu žiaru spôsobujú častice, na ktoré pôsobí magnetické pole, pričom žiarenie je rovnobežné s magnetickým poľom Zeme.“

V roku 1693 Halley uverejnil článok o doživotných rentách, ktorý obsahoval analýzu veku pri úmrtí na základe štatistík z Breslau, ktoré mohol poskytnúť Caspar Neumann. Tento článok umožnil britskej vláde predávať doživotné renty za primeranú cenu na základe veku kupujúceho. Halleyho práca výrazne ovplyvnila vývoj poistnej matematiky. Konštrukcia tabuľky dožitia pre Breslau, ktorá nasledovala po primitívnejšej práci Johna Graunta, sa dnes považuje za významnú udalosť v dejinách demografie.

Kráľovská spoločnosť odsúdila Halleyho za to, že v roku 1694 naznačil, že príbeh o Noemovej potope by mohol byť opisom dopadu kométy. Podobná teória bola nezávisle navrhnutá o tri storočia neskôr, ale geológovia ju všeobecne odmietajú.

V roku 1696 bol Newton vymenovaný za správcu kráľovskej mincovne a Halleyho vymenoval za zástupcu správcu mincovne v Chesteri. Halley strávil dva roky dohľadom nad výrobou mincí. Počas tohto pôsobenia prichytil dvoch úradníkov, ktorí kradli drahé kovy. Spolu s miestnym správcom mincovne o tejto schéme hovorili, pričom netušili, že miestny majster mincovne z nej profituje.

V roku 1698 bol ruský cár (neskôr známy ako Peter Veľký) na návšteve Anglicka a dúfal, že ho Newton bude môcť pobaviť. Newton namiesto seba poslal Halleyho. S cárom sa zblížil pri vede a brandy. Podľa jednej spornej správy, keď boli obaja jednej noci opití, Halley žoviálne tlačil cára po Deptforde na trakači.

Výskumné roky

V roku 1698 dostal Halley na príkaz kráľa Viliama III. velenie na ružovej lodi Paramour s dĺžkou 52 stôp (16 m), aby mohol v južnom Atlantiku skúmať zákony určujúce odchýlky kompasu a spresniť súradnice anglických kolónií v Amerike. Dňa 19. augusta 1698 prevzal velenie lode a v novembri 1698 vyplával na prvú čisto vedeckú plavbu anglického námorného plavidla. Nanešťastie sa objavili problémy s nekázňou v súvislosti s otázkami Halleyho spôsobilosti veliť lodi. Halley vrátil loď do Anglicka, aby v júli 1699 viedol konanie proti dôstojníkom. Výsledkom bolo mierne pokarhanie jeho mužov a nespokojnosť Halleyho, ktorý mal pocit, že súd bol príliš zhovievavý. Halley potom dostal dočasné poverenie ako kapitán kráľovského námorníctva, 24. augusta 1699 znovu zaradil Paramour do služby a v septembri 1699 opäť vyplával, aby uskutočnil rozsiahle pozorovania podmienok zemského magnetizmu. Túto úlohu splnil počas druhej plavby po Atlantiku, ktorá trvala do 6. septembra 1700 a trvala od 52. stupňa severnej zemepisnej šírky po 52. stupeň južnej zemepisnej šírky. Výsledky boli publikované v knihe General Chart of the Variation of the Compass (1701). Bola to prvá takáto mapa, ktorá bola publikovaná, a prvá, na ktorej sa objavili izogonické alebo Halleyove čiary. Použitie takýchto čiar inšpirovalo neskoršie myšlienky, ako napríklad izotermy Alexandra von Humboldta v jeho mapách. V roku 1701 Halley uskutočnil tretiu a poslednú plavbu na lodi Paramour s cieľom preskúmať príliv a odliv v Lamanšskom prielive. V roku 1702 ho kráľovná Anna vyslala na diplomatické misie k iným európskym predstaviteľom.

V predslove k zbierke Awnshamových a Johnových ciest a cestopisov (1704), ktorý údajne napísal John Locke alebo Halley, sa takéto výpravy hodnotia ako súčasť veľkého rozšírenia európskeho poznania sveta:

Čím bola kozmografia pred týmito objavmi, než nedokonalým fragmentom vedy, ktorý si sotva zaslúži tak dobré meno? Keď celý známy svet tvorila len Európa, malá časť Afriky a menšia časť Ázie, takže nikto nikdy nevidel ani nepočul ani o jednej šestine tejto zemegule. Ľudská nevedomosť v tomto smere bola taká veľká, že vzdelaní ľudia pochybovali o tom, že je okrúhla, a iní si predstavovali, že všetko, čo nepoznajú, je pusté a neobývateľné. Ale teraz sa geografia a hydrografia zdokonalili vďaka námahe mnohých moreplavcov a cestovateľov, ktorí sa plavili a cestovali okolo nej, aby ukázali, ako sa tu ukázalo, že nie je neobývateľná, iba ak zamrznuté polárne oblasti, a navštívili všetky ostatné krajiny, hoci nikdy nie tak vzdialené, ktoré našli dobre obývané a väčšinu z nich bohaté a rozkošné. Astronómia získala mnoho súhvezdí, ktoré nikdy predtým nevidela. Prírodné a mravné dejiny sú ozdobené najprínosnejším prírastkom toľkých tisícok rastlín, aké nikdy predtým nepoznali, toľkých drog a korenín, takej rozmanitosti zvierat, vtákov a rýb, takých vzácností v nerastoch, horách a vodách, takej nevyspytateľnej rozmanitosti podnebí a ľudí a v nich farieb pleti, temperamentu, zvykov, mravov, politiky a náboženstiev…. Na záver možno povedať, že ríša Európy sa v súčasnosti rozprestiera až na samý okraj zeme, kde má niekoľko jej národov dobyté územia a kolónie. Tieto a mnohé ďalšie výhody plynú z práce tých, ktorí sa vystavujú nebezpečenstvám obrovského oceánu a neznámych národov, ktoré tí, čo sedia doma, hojne získavajú v každom druhu: a vzťah jedného cestovateľa je podnetom pre ďalšieho, aby ho napodobnil, zatiaľ čo zvyšok ľudstva vo svojich účtoch bez pohnutia nohy obchádza zem a moria, navštevuje všetky krajiny a konverzuje so všetkými národmi.

Život akademika

V novembri 1703 bol Halley vymenovaný za Savilovho profesora geometrie na Oxfordskej univerzite, keďže jeho teologickí nepriatelia John Tillotson a biskup Stillingfleet zomreli. V roku 1705, uplatňujúc metódy historickej astronómie, publikoval prácu Astronomiae cometicae synopsis (v nej vyjadril svoje presvedčenie, že pozorovania komét z rokov 1456, 1531, 1607 a 1682 boli pozorovania tej istej kométy a že sa vráti v roku 1758. Halley sa návratu kométy nedožil, ale keď sa tak stalo, kométa sa stala všeobecne známa ako Halleyova kométa.

Do roku 1706 sa Halley naučil arabsky a dokončil preklad kníh V-VII Apollóniovej Koniky, ktorý začal Edward Bernard, z kópií nájdených v Leidene a Bodleovej knižnici v Oxforde. Dokončil aj nový preklad prvých štyroch kníh z gréckeho originálu, ktorý začal písať zosnulý David Gregory. Spolu s vlastnou rekonštrukciou VIII. knihy ich uverejnil v prvom úplnom latinskom vydaní v roku 1710. V tom istom roku získal v Oxforde čestný titul doktora práv.

V roku 1716 Halley navrhol veľmi presné meranie vzdialenosti medzi Zemou a Slnkom pomocou merania času prechodu Venuše. Postupoval pritom podľa metódy, ktorú opísal James Gregory v knihe Optica Promota (v ktorej je opísaná aj konštrukcia gregoriánskeho ďalekohľadu). Dá sa predpokladať, že Halley túto knihu vlastnil a čítal, keďže gregoriánska konštrukcia bola hlavnou konštrukciou ďalekohľadu používanou v astronómii v Halleyho dobe. Nie je Halleyho zásluhou, že v tejto veci neuznal Gregorovu prioritu. V rokoch 1717 – 18 objavil vlastný pohyb „stálych“ hviezd (publikoval ho v roku 1718) porovnaním svojich astrometrických meraní s meraniami uvedenými v Ptolemaiovom Almageste. Arktúr a Sírius sa výrazne posunuli, pričom Arktúr sa za 1800 rokov posunul o 30 oblúkových minút (približne priemer Mesiaca) na juh.

V roku 1720 sa Halley spolu so svojím priateľom antikvárom Williamom Stukeleym zúčastnil na prvom pokuse o vedecké datovanie Stonehenge. Stukeley a Halley predpokladali, že pamiatka bola postavená pomocou magnetického kompasu, a pokúsili sa vypočítať zistenú odchýlku, pričom zaviedli korekcie z existujúcich magnetických záznamov, a navrhli tri dátumy (460 pred n. l., 220 n. l. a 920 n. l.), z ktorých bol prijatý ten najskorší. Tieto dátumy sa mýlili o tisíce rokov, ale myšlienka, že na datovanie starovekých pamiatok možno použiť vedecké metódy, bola vo svojej dobe revolučná.

Halley v roku 1720 nahradil Johna Flamsteeda vo funkcii kráľovského astronóma, ktorú zastával až do svojej smrti v roku 1742 vo veku 85 rokov. Bol pochovaný na cintoríne starého kostola svätej Margarety v Lee (ktorý bol medzičasom prestavaný) na adrese Lee Terrace, Blackheath. Bol pochovaný v tej istej hrobke ako kráľovský astronóm John Pond; neoznačený hrob kráľovského astronóma Nathaniela Blissa sa nachádza neďaleko. Jeho pôvodný náhrobný kameň preniesla admiralita, keď bol pôvodný kostol v Lee zbúraný a znovu postavený – dnes ho možno vidieť na južnej stene Camera Obscura v Kráľovskom observatóriu v Greenwichi. Jeho označený hrob možno vidieť v kostole svätej Margarety na Lee Terrace.

Napriek pretrvávajúcej mylnej predstave, že Halley dostal rytiersky titul, nie je to pravda. Túto myšlienku možno vystopovať v amerických astronomických textoch, ako napríklad v knihe Williama Augusta Nortona An Elementary Treatise on Astronomy z roku 1839, pravdepodobne kvôli Halleyho kráľovskému povolaniu a spojeniu so Sirom Isaacom Newtonom.

Halley sa v roku 1682 oženil s Mary Tookeovou a usadil sa v Islingtone. Manželia mali tri deti.

Existujú tri výslovnosti priezviska Halley. Najčastejšie sa vyskytuje vo Veľkej Británii, a to

Pokiaľ ide o jeho krstné meno, hoci je písanie „Edmund“ pomerne bežné, podľa článku z roku 1902 sám Halley používal „Edmond“, hoci článok International Comet Quarterly z roku 2007 to spochybňuje a uvádza, že vo svojich publikovaných prácach použil „Edmund“ 22-krát a „Edmond“ len 3-krát, pričom používal aj niekoľko ďalších variantov, napríklad latinizované „Edmundus“. Veľká časť diskusií vyplýva zo skutočnosti, že v Halleyho dobe ešte neboli anglické pravopisné zvyklosti štandardizované, a tak on sám používal viacero pravopisných tvarov.

Zdroje

Zdroje

1. Edmond Halley
2. Edmund Halley
3. ^ a b This date is by Halley’s own account, but is otherwise unconfirmed.[5]
4. ^ a b This was perhaps the first astronomical mystery solved using Newton’s laws by a scientist other than Newton.[53]
5. ^ He wrote as late as 1716 in hopes of a future expedition to make these observations.[18]
6. ^ This contribution caused Flamsteed to nickname Halley „the southern Tycho“.[23] Tycho had catalogued the stars observed by Johannes Hevelius.[24]
7. ^ For his payment, he was given 75 unsold copies of the Society’s unsuccessful book The History of Fish, which it had depleted its funds on.[27]
8. Ces dates correspondent au calendrier julien, utilisé en Grande-Bretagne jusqu’en 1752, qui vit aussi le changement de début d’année du 25 mars au 1er janvier. Dans le calendrier grégorien, ces dates correspondent au 8 novembre 1656 et au 25 janvier 1743. (voir Michel Toulmonde, Les dates de Newton dans l’Astronomie, Février 2007).
9. G.J. Babu and E.D. Feigelson: Astrostatistics. 1996 Chapman and Hall.
10. Математическая генеалогия (англ.) — 1997.