Вчера, сегодня, завтра

В Пулковской обсерватории при ее основании было выбрано 44 часовых звезды. Сейчас их число значительно увеличено, с тем чтобы каждую ночь в любой час можно было проверить часы по нескольким звездам.

Вот этот коренастый астрономический инструмент, изображенный на рисунке, и является главным добытчиком точного времени; он повелитель и судья всех астрономических часов, их прямой и непосредственный начальник.

По рисунку трудно догадаться, как в эту трубу смотрят астрономы. Снизу у нее какие-то рычаги, средняя часть имеет форму куба; весь инструмент больше напоминает миномет, чем астрономическую трубу.

Однако это самая настоящая астрономическая труба, и притом очень удобная. Она гораздо удобнее, чем обычные школьные телескопы, возле которых приходится стоять или сидеть, выгнув шею и подняв голову.

Около пассажного инструмента — а этот инструмент называется пассажным— наблюдатель работает совершенно спокойно. Как бы ни была наклонена труба, астроному не приходится менять положения. Ось, поддерживающая трубу, оттого такая толстая, что она полая и служит продолжением инструмента. В конце ее, который выступает за опору инструмента, находится окуляр.

А в металлическом кубе в средней части инструмента помещена трехгранная стеклянная призма. Она принимает изображение звезды от объектива и отражает вдоль оси к окуляру. Поэтому объектив можно поднимать, опускать, а окуляр остается всегда неподвижным. Наблюдатель смотрит в него, как в окошечко.

Пассажный инструмент установлен на массивном основании так, что его трубу можно поворачивать только в одном направлении — с севера на юг — и обратно, точно по меридиану, то есть двигать ее только вверх или вниз. Вправо или влево труба не поворачивается, Поэтому в пассажный инструмент нельзя рассматривать любую звезду на небе, а только ту, которая в данный момент проходит через меридиан. Перед наблюдением астроному приходится поджидать, когда нужная ему «часовая» звезда сама заглянет в объектив.

Этой особенностью инструмента объясняется его название — пассажного, так как звезды появляются и проходят в поле зрения, как проезжие, как пассажиры.

Пассажный инструмент. В кружке видно, как проходит звезда в поле зрения трубы.

Ограничение подвижности пассажного инструмента не является его недостатком— наоборот, это его достоинство. Всегда лучше уметь делать одно дело, да как следует, чем много дел, но кое-как. Пассажный инструмент и приспособлен для выполнения одного дела: он позволяет очень точно замечать момент прохождения звезды через меридиан. И с этой обязанностью инструмент справляется прекрасно, гораздо лучше, чем иной большой телескоп. Неподвижная установка предохраняет астронома от многих ошибок при измерениях.

Внутри трубы пассажного инструменты натянуты тончайшие нити: одна — горизонтальная и несколько — вертикальных. Дождавшись появления «часовой» звезды, астроном подводит инструмент так, чтобы «посадить» звезду на горизонтальную нить. Звезда движется вдоль горизонтальной линии, как по дорожке. По пути ей попадаются вертикальные нити; она их пересекает, а астроном в эти мгновения нажимает клавишу, связанную с хронографом. Клавиша включает ток в одну из катушек хронографа; от этого его перышко вздрагивает и оставляет на бумажной ленте зубчик.

Одновременно к другому перышку хронографа подведены сигналы секунд эталонных часов, и оно на соседней дорожке ставит каждую секунду по зубчику.

Когда звезда уйдет из поля зрения инструмента, астроном берет ленту хронографа и сравнивает вычерченные на ней линии с зубчиками. На одной из них отпечатались секунды по сигналам эталонных часов, а на другом — сигналы от клавиши, на которую нажимал астроном в моменты пересечения звездой вертикальных нитей.

Так как время прохождения звездой меридиана известно заранее и очень точно, то, измеряя расхождение зубчиков от звезды и от часов, астроном определяет, насколько ушли или отстали часы.

Обычно наблюдений только одной «часовой» звезды бывает недостаточно. Для большей надежности за ночь повторяют наблюдения над несколькими звездами и поправку часов определяют с точностью в несколько сотых долей секунды.

Таким сравнительно несложным способом пользовались до конца прошлого столетия. Астрономов тогда удручали чересчур большие ошибки наблюдений. И это было понятно, — астроному приходилось выполнять одновременно два ответственных дела: следить за звездой, улавливая момент пересечения ею нити, и нажимать клавишу хронографа. Внимание рассеивалось, рождалась ошибка. При этом способе она была совершенно неизбежна.

Как установил великий русский физиолог И. М. Сеченов, сигналы головного мозга передаются по нервам с некоторой и сравнительно небольшой скоростью. В среднем она равна всего лишь двадцати семи метрам в секунду. Заметив, как звезда пересекает нить, астроном при всем своем желании не может в тот же момент нажать клавишу. Зрительное впечатление должно сначала передаться в головной мозг, а головной мозг подает команду пальцам руки: «нажать клавишу». Его приказ помчится по нервам, как по телеграфной проволоке, и достигнет пальцев примерно через шесть сотых секунды.

Если бы скорость передачи сигналов головного мозга всегда была постоянной, то это запаздывание можно было бы учесть, но нервы — не телеграфная проволока, и скорость передачи команд головного мозга может сильно изменяться. На нее влияет все — хорошее или дурное настроение, утомление, лишний стакан чая или кофе.

Можно ли добиться идеальной точности?

Астронома надо было освободить от обязанности самому нажимать клавишу. Это должен делать какой-либо механизм.

Был изобретен прибор, названный саморегистрирующим, контактным микрометром. Его присоединяют к пассажному инструменту вместо окуляра. В поле зрения микрометра натянуты параллельно друг другу две горизонтальные нити и три вертикальные. Горизонтальные нити и одна из вертикальных нитей неподвижны, а две вертикальные можно передвигать вправо и влево, поворачивая небольшие, обшитые мягкой материей рукоятки.

Как только звезда появится в поле зрения, астроном направляет инструмент так, чтобы изображение звезды попало в «коридорчик» между двумя горизонтальными линиями.

Звезда движется по этому «коридору», а наблюдатель подводит к ней одну из подвижных вертикальных линий, совмещает ее с изображением звезды и, тихонько поворачивая рукоятки, ведет нить, не позволяя ей отрываться от звезды.

Рукоятки, которыми астроном ведет нить, соединены со специальным контактным барабаном. Когда барабан поворачивается, в нужные моменты замыкаются контакты и пропускают ток к хронографу. Перышко хронографа щелкает и ставит зубчики (некоторые современные хронографы прямо печатают на ленте минуты, секунды и десятые и сотые доли секунды).

С изобретением саморегистрирующего микрометра у астронома осталось только одно дело — вести нить так, чтобы она не разлучалась со звездой. Остальное делает сам микрометр.

Этот способ был введен в Пулкове с 1897 года, и точность астрономического определения времени значительно увеличилась. Впоследствии метод наблюдения был еще больше упрощен. Астрономы установили моторчик, который вращает барабан микрометра и ведет нить со скоростью, близкой к скорости звезды в поле зрения. Наблюдателю приходится только немножко подправлять нить, наводя ее на звезду.

Первое время астрономы считали саморегистрирующий микрометр прекрасным, совершенным инструментом, но одновременно совершенствовались и часы. Точность часов опять стала превышать точность и астрономических наблюдений.

Получилось нечто совсем нежелательное, — не астроном поправлял часы, а часы поправляли его.

Часовщики опередили астрономов

Положение создалось досадное, — весь мир привык считать астрономические наблюдения как непревзойденные образцы тщательной работы — и вдруг такой конфуз: часы перещеголяли.