Forside Søgning Liste

Rømer arbejdede med konstruktion af astronomiske instrumenter i tre perioder. Først i sin ungdom i København før 1672. Så under sit ophold i Paris fra 1672 til 1681. Og endelig da han kom tilbage til København. Det var især de instrumenter, han konstruerede, da han kom tilbage til København, der fik betydning. Det var lykkedes for Tycho Brahe at øge målenøjagtigheden ved at gøre instrumenterne større og mere stabile, men Rømer gik en anden vej: Han gjorde instrumenterne mindre og lettere, øgede præcisionen og benyttede kikkerter forsynet med to belyste trådkors, hvor det ene kunne forskydes med en mikrometerskrue. Nogle benyttede trådkors af spindelvæv, men det ved vi ikke, om Rømer gjorde. Endelig havde Rømer adgang til det nyopfundne pendulur, der gav en høj, tidligere uopnåelig nøjagtighed i tidsmåling.

Der var to hovedformål med Rømers astronomiske arbejder. Det ene var fremstilling af et nøjagtigt stjernekatalog, og det andet var at påvise Jordens bevægelse omkring Solen og finde afstande til nogle stjerner ved at måle parallaksen. Det sidste opnåede han dog ikke.

Mikrometret

Mikrometret på billedet konstruerede Rømer i 1672, lige inden han skulle rejse til Paris. Mikrometret placeres i kikkerten i okularets brændplan. Det belystes fra siden, så observator kunne se trådene skarpt. På billedet kan man se, at der er to trådrammer. En fastsiddende ramme D med 6 parallelle tråde. Den placeres, som vist på snittet øverst til venstre, nede i selve mikrometerrammen B. Den bevægelige ramme C med to tråde vendes om og skydes ind i falsene på B, så fremspringet E med det lille hul føres ind i falsen F og fastgøres med en lille skrue. C kan så bevæges frem og tilbage med den tykke skrue, ved at man drejer på hovedet H. Denne skrue har tætsiddende vindinger. En hel omdrejning af H forskyder rammen C 2/3 mm. Skruehovedet er forsynet med en gradinddeling, som man ikke kan se på figuren. En kraftig fjeder presser på skruen og sikrer derved, at lidt slør i skruen ikke ødelægger målenøjagtigheden. Fjederen ses S-formet mellem B og H på figuren. Den bevægelige rammes placering kan derfor aflæses med stor nøjagtighed. Da Rømer viste dette mikrometer frem i Paris, fik han den skuffelse, at man der allerede havde et lignende apparat. Men skuffelsen mildnedes af, at det viste sig, at Rømers mikrometer var det nøjagtigste. Mikrometret blev bl.a. benyttet til bestemmelse af vinkeldiameteren af planeter. Det foregik på den måde, at man til en start sørgede for, at en bevægelig tråd netop dækkede en fast tråd. Dernæst drejede man kikkerten, så planeten fik trådene som tangent. I denne stilling af kikkerten drejede man så mikrometerskruen, indtil den bevægelige tråd tangerede planeten til den anden side. Vinkeldiameteren af planeten (målt i radianer) er så mikrometerflytningen divideret med objektivets brændvidde - når de to størrelser er målt med samme længdeenhed.

Jovilabiet

Det vidner om den respekt, man i Paris havde for Rømer, at han blev tildelt det betydningsfulde arbejde at undervise kronprinsen. Som en del af dette arbejde konstruerede Rømer det på figuren viste "jovilabium" (Jovi og Jupiter er forskellige latinske bøjningsformer af planetens navn). Jovilabiet er en mekanisk model af jupitermånernes bevægelser omkring Jupiter. Jovilabiet har to parallelle aksler, der hviler i huller i pladerne AB og CD. Akslen til højre bærer 4 sorte tandhjul med 87, 63, 42 og 28 tænder. Akslen til venstre består af 5 aksler, hvoraf de 4 er hule. Den inderste, tynde aksel bærer foroven en model af Jupiter. Uden på den findes den tyndeste af de hule aksler. Den bærer foroven en tværarm F, der bærer en model (mærket I) af Io. I den anden ende af den tyndeste, hule aksel sidder der et sort tandhjul med 22 tænder. Det griber ind i det tandhjul på den anden aksel, der har 87 tænder. Og sådan fortsætter det med tre stadig tykkere hule aksler uden på hinanden. I den øverste ende bærer de modeller af de tre andre jupitermåner, og i den anden ende er der tandhjul, der er i indgreb med tandhjulene på akslen til højre. Hvis man drejer med viseren på akslen til højre, vil den yderste måne dreje langsomst, og Io hurtigst. Og tandantallene er valgt således, at deres forhold svarer til forholdene mellem månernes omløbstider, sådan som det kan ses af søjlen O/T i tabellen nedenfor. O/T har jo samme værdi for alle de fire måner.

Resultatet er, at hvis man drejer den højre aksel jævnt ved at dreje viseren, så vil de fire måner bevæge sig rundt om Jupiter med korrekte hastighedsforhold. Den midterste figur viser den kasse, som jovilabiet skal være i. Månernes bevægelser iagttages gennem sprækken til venstre, og mekanikken ligger nede til højre i bunden af kassen. Man kan se månerne stikke op i højde med synssprækken. Figur 3 viser kassen set fra oven, når den ligger som den skal under en demonstration. Fig:1 og Fig: 2 er spejlvendte i forhold til hinanden. Det kan man se på tandhjulet Z´s placering på fig: 3. Læg mærke til, at tandhjulet Z med den pålimede skive Z befinder sig uden for kassen. Skiven, som viseren peger på, er fjernet lidt fra kassen, så der er plads til Z bag ved den.

Vi går nu over til at beskrive sammenhængen mellem antallet af viseromdrejninger og den sande tid. Hvis man drejer viseren en gang rundt, bevæger Ganymedes sig (ca) en gang rundt om Jupiter. Ifølge tabellen nedenfor er omløbstiden for Ganymedes en uge. En viseromdrejning svarer altså til en uge i sand tid. Viseren peger på en ugedag og et klokkeslæt. Skiven Z på kassens underside er fastgjort centralt på tandhjulet Z, så denne skive drejer langsomt rundt. Der vil så hele tiden være et af randtallene fra 1 til 26, der er synligt i udskæringen i skiven til højre med pilen. Da Z med 130 tænder drives af et tandhjul med 5 tænder, drejer viseren (og dermed højre aksel) 26 gange hurtigere end Z. På en uge i sand tid, altså under én viseromdrejning, drejer Z altså 1/26 omgang. Tallet i udskæringen angiver altså antallet af uger.

Med de valgte tandtal 87, 63, 42 osv. bliver bevægelsen som helhed i praksis ikke-periodisk.

Passageinstrumentet

Passageinstrumentet er først konstrueret af Rømer, men den første ide om et instrument af denne type skyldtes Jean Picard, som Rømer havde kendt lige siden tiden på Hven. Det første passageinstrument blev i begyndelsen af 1690 - erne opstillet i Rømers hjem i St. Kannikestræde i København. Han kaldte det derfor Machina Domestica, "hjemmets maskine".

Som man kan se på billedet, er passageinstrumentet en kikkert, der kan dreje som om en fast vandret akse. Denne akse er orienteret øst-vest, så kikkertens akse kan kun dreje sig i meridianens plan. (Passageinstrumentet er altså ikke velegnet for ornitologer.) I kikkertens synsfelt er der i meridianens plan en lodret tråd, så man med stor nøjagtighed kan iagttage tidspunktet for en stjernes meridianpassage. På billedet kan man se mange detaljer. Læg f.eks. mærke til loddet i loftet. Det bærer halvdelen af den samlede vægt af instrumentet, så præcisionslejerne i højere grad skulle styre akslen, ikke bære. Observatoren styrer kikkerten med den stang, som han holder i højre hånd. Lidt længere til højre er der fastspændt en nedadgående stang på akslen. Gennem et mikroskop forneden på den stang kan man aflæse en gradskala, der angiver stjernens zenitdistance z, altså hvor mange grader stjernen er fra zenit. Gradskalaen er delt i stykker på 1/6 grad. I mikroskopet er der 11 parallelle tråde. Afstanden mellem de to yderste passer med 1/6-gradmærkerne på skalaen. Mellem to tråde er der altså et bueminut, og Horrebow skønner, at man ved øjemål kan skelne 1/12 af afstanden mellem to nabotråde, altså 5 buesekunder. Dette er altså den nøjagtighed, som Rømer kunne måle zenitdistancer med.

Oven på kikkerten sidder der en lille lygte D, hvis styrke kan reguleres med den lille papskive lige ved D. Lygten har en stribet spids hætte. Lygten sender gennem et rør lys frem mod et spejl i kikkertens forende. Dette spejl reflekterer lyset tilbage gennem kikkerten, så trådkorset bliver belyst. Dette var absolut nødvendigt for observationernes kvalitet.

På billedet er der tre ure. De går alle efter stjernetid. De kunne altså dagligt stilles når en stjerne med kendt rektascension passerede meridianen. Fordelen ved tre ure var, at når der blev noget i vejen med det ene, kunne det afsløres af de to andre. Uret på væggen lige til venstre for kikkerten styres af et sekundpendul, der siger et tydeligt tik en gang i sekundet. De to store ure på væggen til venstre går efter stjernetid. Det tager altså 23 timer og 56 minutter for den store viser at gå en gang rundt. Det har den fordel, at en bestemt stjerne kan ses i kikkerten på samme tidspunkt hver dag. Rømer gik frem på følgende måde, når han skulle måle tidspunktet for en stjernes meridianpassage: Han iagttog stjernen i kikkerten, og omkring 15 sekunder før den nåede tråden i synsfeltet noterede han tiden på stjernetidsuret. Fra det tidspunkt talte han det lille urs tik indtil stjernen nåede tråden. Så er kulminationstidspunktet bestemt ved addition af tiktallet til det noterede tidspunkt. Den 21. april 1703 skrev Rømer om urene i et brev til Leibniz: "Instrumentet har tre trefods pendulure, som jeg kender så godt efter 20 års brug, sådan at de på 24 timer knap narrer den observerende et halvt sekund." Det er 8 gange så lidt, som Tycho Brahe blev narret.

Hvis Rømer senere målte kulminationstidspunktet for en anden stjerne, så er differensen mellem de to tider lig med stjernernes rektascensionsforskel. Det kan man se på figuren til højre, hvor den blå bue α er stjernens rektascension. Forskellen i tid kan omsættes til gradmål, idet 1 time er 15°. Så hvis f.eks. den anden stjernes kulmination fandt sted 2 timer efter den førstes, har den første stjerne 30° større rektascension end den anden. Vi skønner, at Rømer på denne måde kunne måle rektascensionsforskelle med en nøjagtighed på ca 6´´, altså 1/10 bueminut. Det er 5-10 gange så godt som Tycho Brahe. Rømer kunne også måle stjernens deklination δ med passageinstrumentet. Deklinationen er tegnet rød på figuren, og man ser, med lidt omhu, at δ=b - z, hvor b er breddegraden. Begge stjernens ækvatorkoordinater kan altså direkte bestemmes med passageinstrumentet.

Til kikkertens udstyr hørte et meterlangt rør med diameter som objektivet. Røret var sortsværtet indvendigt. Når det blev sat foran på kikkerten, kunne man foretage målinger af lysstærke himmellegemer i dagslys.

Ovenover det lille ur på væggen til venstre hænger en paptavle. Den indeholder for hver dag i årets løb Solens rektascension. Hvis man på et eller andet tidspunkt aflæser stjernetiden og ønsker at finde middelsoltiden, da kan man gøre det med denne tabel.

På tagryggen på huset på den anden side af gaden kan man se en skrå, hvid stribe. Det er en spalte, som Rømer har fået lavet i taget. Gennem spalten kunne Rømer iagttage stjerner, som ellers ville være skjult bag taget. Rømer ejede også huset på den anden side af gaden.

Googles kommentarer

Forside

Meridiankredsen

Den første meridiankreds blev konstrueret af Rømer i 1704. Den blev opstillet i et lille hus ved Vridsløsemagle. Øverst til højre på figuren er der en plan af observatoriet. Det er 6×6 meter i grundplan. Øverst i højre hjørne er der et soverum med seng og ildsted og to vinduer. Gennem begge husets mure og gennem hele taget gik der i retning fra nord til syd en 10 cm bred spalte. Gennem den kunne man observere hele meridianen med den store meridiankreds. De to halvdele af huset var kun forbundet med nogle få jernstænger. Det lille instrument er rettet mod første vertikal, dvs. den storcirkel gennem zenit, der går gennem horisontens øst- og vestpunkt. Til det instrument var der kun spalter i væggene. Meridiankredsen er en videreudvikling af passageinstrumentet. Den afgørende forbedring var, at den ret korte gradskala på passageinstrumentet blev erstattet af en cirkulær graddelt kreds. Det øgede stabiliteten og forbedrede målenøjagtigheden. På billedet er kikkerten det tynde rør AD. Den er halvanden meter lang. Den sidder fast på den graddelte kreds, så den kan drejes i meridianens plan. På soklen til venstre sidder der to aflæsningsmikroskoper F og G. De ses tydeligere på tegningen foroven. Visse typer af målefejl kan fjernes, ved at man aflæser skalaen i to diametralt modsatte punkter.

Rømers ide med instrumenterne var at lave et katalog over stjerners ækvatorkoordinater. Målingerne skulle være udgangspunkt for forsøg på at bestemme visse stjerners parallakse. Rømer fik lavet kataloget, men det meste af det gik tabt ved branden i København i 1728. Imidlertid overlevede et manuskript med ca. 250 meridianpassager iagttaget i dagene 20. - 23. oktober 1706. Dette manuskript kaldes Triduum, og det blev senere grundlaget for en vigtig astronomisk opdagelse. Parallaksen fandt Rømer ikke. Målenøjagtigheden havde på det tidspunkt slet ikke nået det niveau, som en parallaksebestemmelse kræver. Det skete først 100 år senere.

Det mindre instrument til højre er også et passageinstrument, men her kan kikkerten som nævnt dreje i første vertikal. Observationer med denne kikkert kunne bruges til fastlæggelse af jævndøgnstidspunktet.

Ækvatorialinstrumentet

Ækvatorialinstrumentet er en speciel kikkertopstilling. Der er to på hinanden vinkelrette omdrejningsakser og den ene, polaksen, peger mod himlens nordpol. Billedet viser Rømers ækvatorialinstrument opstillet oppe på Rundetårn. Det er det første ækvatorialinstrument i de astronomiske kikkerters historie. På billedet er polaksen den tykke akse K midt i billedet. Denne akse er foroven fast forbundet med en U-formet metalskinne. Mellem de to yderpunkter af den er den anden omdrejningsakse anbragt, og midt på den sidder kikkerten. På billedet er kikkerten det rør foroven, der går skråt opad til højre. Kikkerten er ca. en meter lang. Vinkelret på både kikkert og den anden akse er der et tyndt mikroskop. Det peger ned mod en gradskala, der så kan aflæses med stor nøjagtighed. Gradskalaen har nulpunkt i midten. Hvis man ser nulpunktet i mikroskopet, peger kikkerten derfor mod et punkt af himlens ækvator. Hverken kikkertrøret eller mikroskoprøret krydser det indre af omdrejningsaksen. De to instrumenter kan altså bruges samtidig. De krumme støtter kan ikke bevæges, de sidder fast på underlaget. De bærer foroven det ene af polaksens lejer. Gradskalaen forneden sidder også fast. Den er vinkelret på polaksen, og dens diameter er ca. en meter. Aflæsningen på gradskalaen foregår ved hjælp af mærkestreger på den lille plade L, der er fastgjort til polaksen med tynde stænger.

Ækvatorialinstrumentet har to fordele. Den ene er, at når man har en stjerne i kikkerten, da kan den fastholdes i synsfeltet, ved at man blokerer for den øverste akses omdrejning og drejer om polaksen med vinkelhastighed 360° pr. stjernedøgn. Så følger kikkerten jo stjernen i den daglige omdrejning. Dette fik især betydning 200 år senere. Så lod man nemlig et stjernetidsur styre polaksens omdrejning, og man kunne så gennem kikkerten fotografere stjernerne med lange belysningstider.

Den anden fordel er, at man på de to gradskalaer direkte kan aflæse stjernens rektascension og deklination. Men til dette sidste formål var meridiankredsen (naturligvis) meget mere nøjagtig.

Med ækvatorialinstrumentet kunne man se f.eks. Venus eller en lysstærk stjerne om dagen. Man skal kende positionen med så god nøjagtighed, at når instrumentet indstilles på den, da findes objektet i synsfeltet. Horrebow meddeler, at man med dette instrument kunne observere jupitermånernes formørkelser også om dagen.

Hvis du støder på et ord, hvis betydning du ikke kender, så søg på ordet.