История географических карт

Вторые маятниковые часы настроить было гораздо проще. Все, что нужно было сделать, – это установить телескоп в плоскости меридиана, навести его на любую неподвижную звезду и точно засечь два последовательных прохождения звездой меридиана. Если маятник удалось настроить так, чтобы разница во времени между двумя последовательными прохождениями составляла 23 часа 56 минут 4 секунды, дело сделано. Широту места наблюдений определить тоже не составляло труда. При помощи квадранта и угла измеряли высоту Солнца в момент видимого полудня, справлялись по таблицам солнечного склонения и получали широту. Проверить полученный результат можно было ночью; для этого нужно было только измерить высоту Полярной звезды.

После установления линии меридиана и настройки часов среднего времени необходимо было пронаблюдать и засечь время затмений спутников Юпитера; затмения по меньшей мере двух из них происходят раз в два дня. Как указывал Кассини, это не всегда было просто сделать, так как не все затмения видны из любой точки, а плохая погода часто не дает проводить наблюдения. Тогдашние наблюдения требовали большой точности в работе. Проводить наблюдения Юпитера, по мнению Кассини, лучше всего в момент погружения или выхода первого спутника. Следует отмечать время шести фаз затмения: время погружения спутника 1) когда он находится от лимба Юпитера на расстоянии равном его собственному диаметру; 2) когда спутник едва касается Юпитера; 3) когда он впервые полностью скрывается за диском планеты; во время выхода спутника из тени – 4) момент, когда спутник только появляется; 5) когда он отделяется от диска планеты; 6) когда спутник отодвигается от Юпитера на расстояние равное его собственному диаметру. Чтобы наблюдать и хронометрировать эти фазы, требовалось два человека: один должен был наблюдать, другой – записывать результаты в часах, минутах и секундах. Если наблюдатель вынужден был работать один, Кассини рекомендовал проводить наблюдения методом «глаза и уха», который и до сих пор может служить отличной тренировкой для наблюдателя. В момент начала затмения наблюдатель начинает громко считать «двадцать один, двадцать два, двадцать три…» и считает не останавливаясь, пока не доберется до часов и не отметит время. Затем ему следует вычесть отсчитанные секунды из показаний часов и получить время наблюдения.

Кассини предупреждал, что выход спутника из-за Юпитера всегда требует весьма тщательных наблюдений, так как вы, пока ждете выхода, не видите ничего. В то мгновение, когда вы заметите слабый свет в том районе, где должен появиться спутник, вы начинаете считать, не отходя от телескопа, и считаете до тех пор, пока не убедитесь наверняка, что спутник выходит. Возможно, у вас будет несколько ложных стартов, прежде чем удастся на самом деле засечь момент выхода спутника. По мнению Кассини, еще одно интересное наблюдение – соединение двух спутников на встречных курсах. Считалось, что соединение наступает в тот момент, когда центры двух спутников находятся точно на перпендикулярной линии. Для всех важных наблюдений, требующих большой точности, Кассини рекомендовал проводить накануне генеральную репетицию в тот же час, чтобы, если инструменты не в порядке или объект наблюдений находится в неудобном положении, можно было заранее все настроить.

Юпитер и шесть положений его первого спутника. Астрономы XVII в. использовали его для определения разности долгот между двумя точками

В дополнение к наблюдениям по определению долготы все экспедиции Парижской обсерватории должны были отмечать любые изменения в работе маятниковых часов. При этом имелись в виду не обычные вариации, вызываемые изменениями температуры. Такие вариации можно было предсказать заранее, если провести испытания металлических стержней маятников и определить коэффициент их расширения при различных температурах. Экспедиции же должны были искать вариации хода часов, связанные с гравитационными факторами. Тому были две причины – практическая и теоретическая. Маятник был чрезвычайно важным устройством, так как определял ход самых точных часов того времени. И вообще, вопрос гравитации, главными исследователями и толкователями которого были Христиан Гюйгенс, Исаак Ньютон и Роберт Гук, вызывал в научном мире большое волнение. Идея использовать для изучения гравитации маятник принадлежала Гуку. Серия полевых экспериментов вполне могла подтвердить или опровергнуть теории Ньютона и Гюйгенса. Никто, однако, не догадывался, что результатом этих полевых экспериментов станет открытие того факта, что Земля – не идеальный шар, а сплющенный сфероид, то есть шар, сплющенный у полюсов.