Gdański wyścig z czasem

Gwiazdy są tak odległe, że widzimy je na niebie takimi, jakie były setki i tysiące lat temu.

Zaćmienie Słońca w Gdańsku 28.07.1851 r. Autor: Schutze, z książki Astronomie Karla von Littrowa z 1878 r.

Stąd zajmowanie się astronomią, można porównać do dalekich  podróży w czasie, które odbywamy mimowolnie, za każdym razem, gdy wpatrujemy się w rozgwieżdżone niebo. Zgłębianie astronomii, to również dobry powód, aby przyjrzeć się własnej, mniej odległej historii, jako że zdobycze astronomii są  często związane z przełomowymi osiągnięciami w  innych, nawet bardzo odległych tematycznie dziedzinach.

4 sierpnia 1851 roku,  zawitał do  Gdańska odkrywca Neptuna, Johann Gottfried Galle. Swoje kroki skierował na ulicę Karpią, do siedziby Królewskiej Szkoły Nawigacyjnej, która od 1826 roku zajmowała budynek przy ujściu Kanału Raduni do Motławy. Budynek, w którym pod okiem doświadczonych oficerów marynarki, szkolono przyszłych kapitanów floty bałtyckiej, dopełniała wieżyczka obserwatorium astronomicznego. Najwięcej czasu spędzano tu na nauce matematyki, nawigacji, geografii i astronomii. Jednocześnie nauczyciele prowadzili własne badania naukowe. Ledwie dwa dni wcześniej, skończyli  publikację, która miała ukazać się w renomowanym Astronomische Nachrichten. Praca zawierała wyniki obserwacji całkowitego zaćmienia Słońca z 28 lipca 1851 roku, przeprowadzonych w szkole z rozmachem. Dyrektor szkoły Michael Albrecht,  nauczyciel Schutz oraz aspirant Schroder stali tego dnia na tarasie szkoły przy lunetach Fraunhohera, powiększających odpowiednio 51, 60 i 22 razy. Tuż obok aspirant Reinbrecht zajął pozycję przy kole deklinacyjnym von Pistora, wyposażonym w lunetkę powiększającą 14 razy, a listę obserwatorów zamykał nauczyciel Domke z dialityczną lunetą Plossla powiększającą 54 razy. Każdy z nich uchwycił przy pomocy teleskopu początek i koniec charakterystycznych faz zaćmienia i niezależnie od pozostałych odnotował czas ich wystąpienia, polegając na wskazaniach zegara wahadłowego von Tiede.

Królewska Szkoła Nawigacyjna przy ul. Karpiej, około 1845, litografia Hermana Porscha i Juliusa Gottheila

Zebrane pomiary miały posłużyć do dokładnego wyznaczenia długości geograficznej Gdańska. Planowano wykorzystać zaawansowany aparat matematyczny, dzięki któremu z dużą dokładnością można przewidzieć przebieg zaćmienia. Było to główne zadanie postawione przed Szkołą Nawigacyjną, gdy inni obserwatorzy,  w pasie od Rozewia do Kętrzyna, bardziej skupiali się nad dojrzeniem tajemniczych struktur u podnóża słonecznej korony, których spodziewano się w maksymalnej fazie. Wśród nich  był właśnie Johann Galle, członek ekspedycji do Prus Wschodnich, zorganizowanej przez obserwatorium berlińskie. Przybył do Gdańska siedem dni po zaćmieniu, ale jego wizyta w mieście miała ten sam cel co gdańskie obserwacje – wyznaczenie długości geograficznej Szkoły Nawigacyjnej. Astronom nie przegapił zaćmienia,  obserwował je we Fromborku, a w Gdańsku pojawił się niejako przy okazji, będąc już w drodze powrotnej do Berlina. Planował  wyznaczyć położenie szkoły w zupełnie inny, w teorii najprostszy sposób, ale w ówczesnej praktyce, bardzo zawodny, bo wymagający szybkiego i wygodnego transportu. Niestety im dalej od Berlina, tym  o takowy było trudniej.

Z lewej Michael Friedrich Albrecht (1811 – 1883) dyrektor gdańskiej Królewskiej Szkoły Nawigacyjnej. Z prawej Johann Gotfried Galle (1812 – 1910) odkrywca Neptuna, późniejszy dyrektor Obserwatorium Wrocławskiego.

Galle miał ze sobą dwa chronometry skrzynkowe Kessel nr 1291 i  Tiede nr 29. Przed wyjazdem z Berlina nastawił ich delikatne mechanizmy, aby wskazywały berliński czas słoneczny. Musiał tak zaplanować trasę, aby jak najmniej naruszone, przechowywały czas berliński podczas całej, długiej i wymagającej podróży do Prus Wschodnich. Kontrolował ich chody we Fromborku, w Szczecinie, Pilawie i Królewcu, aby w końcu móc porównać je ze wspomnianym już  zegarem Szkoły Nawigacyjnej, wybijającym średni czas słoneczny Gdańska.  Wówczas długość geograficzną wyrażano w jednostkach miary czasu – w godzinach, minutach i sekundach, od zera do 24 godzin. Różnica wskazań zegarów oznaczała w teorii różnicę długości geograficznych Berlina i Gdańska.  Wtedy jeszcze za początek miary długości  przyjmowano arbitralnie któreś z dużych obserwatoriów, posiadających własną służbę czasu – najczęściej Paryż, Greenwich lub właśnie Berlin, gdzie w  1835 roku oddano do użytku nowe obserwatorium.  Przechowywanie czasu berlińskiego daleko poza Berlinem, nie miało za bardzo praktycznego  zastosowania.  Przez prawie cały XIX w. zegary wskazywały średni miejscowy czas słoneczny. Stąd, inaczej niż nasz bohater, wszyscy podróżni byli zmuszeni  przestawiać wskazówki swoich zegarków przemieszczając się z jednej miejscowości do drugiej.  Dopiero od 1884 roku zaczęto ujednolicać czas, wprowadzając strefy czasowe, czas uniwersalny Greenwich i jeden południk zerowy.  Zostało to wymuszone przez postępującą globalizację, a w szczególności przez szybki rozwój transportu, rozbudowę sieci kolei żelaznych i parowców  oraz wynalezienie telegrafu. Będąc w trasie, Galle skorzystał ze  wszystkich wymienionych wynalazków, choć jeszcze nie wszystkie dotarły do samego  Gdańska i na teren ówczesnych Prus Wschodnich.

Chronometr skrzynkowy Kessela z ok. 1840 roku.

Astronom opisał swoją podróż w  obszernym sprawozdaniu dla Królewskiej Akademii Nauk w Berlinie. Stąd wiemy, że wyruszył 19 lipca pociągiem z Berlina do Szczecina, by przesiąść się na  parowiec obsługujący drogę wodną Szczecin – Królewiec, którym dopłynął do Pilawy. Tam czekała go przesiadka na kolejny parowiec, pływający po Zalewie Wiślanym na linii Elbląg – Królewiec, który miał go  zabrać do Fromborka. W mieście Kopernika zameldował się 22 lipca i spędził w nim osiem dni. Więcej szczegółów na temat samych środków transportu znajdziemy sięgając chociażby do ówczesnej prasy codziennej. W „Königlich privilegirte Berlinische Zeitung (…)”,  najstarszej berlińskiej  gazecie, w dziale ekonomiczno-reklamowym pierwszego, majowego numeru z 1851 roku, można przeczytać, że  10. 20. i 30. dnia każdego miesiąca, o szóstej rano wypływa ze Szczecina do Królewca parowiec „Konigsberg”, należący do firmy przewozowej Hermanna Schulze. Bardzo prawdopodobne, że to właśnie na ten statek chciał zdążyć Galle, skoro wyruszył do Szczecina przeddzień jego porannego wyjścia z portu,  zaplanowanego na 20 lipca 1851 roku.

Wycinek z rubryki z ogłoszeniami z Königlich privilegirte Berlinische Zeitung von Staats und gelehrten Sachen z 1 maja 1851 roku

Nad Zalewem Wiślanym Galle pojawił się dwa dni później, we wtorek, co jest istotne, bo w sezonie wakacyjnym, na pewno łatwiej  było złapać transport w środku tygodnia. Bardzo ciasno zrobiło się nad Zalewem w pierwszy weekend po zaćmieniu Słońca. W Neuer Elbinger Anzeiger z 2 sierpnia przeczytamy, że  w sobotę w elbląskim porcie tłum pasażerów chcących wejść na pokład wycieczkowca James Watt, płynącego do Królewca, był tak duży, że na brzegu musieli zostać pruski minister finansów  Rudolf Rade i prezydent okręgu gdańskiego prowincji Prusy Zachodnie Robert von Blumenthal. W Królewcu przebywał wówczas Fryderyk Wilhelm IV, który również skorzystał z okazji do podróży po Prusach Wschodnich.

Zaproszenie na rejs parowcem wycieczkowym James Watt z Neuer Elbinger Anzeiger. Z innych rubryk tej gazety dowiemy się, że latem rejsy cieszyły się  bardzo dużym powodzeniem.

W tym samym wydaniu Neuer Elbinger Anzeiger miejscowa policja informuje, że 5 sierpnia w drodze powrotnej ze stolicy prowincji królewski orszak będzie przejeżdżał przez Elbląg. Galle pokonał tę trasę dzień wcześniej, podróżując dyliżansem pocztowym. Trasa  odpowiednia dla króla, okazała się jednak zbyt wymagająca dla jednego z chronometrów, który według jego słów, doznał nagłego przyśpieszenia o 20 sekund, właśnie gdzieś między Królewcem a Gdańskiem. Gallemu towarzyszyli na tym  odcinku trzej inni astronomowie, wracający z Królewca. W tamtejszym obserwatorium, w jeszcze większym gronie, na gorąco omówiono pierwsze wyniki obserwacji zaćmienia. Byli to Franz Friedrich Ernst Brunnow, oddelegowany wraz ze starszym kolegą z Berlina, Jacob Philips Wolfers, który z własnej inicjatywy przyłączył się do nich w Berlinie, aby wspólnie obserwować zaćmienie we Fromborku oraz Heinrich Louis  d’Arrest, astronom z Lipska, który w 1846 roku, jeszcze podczas studiów w Berlinie, wspólnie z Gallem odkrył Neptuna. D’Arrest obserwował zaćmienie w Królewcu, gdzie był świadkiem kolejnej, wielkiej chwili w astronomii. To właśnie 28 lipca 1851 roku w tamtejszym obserwatorium, Julius Berkowski wykonał pierwszą udaną fotografię całkowicie zaćmionego Słońca.

Z lewej Franz Brunnow (1821-1891), z prawej Heinrich d’Arrest (1822-1875). Współpracownicy Gallego z czasów berlińskich i towarzysze w podróży po Prusach Wschodnich w 1851 roku.

W Malborku się rozdzielili. D’Arrest i Wolfers kontynuowali podróż przez Tczew do Bydgoszczy i stamtąd, już bez dłuższych przystanków, dotarli koleją do Berlina. Natomiast Galle i Brunnow zatrzymali się jeszcze na jeden dzień w Gdańsku. W Szkole Nawigacyjnej, oprócz porównania chodu chronometrów, uzyskali od dyrektora Albrechta szczegółowe informacje na temat wcześniejszych prób wyznaczenia szerokości geograficznej. Ostatnią z nich przeprowadził wspomniany już nauczyciel szkoły Johann Friedrich Domke, bazując na własnych  obserwacjach częściowego zaćmienia Słońca z 1842 roku.  Jego obliczenia dawały  21min1.5sek na wschód od Berlina, co zdecydowanie odbiegało od  wartości 21min9.5sek otrzymanej w 1840 roku przez wybitnego teoretyka, Petera Hansena, dyrektora obserwatorium w Seebergu. Hansen w swojej pracy użył obserwacji zakryć gwiazd przez Księżyc,  dostępnych w literaturze.

Okazała kamienica nad Motławą, od 1845 roku siedziba Gdańskiego Towarzystwa Przyrodniczego. Tu w 1847 roku, kiedy zamontowano na szczycie charakterystyczną kopułę obserwatoriu, Johann Carl Schultz

Warto wspomnieć o jeszcze jednym wydarzeniu, które połączyło Hansena, astronoma z odległej Turyngii, z Gdańskiem. W marcu 1851 roku, Jean Foucault po raz pierwszy zademonstrował paryskiej publiczności słynny eksperyment z wahadłem, który dowodził istnienie ruchu obrotowego Ziemi. Gdy informacja o tym dotarła do Gdańska, dyrektor  tutejszego Towarzystwa Przyrodniczego  Karl Theodor Anger, postanowił wykonać identyczny eksperyment. Jednocześnie, wraz z sekretarzem Hartwigiem, ogłosili konkurs na najlepsze wytłumaczenie dziwnego ruchu wahadła. Wygrał właśnie Hansen, w nagrodę dostał od Towarzystwa 60 złotych fryderyków (Friedrichsdor). W tym samym czasie Galle miał rozstrzygnąć, która  wartość długości geograficznej, czy ta wyznaczona przez Domke, czy przez Hansena, była bliższa Szkole Nawigacyjnej.  Mógł oczekiwać, że w  drodze powrotnej z Gdańska do Berlina będzie miał więcej szczęścia, zwłaszcza,  że na dniach pojawiły się nowe, bardzo sprzyjające warunki dla podróżowania.

Mapa pierwszych linii kolejowych, łączących Berlin z Królewcem, oraz odnoga  w stronę Gdańska.

13 lipca 1851 roku pierwszy pociąg przejechał mostem nad Brdą w Bydgoszczy, a 25 lipca król Fryderyk Wilhelm IV uroczyście otworzył cały odcinek Kolei Wschodniej między Krzyżem i Bydgoszczą. Dwa dni później pojawił się w Tczewie, aby wmurować kamień węgielny pod budowę mostu na Wiśle. Był to symboliczny początek prac nad najtrudniejszym odcinkiem linii kolejowej, która miała w przyszłości połączyć Berlin z Królewcem. 28 lipca władca był już w Rzucewie,  małej wsi nad Zatoką Pucką z okazałym pałacem. Nie wiadomo, żeby miał coś tam otworzyć. Razem ze wspomnianym już  Angerem oddał się obserwacjom całkowicie zaćmionego Słońca.  Główny szlak kolejowy omijał  Gdańsk trochę na życzenie samych mieszkańców. Wielu z nich obawiało się, że nowy  środek transportu zaszkodzi lokalnym interesom, łamiąc istniejący monopol poczty na transport ludzi i towarów. Z drugiej strony, linia o strategicznym znaczeniu musiała przebiegać  jak najdalej od granicy Rosją, dlatego przekroczenie Wisły zaplanowano w nieodległym Tczewie. W 1851 roku, dla podróżnych nie miało to jeszcze dużego znaczenia. Galle chcąc skorzystać z pociągu do Berlina, najpierw musiał dostać się dyliżansem z Gdańska do  Bydgoszczy. W Krzyżu nowiutka linia kolejowa kończyła się tuż za skrzyżowaniem z powstałą trzy lata wcześniej koleją Stargardzko – Poznańską. Dzięki temu możliwa była dalsza podróż w kierunku Szczecina i dalej do Berlina najstarszym śladem drogi żelaznej na Pomorzu. Bezpośrednie połączenie przez Kostrzyn, którego budowę odkładano z powodu oszczędności, powstało dopiero w 1867 roku.

Dworzec kolejowy w Nakle nad Notecią, na trasie Kolei Wschodniej, 30 km na zachód od Bydgoszczy, 1851

6 sierpnia 1851 roku  Galle i Brunnow wrócili koleją do Berlina. Dokładnie rok później, król otworzył kolejny odcinek trasy z Bydgoszczy do Tczewa, wraz z odnogą do Gdańska. Równolegle powstawała linia po drugiej stronie Wisły. Pierwszy pociąg pokonał trasę z Malborka do Braniewa 19 października 1852 roku. Tory przedłużono do Królewca w 1853 roku, ale cały szlak z Berlina do Królewca stał się drożny dopiero w 1857 roku, po wybudowaniu mostów w Tczewie i Malborku. Przez pięć lat podróżni musieli przesiadać się na krótkim odcinku między Wisłą i  Nogatem do dyliżansów. W chwili oddania do użytku, most na Wiśle był najdłuższym tego typu obiektem inżynieryjnym w Europie.

Most na Wiśle w Tczewie, rysunek i litografia Julius Greth, ok. 1860

Łączność między stacjami Kolei Wschodniej została w istotny sposób ułatwiona, bo obok torów od razu rozciągano  linię telegrafu elektrycznego.  Jeszcze trzy lata wcześniej, podczas budowy nitki poznańskiej, zastosowano telegraf optyczny, który miał tę wadę, że nie nadawał się do prowadzenia ruchu pociągów w nocy. Na jednym końcu była luneta, a na drugim chorągiewki, ewentualnie balony na gorące powietrze, które służyły do przekazywania wiadomości. Galle podróżując pociągiem na tej trasie nie miał już okazji zobaczyć nastawniczego, trzymającego w ręce dobrze znany  instrument. Już na początku 1851 roku linia Stargardzko – Poznańska została  zmodernizowana i także wzdłuż niej poprowadzono drut telegrafu. Wraz z oddaniem całej trasy Kolei Wschodniej w  1857 roku, telegraf elektryczny połączył Królewiec z resztą kraju. Centrala znajdowała się w Berlinie, ale to dzięki telegraficznemu połączeniu Królewca z Gdańskiem, można było wyznaczyć długość geograficzną Gdańska z nieosiągalną do tej pory dokładnością.

Sieć linii telegraficznych w 1858 roku.

Galle zakończył opracowywanie  danych  w grudniu 1851 roku, gdy był już dyrektorem obserwatorium we Wrocławiu. W  Astronomische Nachrichten ukazały się wyniki jego obliczeń, w tym dwie długości z obu chronometrów,   równe  21min3.72sek oraz 21min4.67sek.  Wartości te wypadały pomiędzy wcześniejsze wyznaczenia, z lekkim wskazaniem na pana Domke.  Po zaćmieniu pojawiła się jeszcze jedna praca, która nieco rozjaśniła obraz.  August Ludwig Busch, dyrektor obserwatorium w Królewcu obserwował zaćmienie z Rozewia. Tak jak Galle, zabrał ze sobą  dwa chronometry, dzięki czemu wyznaczył długość szkoły względem obserwatorium w Królewcu, a potem względem Berlina. Ta sama, prosta metoda dała nieco mniejszą wartość – 21min1.87sek. Wyglądało na to, że Galle i Busch wycisnęli z chronometrów maksimum możliwości, a dokładniejszy wynik mogło dać już tylko zastosowanie telegrafu.

Obserwatorium w Królewcu, założone w 1813 roku.

W 1857 roku, obserwatorium w Królewcu zostało podpięte do pobliskiej linii telegrafu, łączącej miejskie biuro telegraficzne z  Pilawą. Zrezygnowano z bezpośredniego połączenia z biurem, ponieważ wiązałoby się z koniecznością przełożenia drutu przez Pregołę, co podniosłoby znacznie koszty inwestycji. Dyrektor obserwatorium, Moritz Ludwig Georg Wichmann, zorganizowałj aparaturę do przekazywania uderzeń zegara wahadłowego oraz odbierania sygnałów czasu z innych stacji.  Eksperymenty z telegrafem rozpoczęto od porównania sygnałów z obserwatorium berlińskim. Wyniki były bardzo zadowalające, więc wypatrywano okazji, aby wykorzystać nową technikę na innych liniach. W sierpniu 1858 roku, wyjechał do Gdańska 25-letni student królewieckiego uniwersytetu, Friedrich Ernst Kayser.  W rodzinnych stronach spędził kilka tygodni, podreperował zdrowie oraz dał się przekonać do udziału w eksperymencie z telegrafem. Odpowiadał za jego prawidłowy przebieg po stronie gdańskiej, gdzie trzeba było nieco więcej logistyki niż w Królewcu. Sygnałów z Gdańska można było nasłuchiwać bezpośrednio w sali południkowej królewieckiego obserwatorium, gdzie był główny zegar wahadłowy Kessela oraz w gabinecie  dyrektora przy chronometrze Mustona. Na drugim końcu było gdańskie biuro telegraficzne, do którego należało jeszcze przenieść czas wybijany przez główny zegar Szkoły Nawigacyjnej. Placówka na Karpiowej nie miała bezpośredniego połączenia z siecią telegrafu. Brakowało mniej niż kilometr drutu, aby skończyć z targaniem chronometrów.

Królewska Szkoła Nawigacyjna w 1900 roku

Dyrektor szkoły Albrecht udostępnił niezbędne instrumenty oraz oddelegował do pomocy trzech nauczycieli.  Panowie Domke, Ratzke i Reinbrecht mieli razem z  Kayserem zaopiekować się dwoma chronometrami skrzynkowymi Kessela  (1267 i 1299) oraz  jednym  Tiede nr 58. Królewska Dyrekcja Telegrafów wydała zgodę na skorzystanie z przewodów 8 i 10 września wieczorem oraz 12 września rano.   W dniu eksperymentu, naczelny inspektor królewieckiego biura telegraficznego pan Post poinformował swojego odpowiednika  po stronie gdańskiej pana Lange o zbliżających się próbach.  Bateria po zewnętrznej ścianie obserwatorium w Królewcu okazała się na tyle mocna, aby przesłać sygnał wahadła do biura w Królewcu i od razu wzbudzić przekaźnik przekierowujący go do biura w Gdańsku. Nadawanie sygnałów czasu było poprzedzone przeniesieniem z dużą ostrożnością – ze Szkoły Nawigacyjnej do biura – trzech chronometrów.  Żaden z nich nie wykazał mierzalnej zmiany tempa i można było kontynuować. Pracowano zgodnie ze schematem,  który pozwalał wyznaczyć różnice czasu z  dokładnością, jakby zegary znajdowały się obok siebie. Najpierw z Królewca o umówionej godzinie, nadano dwa zestawy po 10 sygnałów, aby wstępnie wyznaczyć różnice czasu, z dokładnością 0,1 sekundy. Następnie przez 12 minut, wybijano sygnał co dwie sekundy, aby uzyskać większą dokładność, już daleko poza możliwościami ludzkich zmysłów. Zastosowano metodę koincydencji. Operator w Gdańsku wyczekiwał momentu, gdy sygnały telegrafu będą zbieżne z uderzeniami chronometru. Musiał ocenić w której sekundzie nastąpiła koincydencja i czekać na następną.   Dokładnie ten sam sprytny trik ze zbieżnością podziałek wykorzystuje się  w noniuszu suwmiarki. W przypadku telegrafu i chronometru wystarczyło pięć koincydencji i role się odwracały. Można było zacząć nadawanie sygnału z Gdańska do Królewca, według identycznego schematu.

Kamienice przy ul. Długiej w Gdańsku w 1858 roku. Z prawej strony mieściły się biura Poczty Głównej. Wkrótce to  miejsce uległo radykalnym przeobrażeniom. Wyrosła nowa siedziba poczty, a z krajobrazu ulicy zniknęły charakterystyczne dla Gdańska przedproża.

Eksperyment przebiegł bez niespodzianek, przez kilka  dni z rzędu dopisała również pogoda i astronomowie, w oparciu o obserwacje gwiazd, mogli wprowadzić drobne poprawki do czasów wskazywanych przez zegary. Zwiększyło to jeszcze bardziej dokładność wyznaczenia długości geograficznej szkoły, która ich zdaniem ostatecznie przyjęła wartość 21min4.3sek.  Kayser w swojej pracy podsumował wszystkie wcześniejsze próby wyznaczenia długości, korzystając nawet z najstarszych pomiarów z dawnego obserwatorium na Biskupiej Górze. Pod koniec jego publikacji dowiemy się, że to właśnie Galle stosując starą metodę i nie oszczędzając za bardzo swoich chronometrów, podał w zasadzie ten sam wynik, który on uzyskał przy pomocy telegrafu.  Kayserowi niedługo potem zaproponowano stanowisko asystenta w obserwatorium w Królewcu. On jednak wolał wrócić do Gdańska, gdzie szybko stał  się jedną z większych osobistości życia naukowego drugiej połowy XIX wieku. W 1894 roku otrzymał tytuł doktora honoris causa Uniwersytetu Wrocławskiego, a Galle już od 43 lat był dyrektorem i żywą legendą  tamtejszego obserwatorium.

dr Ernest Świerczyński

tata-astronom.pl

Dodaj opinię lub komentarz.