Dwieście lat historii krakowskiego obserwatorium astronomicznego
Historia OAUJ autorstwa Jana Mietelskiego. Artykuł ten ukazał się pierwotnie w czasopiśmie "Zeszyty naukowe Uniwersytetu Jagiellonskiego" MCXIX, w 1993 r.
Spis treści
- Wstęp
- Działania przygotowawcze do powołania Obserwatorium Krakowskiego
- Od otwarcia Obserwatorium przez J. Śniadeckiego do pierwszego kryzysu (1792-1824)
- Rozwój Obserwatorium pod rządami Weissego, Karlińskiego i Rudzkiego (1825-1916)
- Obserwatorium w czasach Dyrekcji T. Banachiewicza (1919-1954)
- Ogólna charakterystyka Krakowskiego Obserwatorium Astronomicznego od 1955 do 1999 roku
Wstęp
Spośród trzech najstarszych polskich obserwatoriów astronomicznych należących do uniwersytetów w Wilnie, Krakowie i Warszawie, Obserwatorium Uniwersytetu Krakowskiego może poszczycić się nieprzerwaną działalnością od roku założenia (1791-1792) do chwili obecnej.
Również w Krakowie zarejestrowano i zachowano najdłuższą w Polsce, nieprzerwaną serię obserwacji meteorologicznych. Początki placówki były jednak dość trudne. Idea założenia obserwatorium astronomicznego w Krakowie nie natrafiła w pierwszej połowie XVIII wieku na sprzyjające warunki. Znakomite tradycje astronomiczne Akademii Krakowskiej, sięgające XV wieku (por. H. Schedel, Liber Chronicarum, Nürnberg, 1493), odeszły już wówczas w zapomnienie. Co więcej, dalszy postęp astronomii nie był tam kontynuowany. Na Uniwersytecie Krakowskim nie przyjęto heliocentrycznej teorii Kopernika, najwybitniejszego ucznia tej uczelni, a program nauczania obejmujący wykłady astronomii według Ptolemeusza i Peuerbacha obowiązywał jeszcze do 1750 r. n.e. i później.
Działania przygotowawcze do powołania Obserwatorium Krakowskiego
Pierwszy ślad wskazujący na potrzebę utworzenia obserwatorium astronomicznego w Krakowie znajdujemy w memoriale ks. prof. J. Popiołka, sporządzonym w 1750 r. jako odpowiedź na deklarację biskupa Andrzeja S. Załuskiego, który postanowił ufundować katedrę matematyki i fizyki doświadczalnej na Akademii Krakowskiej. Kolejne kroki przygotowawcze zostały podjęte w latach 60. XVIII w. przez prof. Jakuba Niegowieckiego podczas jego kilkumiesięcznego wyjazdu naukowego do Obserwatorium Wiedeńskiego, którego dyrektorem był wówczas ks. prof. Maksymilian Hell; Niegowiecki zakupił tam również kilka niewielkich przyrządów obserwacyjnych dla przyszłego obserwatorium.
W wyniku pierwszego rozbioru Polski w 1772 r. warunki finansowe działalności Akademii Krakowskiej pogorszyły się, ale dwa wydarzenia historyczne: powstanie Komisji Edukacji Narodowej w Polsce i kasata Zakonu Jezuitów - oba w 1773 r. - miały wówczas, jak wiemy dziś, istotne i pozytywne znaczenie dla rozwoju obserwatorium astronomicznego w Krakowie.
Jan Śniadecki (1756-1830) rozpoczął studia na Akademii Krakowskiej w 1772 roku. W wieku 17 lat zdał maturę, a dwa lata później uzyskał stopnie magistra i doktora, po czym rozpoczął wykłady z algebry na Akademii Krakowskiej. Ks. Hugo Kołłątaj, który zainicjował wielką reformę systemu edukacyjnego w Polsce (w 1777 r.), planował powierzyć Śniadeckiemu stanowisko profesora matematyki na Akademii Krakowskiej. W związku z tym zaproponował mu, aby przed objęciem tego stanowiska studiował matematykę za granicą. Śniadecki studiował przez rok u Kästnera w Getyndze, gdzie jednocześnie pracował jako obserwator w tamtejszym obserwatorium. Następnie wyjechał przez Holandię do Paryża, gdzie przez półtora roku studiował matematykę u J. A. Cousina; i astronomię - u J. J. Lalande'a. Współpracował również z Ch. Messierem i utrzymywał bliskie kontakty z d'Alembertem. Dzięki pozytywnym opiniom tych francuskich uczonych Komisja Edukacji Narodowej powołała Śniadeckiego w 1781 r. na stanowisko profesora matematyki wyższej i astronomii w Szkole Głównej Koronnej ( ostatnia ówczesna nazwa Królestwa Polskiego), czyli w dawnej Akademii Krakowskiej. W kolejnym 1782 r. rektorem Szkoły został H. Kołłątaj, a Śniadecki został jej sekretarzem. Pierwszy wykład z astronomii w Krakowie Śniadecki zadedykował Mikołajowi Kopernikowi.
W 1783 roku w Krakowie rozpoczęto wstępne prace związane z założeniem ogrodu botanicznego.W miejscu przyszłego ogrodu znajdował się budynek z pierwszej połowy XVIII wieku należący wcześniej do Jezuitów. Budynek ten został przeznaczony, po adaptacji, na siedzibę przyszłego obserwatorium astronomicznego. Wstępne prace rozpoczęto w 1787 r.; Śniadecki wyjechał wówczas na kilka miesięcy do Anglii, gdzie odwiedził Greenwich, Oxford i Williama Herschela w jego obserwatorium w Slough. Podczas tej podróży Śniadecki ponownie na krótko odwiedził Paryż. Jego nieobecność w Krakowie spowodowała opóźnienie prac związanych z rozbudową. Po powrocie do Krakowa Śniadecki obserwował zaćmienie Słońca z 4 czerwca 1788 roku oraz zaćmienie Księżyca 28 kwietnia 1790 roku. Pierwszymi obserwacjami wykonanymi w nowym Obserwatorium były pomiary wysokości Słońca przeprowadzone w październiku 1791 roku. Oficjalne otwarcie Obserwatorium miało miejsce 1 maja 1792 roku.
Od otwarcia Obserwatorium przez J. Śniadeckiego do pierwszego kryzysu (1792-1824)
Początkowy program Obserwatorium obejmował obserwacje: pozycji Słońca i Księżyca, zaćmień satelitów Jowisza, przejść planet na tle tarczy słonecznej oraz zakryć gwiazd i planet przez Księżyc. Powyższe dane posłużyły następnie do wyznaczenia długości geograficznej, natomiast obserwacje wysokości Słońca, Księżyca i gwiazd w kulminacji oraz odległości zenitalnych gwiazd górujących w pobliżu zenitu posłużyły do wyznaczenia szerokości geograficznej. Obserwowano również położenia punktów równonocnych i przesileń. W programie służby czasu wyznaczano momenty tranzytów Słońca i gwiazd. Rejestrowano położenia planet w celu wprowadzenia poprawek do teorii ich ruchów i odpowiednich tablic. Śniadecki planował również obserwacje komet i gwiazd zmiennych. W tej ostatniej kwestii wyprzedzał swoją epokę.
Pierwszy wykaz instrumentów nowego Obserwatorium był raczej skromny. Były to: 2 mosiężne kwadranty (jeden z nich wykonany przez Caniveta w Paryżu, a drugi wykonany w Londynie przez Ramsdena), kilka małych refraktorów achromatycznych (tranzytowy wykonany przez Charité w Paryżu), 3 zegary wahadłowe (Lepaute'a, Sheltona i wykonany w Wiedniu zegar typu angielskiego), 2 małe reflektory (typu Newtona i Gregory'ego); był też zestaw instrumentów meteorologicznych i kilka globusów (astronomiczny, naziemny i sfera armilarna).
Pod zaborem austriackim Uniwersytet Krakowski uległ pewnej reorganizacji; jego nowa struktura wydziałów nawiązywała do struktury uniwersytetów austriackich, a jego autonomia została znacznie ograniczona przez skrajnie centralistyczny system państwa zaborczego. W tych nowych okolicznościach Śniadecki zdecydował się przejść na emeryturę, nie zaprzestał jednak aktywności obserwacyjnej i zgodził się nadzorować pierwsze kroki (do 1803 r.) swojego następcy, Józefa Leskiego, któremu pomagał Feliks Radwański, profesor mechaniki i hydrauliki. Rok później Leski wyjechał do Warszawy, a na stanowisko kierownika Obserwatorium Krakowskiego powołano, w krótkich odstępach czasu, Józefa Czecha, Wacława Voita i Franciszka Kodesza.
W 1808 r. stanowisko dyrektora Obserwatorium objął Johann Joseph Littrow; zmiana ta wydawała się dość pomyślna. Jednak tuż po kampanii napoleońskiej 1809 r. Littrow opuścił Kraków i w 1810 r. wyjechał do Kazania (Rosja). W 1811 r. Leski jako profesor astronomii powrócił do Krakowa po dwuletnich, paryskich studiach astronomicznych. Następnie zaczął wyposażać obserwatorium w nowe instrumenty, ale nie miał szczęścia do asystentów. Ostatecznie podał się do dymisji w 1824 roku.
Rozwój Obserwatorium pod rządami Weissego, Karlińskiego i Rudzkiego (1825-1916)
W kolejnym roku Maksymilian Weisse, wówczas asystent Littrowa w Wiedniu, wygrał konkurs rozpisany w Krakowie na stanowisko dyrektora Obserwatorium Astronomicznego i profesora astronomii na Uniwersytecie Krakowskim. Weisse wniósł znaczący wkład w powstanie i działalność Obserwatorium Krakowskiego. Rozpoczął pracę od wyznaczania orbit, następnie zakupił w Wiedniu koło południka i kilka innych przyrządów astrometrycznych - a także meteorologicznych. Zaczął też korzystać z przyrządów astronomicznych nabytych przez Leskiego. Program obserwacji astronomicznych został zmodyfikowany i rozszerzony. Zorganizowano również systematyczne obserwacje meteorologiczne i magnetyczne. Weisse opracował dwa strefowe katalogi astrometryczne (1846, 1863) na podstawie obserwacji Bessela wykonanych w Królewcu. Katalogi te cieszyły się dużym uznaniem aż do końca XIX wieku.
Weisse dwukrotnie dokonywał remontu budynku Obserwatorium Krakowskiego: w 1829 r. i w latach 1858-1859. Opuścił Kraków w 1861 r. z powodu problemów zdrowotnych, przeszedł na emeryturę w 1862 r. i zmarł w 1863 r. w Górnej Austrii. Jego następcą na stanowisku dyrektora Obserwatorium Krakowskiego został Franciszek Karliński, jego dawny asystent; Karliński powrócił do Krakowa w 1862 r. z Obserwatorium Praskiego i uzyskał tu także stanowisko profesora zwyczajnego astronomii i matematyki wyższej na Uniwersytecie. W tym czasie w Obserwatorium znajdowało się 96 instrumentów, 10 zegarów, 941 książek i 100 mebli. Pierwszym współpracownikiem Karlińskiego w Krakowie był Jan Kowalczyk, który wkrótce, w 1865 r., wyjechał z Krakowa do Obserwatorium Warszawskiego. Kolejnym był Daniel Wierzbicki, który współpracował z Karlińskim przez ponad 36 lat, aż do swojej śmierci w 1902 roku. Od 1877 r. Karliński zajmował w Obserwatorium trzecie stanowisko badawcze (asystenta), a jego przedłużenie musiało być każdorazowo uzasadniane co dwa lata. W ten sposób kilku polskich naukowców miało okazję postawić swoje pierwsze kroki właśnie tam.
Karliński był członkiem wielu towarzystw naukowych. Pod jego kierownictwem w Obserwatorium Krakowskim kontynuowano pozycyjne obserwacje astronomiczne oraz geomagnetyczne i geodezyjne. Wspomnijmy przy okazji, że Karliński, znając dobrze standardy obserwacji astrometrycznych, zaproponował kod cyfrowy, który później (1892) został zmodyfikowany przez A. Krügera i do dziś jest używany w komunikacji danych astrometrycznych przez Międzynarodową Unię Astronomiczną. Jednak główny wysiłek pracowników Obserwatorium został włożony w wykonanie i opracowanie centralnego punktu sieci stacji meteorologicznych i hydrologicznych działających w Galicji. Uzyskane wyniki zostały przesłane, po dokonaniu odpowiednich przekształceń, do Wiednia, Sankt Petersburga, Hamburga i Utrechtu.
W latach osiemdziesiątych XIX wieku w Obserwatorium Krakowskim pojawiła się nowa postać - Ludwik Antoni Birkenmajer, fizyk teoretyczny, zainteresowany także niektórymi problemami obliczeniowymi astronomii (orbity gwiazd podwójnych i satelitów planet) oraz geofizyki (kształt i grawitacja sferoidy ziemskiej, ziemskie pole magnetyczne i grawimetria). Birkenmajer prowadził również wykłady z historii matematyki i fizyki na Uniwersytecie Jagiellońskim. W późniejszych latach znany był jako wybitny kopernikanista. F. Karliński przeszedł na emeryturę w 1902 r. i zmarł w 1906 r. W 1902 r. nowym dyrektorem Obserwatorium i jednocześnie kierownikiem Katedry Astronomii i Geofizyki Matematycznej UJ został prof. Maurycy Pius Rudzki. Rudzki był wybitnym geofizykiem zajmującym się również astrofizyką teoretyczną. Po ukończeniu studiów matematycznych i geologicznych na uniwersytetach we Lwowie i Wiedniu był profesorem nadzwyczajnym na Uniwersytecie Odeskim. Uzyskał również tytuł magistra geografii na Uniwersytecie w Charkowie.
Rudzki planował budowę w Krakowie nowego obserwatorium astronomicznego poza granicami miasta i pięciokrotnie próbował zainicjować działania w tym kierunku. Jednak wszystkie te plany nie powiodły się z powodu wybuchu wojny w 1914 roku. Rudzkiemu udało się jedynie rozwinąć geofizyczną gałąź Obserwatorium. Założył tam stację sejsmologiczną opartą na dwóch sejsmografach Boscha z wahadłami poziomymi.
Wśród współpracowników Rudzkiego w Krakowie należy wymienić Lucjana Grabowskiego (późniejszego profesora geodezji na Politechnice Lwowskiej) oraz Władysława Dziewulskiego, wybitnego astronoma, późniejszego profesora Uniwersytetu Batorego w Wilnie i Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu.
Rudzki koncentrował się głównie na rozwoju badań geofizycznych i meteorologicznych, zgodnie ze swoimi zainteresowaniami naukowymi. Zaproponował m.in. nową metodę wyznaczania kształtu Ziemi z pomiarów grawimetrycznych wykonywanych w obszarach o złożonej konfiguracji pionowej. Napisał również kilka cennych prac krytycznych na temat struktury gwiazd i cyrkulacji atmosferycznej ciał niebieskich. Jego podręcznik „Fizyka Ziemi” (w języku polskim) (1909) został wydany w języku niemieckim jako „Physik der Erde” dwa lata później w Lipsku. Jego „Astronomia teoretyczna” (1914) jest przydatna do dziś. Trzeci podręcznik Rudzkiego, „Zasady meteorologii” (w języku polskim), został zredagowany po śmierci autora przez jego asystenta Krassowskiego w 1917 roku. Rudzki zmarł nagle na atak serca w lipcu 1916 roku. Po jego śmierci, w latach 1916-1919, kierownictwo Obserwatorium objął de facto W. Dziewulski, choć władze Uniwersytetu powierzyły je formalnie prof. M. Smoluchowskiemu, fizykowi, a po jego śmierci w 1917 r. - prof. K. Zórawskiemu, matematykowi.
Obserwatorium w czasach Dyrekcji T. Banachiewicza (1919-1954)
W 1919 r. stanowisko dyrektora Obserwatorium i katedrę astronomii objął prof. Tadeusz Banachiewicz (1882-1954). Banachiewicz ukończył studia astronomiczne na Uniwersytecie Warszawskim i tam też uzyskał w 1904 r. stopień bakałarza; następnie odbył dwa staże naukowe, jeden u K. Schwarzschilda w Getyndze, a drugi w Obserwatorium w Pułkowie (Rosja). W latach 1908-1909 Banachiewicz był młodszym asystentem w Obserwatorium Warszawskim; w 1910 r. zdał egzamin na stopień magistra astronomii na Uniwersytecie Moskiewskim. Następnie - do 1915 r. był asystentem w Obserwatorium Engelhardta w Kazaniu, gdzie przeprowadził znakomitą serię obserwacji heliometrycznych Księżyca. W latach 1915-1918 Banachiewicz był początkowo asystentem na Uniwersytecie w Dorpacie (obecnie Tartu), a następnie otrzymał stanowisko profesora nadzwyczajnego.
Jego 35-letnia działalność w Obserwatorium Krakowskim zaowocowała wieloma ciekawymi osiągnięciami. Doposażył Obserwatorium w większe instrumenty obserwacyjne, a pod jego kierownictwem stało się ono międzynarodowym centrum badań zaćmieniowych układów podwójnych i zaczęło wydawać własne efemerydy. Banachiewicz założył w 1925 roku czasopismo naukowe Acta Astronomica i był jego wydawcą w Krakowie aż do śmierci. Opublikował około 240 prac z zakresu astronomii, matematyki, mechaniki, geodezji i geofizyki; jego korespondencja naukowa zawiera około 15000 listów. W mechanice nieba można znaleźć metodę Banachiewicza-Olbersa wyznaczania orbit parabolicznych. Od 1925 roku Banachiewicz rozwijał rodzaj rachunku macierzowego, nazwanego przez niego rachunkiem krakowianowym. Krakowiany to macierze, które są mnożone „kolumna po kolumnie”, a ich algebra radykalnie różni się od algebry macierzy. Operacje na krakowianach zasadniczo ułatwiły arytmometryczne obliczenia astronomiczne, a także niektóre obliczenia teoretyczne. Dzięki nim Banachiewicz odkrył ogólne wzory wielokątów sferycznych, znacznie uprościł algorytm metody najmniejszych kwadratów i praktykę rozwiązywania układów równań liniowych. Rachunek krakowianowy znalazł liczne zastosowania w astronomii sferycznej, mechanice nieba, wyznaczaniu orbit, geodezji, a nawet w statyce konstrukcji budowlanych. Warto odnotować, że to właśnie w Obserwatorium Krakowskim wyznaczono pierwszą orbitę Plutona. Banachiewicz miał też w swoim dorobku naukowym wiele ciekawych pomysłów i praktycznych wdrożeń metod obserwacyjnych. Wymieńmy tu np. jego kamerę chronokinematograficzną (1927) do rejestracji zaćmień Słońca oraz metodę geodezyjnego zastosowania obserwacji pozycyjnych Księżyca do łączenia, ponad morzami, sieci triangulacji kontynentalnych. Banachiewicz był również pionierem radioastronomii w Polsce. W pewnym okresie pełnił funkcję wiceprezydenta Międzynarodowej Unii Astronomicznej i Bałtyckiej Komisji Geodezji, był też przewodniczącym Komisji 17 IAU (Ruch i Kształt Księżyca), posiadał trzy doktoraty honoris causa, był też członkiem wielu towarzystw naukowych. Z jego pracowni wywodziło się wielu polskich astronomów (J. Witkowski, J. Mergentaler, E. Rybka, K. Kordylewski i S. Piotrowski). W latach dwudziestych Banachiewicz założył ponadto stację Obserwatorium Krakowskiego na górze Lubomir pod Krakowem. Stacja ta została zniszczona przez wojska hitlerowskie w 1944 roku. W 1953 r. Banachiewicz pozyskał od administracji wojskowej Fort Skała, obecną siedzibę Obserwatorium Krakowskiego. Zmarł w 1954 roku.
Ogólna charakterystyka Krakowskiego Obserwatorium Astronomicznego od 1955 do 1999 roku
Po śmierci Banachiewicza Obserwatorium i Katedrę Astronomii przejął prof. Karol Kozieł, znany autorytet Międzynarodowej Unii Astronomicznej (IAU) w dziedzinie rotacji i kształtu Księżyca. Wyniki w tej materii, uzyskane w Krakowie w latach 60-tych, znalazły znacznie później potwierdzenie w wartościach tych samych parametrów wyznaczonych na bazie współczesnych danych zebranych przez sondy Lunar Orbiter oraz LLR (Lunar Laser Ranging).
W 1958 roku na Uniwersytecie Jagiellońskim rozpoczęła działalność nowa Katedra Astronomii Obserwacyjnej. Jej kierownikiem został prof. Eugeniusz Rybka z Wrocławia, astronom znany na międzynarodowym forum astronomicznym, wiceprzewodniczący IAU. Był on również dyrektorem Krakowskiego Obserwatorium Astronomicznego od 1958 do 1968 roku. Prof. Rybka zajmował się w tym czasie fotometrią gwiazd oraz historią astronomii. Dawna Katedra Astronomii UJ zmieniła nazwę na Katedrę Astronomii i Geofizyki Astronomicznej.
W 1964 roku obchodzono w Krakowie sześćsetlecie Uniwersytetu Jagiellońskiego. Właśnie wtedy rozpoczęto budowę nowego Obserwatorium Astronomicznego im. Mikołaja Kopernika w Forcie Skała. Wzniesiono 5 kopuł, wyremontowano sam Fort i wybudowano nowy budynek administracyjno-dydaktyczny. Wśród nowych instrumentów warto wymienić teleskop Maksutowa o średnicy 35 cm (od 1965 r.) oraz teleskop Cassegraina o średnicy 50 cm (od 1970 r.), oba wyprodukowane przez zakłady C. Zeiss w Jenie. W Forcie Skała zainstalowano wtedy także dwa radioteleskopy o średnicach 7 m (starszy) i 15 m.
Prof. E. Rybka przeszedł na emeryturę w 1968 roku. Jego następcą został prof. dr Konrad Rudnicki, specjalista w dziedzinie astronomii gwiazdowej i pozagalaktycznej, który przybył do Krakowa z Obserwatorium Uniwersytetu Warszawskiego. Postulował on natychmiastowe zaproszenie do Krakowa prof. dr Andrzeja Zięby, matematyka z Wrocławia, zainteresowanego również niektórymi aspektami astrofizyki teoretycznej. W ten sposób w Obserwatorium Krakowskim pojawiły się nowe ogólne kierunki badań, a mianowicie astronomia pozagalaktyczna i kosmologia. Funkcję dyrektora Obserwatorium w latach 1968-1974 pełnił prof. K. Kozieł, a w latach 1974-1978 prof. A. Zięba. W latach 1979-1984 funkcję dyrektora pełnił prof. dr Józef Masłowski, radioastronom, mający również duże zasługi w innych dziedzinach astronomii. Po jego rezygnacji, w latach 1984-1989 funkcję dyrektora sprawował prof. Rudnicki. Od 1989 r. do 1999 r. funkcję dyrektora ponownie pełnił prof. Masłowski. Od 1999 r. nowym dyrektorem Instytutu był profesor Michał Ostrowski.
Obecnie w Obserwatorium Krakowskim pracuje około 30 naukowców. Obserwatorium składa się z czterech zakładów. Od 1976 roku istnieje także stacja obserwacyjna Obserwatorium Krakowskiego w południowo-wschodnim zakątku Polski, niedaleko Cisnej, w dzikim leśnym terenie Bieszczadów.
Głównymi kierunkami badań w Krakowskim Obserwatorium są obecnie: systematyczne codzienne obserwacje radiowe Słońca na kilku częstotliwościach od 275 do 1755 MHz, badania rozmieszczenia i struktury źródeł radiowych, prowadzone i rozwijane w ścisłej współpracy z ośrodkami radioastronomicznymi w USA, Niemczech, Holandii i innych krajach. Kontynuowane są również badania teoretyczne i modelowe dotyczące fizyki galaktyk (ich struktury i ewolucji, ośrodka międzygwiazdowego, oddziaływań między polami magnetycznymi i promieniami kosmicznymi); wreszcie prowadzone są różne badania z zakresu kosmologii teoretycznej. W tradycyjnej dziedzinie badań obserwacyjnych w optycznym paśmie widma prowadzone są również obserwacje kometarne, a także fotometria gwiazd zmiennych i obiektów rozproszonych.
Wydawnictwami cyklicznymi Krakowskiego Obserwatorium Astronomicznego są lub były: Rocznik Astronomiczny Obserwatorium Krakowskiego (rocznik efemeryd zmiennych zaćmieniowych z dodatkowymi danymi dla każdego roku) i Acta Cosmologica (czasopismo naukowe).