Astronomins historia i Uppsala och

observatoriets samlingar

Göran Henriksson*

* hösten 2005

2

Den första astronomiundervisningen Astronomi var ett av de fyra undervisningsämnena då Uppsala Universitet grundandes 1477. Föreläsningsanteckningar från 1480-talet, gjorda av Gotlandsstudenten Olaus Johannis Gutho, har bevarats och finns på Carolina Rediviva. Han studerade alla ämnen, inklusive astronomi, och hans anteckningar visar att undervisningen i astronomi grundades på Johannes de Sacroboscos bok "Libellus de sphaera" ("En liten bok om himmelssfärerna"). Sacrobosco (d. 1256) var professor i astronomi vid Parisuniversitetet under 1200-talets första hälft och hans bok var kurslitteratur i astronomi vid de flesta universitet ända fram till mitten av 1500-talet. De första astronomilärarna Den förste till namnet kände läraren i astronomi vid Uppsala universitet är Vadstenamunken Petrus Astronomus, som 1508-1509 föreläste om "himmelsgloben och dess cirklar". Det var han som konstruerade Uppsala domkyrkas berömda astronomiska ur, som tyvärr förstördes vid den stora stadsbranden 1702. Undervisningen bedrevs i domkapitelhuset, benämnt Academia Carolina, som låg parallellt med domkyrkans sydfasad vid Riddartorget, väster om nuvarande Värmlands nation och Juridicum. Universitet hade en allvarlig nedgångsperiod under Gustav Vasa regeringstid med brandskattning av kyrkor och kloster, men trots detta finns det bevarade föreläsningar i astronomi av Olov Luth. Han var egentligen teolog men undervisade också i astronomi, och använde fortfarande Sacroboscos bok som kurslitteratur. Den första professorn i astronomi Den förste kände innehavaren av en professur i astronomi i Uppsala var Laurentius Paulinus Gothus. Han utnämndes 1593, efter universitetets återupprättande, men gjorde senare kyrklig karriär och blev först biskop i Strängnäs och senare ärkebiskop i Uppsala. Han avled 1646. År 1624 donerade Gustaf II Adolf ett stort antal gårdar runt Uppsala till Uppsala Universitet. Astronomiprofessorns lön utbetalades från Sunnersta herrgårds avkastning. Denna stora donation tryggade verksamheten för hela universitetet och gav möjligheter till expansion. De första astronomiska observationerna Det fanns redan under första hälften av 1600-talet planer på att inrätta en särskild observatoriebyggnad och professorn i mekanik, Bengt Hedraeus, uppförde cirka 1650 ett mindre observatorium på höjden av "Hundbacken", i hörnet av S:t Johannesgatan och Övre Slottsgatan. Drottning Kristina hade ställt medel till förfogande så att Hedraeus kunde bygga upp en instrumentverkstad där han tillverkade sina instrument. När Anders Spole utnämndes till professor i astronomi år 1679, lät han på sitt hus i hörnet av Svartbäcksgatan och Klostergränd uppföra ett observationstorn där det fanns ett antal instrument av olika storlekar, bl.a. en refraktor med brännvidden 10 m och en stor kvadrant. Detta hus blev tillsammans med instrument och observationsjournaler förstörda vid den stora stadsbranden 1702. Anders Celsius’ observatorium Först år 1741 fick Uppsala sitt första egentliga observatorium genom Anders Celsius (1701-1744) energiska ansträngningar. Han blev professor i astronomi 1730 och hade genom sitt deltagande i gradmätningsexpeditionen till Torneå 1736 blivit så berömd att statsmakterna beviljade medel att bygga om ett medeltida hus i kvarteret S:t Per till astronomiskt observatorium. Detta hus, Celsiushuset, med sin orientering efter det medeltida gatunätet, finns ännu bevarat i dagens centrala Uppsala. Under sin långa utländska resa, som han genomförde direkt efter sin professorsutnämning, hade han köpt in instrument som utgjorde

3

den tidens frontlinje inom instrumenttekniken och Celsiusobservatoriet var sålunda ett modernt och för sin tid välutrustat observatorium. Svanbergs observatorium Celsiusobservatoriet hade dock en olämplig placering mitt inne bland all rök från stadens skorstenar och professor Fredrik Mallet (1728-1797) påtalade dessa problem redan 1757. Genom insatser av den skicklige administratören och riksdagspolitikern, Gustaf Svanberg, professor i astronomi 1842-78, kunde planerna på ett nytt observatorium äntligen genomföras. Ritningarna godkändes 1844 och det nya observatoriet börja uppföras vid den s.k. Spöbacken mellan Rackarberget och den gamla Fjärdingstullen. Observatoriet stod färdigt år 1853, men inte förrän 1860 installerades huvudinstrumentet, en refraktor med 24 cm objektivdiameter och 433 cm brännvidd från firman Steinheil i München. Denna ersattes 1893 av den dubbelrefraktor från samma firma, med objektivdiametrarna 36 och 33 cm, som fortfarande finns i observatoriets huvudkupol. En översikt av forskningen vid Svanbergs observatorium Med den första Steinheilrefraktorn genomförde Herman Schultz under 1860- och 70-talen observationer av totalt 500 "nebulosor" vilka sedan kom att ingå i den berömda NGC-katalogen, "New General Catalogue of Nebulae and Clusters of Stars", 1888. Observationerna utfördes visuellt och resultaten skrevs in i loggböcker med tillhörande tecknade skisser av objekten. År 1888 blev Nils Dunér professor och han fortsatte sina i Lund påbörjade spektroskopiska observationer av solens rotationshastighet vid olika latituder, vilket gav honom världsrykte som astrofysiker. Han blev också den som införde den fotografiska tekniken i Uppsala med den nya dubbelrefraktorn från 1893. Den var försedd med en fotografisk och en visuell tub. Den nya tekniken innebar att de observerade objekten fotograferades på glasplåtar och att mätningarna gjordes på dessa. Dunér genomförde även spektroskopiska undersökningar av stjärnor, och han var en av de allra första som studerade stjärnor med mycket kolföreningar i atmosfären, s k kolstjärnor. År 1911 efterträddes Dunér av Östen Bergstrand, känd för sina mätningar av stjärnparallaxer och teoretiska arbeten i celest mekanik. År 1914 anskaffades Zeiss-Heydeastrografen med två fotografiska tuber med 15 cm diameter och 150 cm brännvidd korrigerade för gult och blått ljus, och en visuell tub med 16 cm diameter och 160 cm brännvidd. En 20 cm Zeissastrograf anskaffades 1922. Bergstrand påbörjade även de stellarastronomiska arbeten, som sedan med stor framgång utvecklades av hans elev och efterträdare Gunnar Malmquists, professor 1939-59. Ett Schmidt-Väisäläteleskop byggdes 1941. Det har 31 cm korrektionsglas, 38 cm spegeldiameter och brännvidden 73 cm. Det placerades på samma montering som 20 cm Zeissastrografen, istället för dess motvikt. Under Malmquists tid startades även observationsverksamheten på Nils Tamms egendom Kvistaberg, där det 1948 byggdes ett 40 cm spegelteleskop för fotoelektrisk fotometri. År 1957 utvidgades Uppsalaastronomernas horisont till att även omfatta södra stjärnhimlen genom tillkomsten av Uppsala Southern Station i Mount Stromlo, Australien, utrustat med södra halvklotets största Schmidtteleskop. Korrektionsglasets diameter var 52 cm, spegelns diameter var 66 cm och brännvidden var 175 cm. Det byggdes vid observatoriets egen verkstad i Observatorieparken. Malmquists metoder att undersöka stjärnfördelningen i Vintergatan och de mörka stoftmolnens avstånd och absorption av ljus används nu vid observatorier världen runt, och de s.k. "Malmquistska relationerna" hör numera till grunderna i stellarstatistiken. Erik Holmberg, en framstående elev till Knut Lundmark i Lund, blev Malmquists efterträdare år 1959. Med hjälp av plåtar tagna med de två största teleskopen i världen vid

4

denna tid, 2.5 m teleskopet på Mount Wilson och 5.0 m teleskopet på Mount Palomar undersökte Holmberg galaxernas utveckling och fördelning i rymden. Dessa undersökningar fortsattes sedan av hans medarbetare i Uppsala vilket resulterade bl.a. i den kända UGC-katalogen, "Uppsala General Catalogue of Galaxies" (Nilson, P., 1973). Under Holmbergs tid byggdes stora Schmidtteleskopet på Kvistaberg Observatorium. Det invigdes 1963 och var då världens tredje största Schmidtteleskop med sin 1.35 m stora spegel och 6.0 m lång teleskoptub. Korrektionsplattans diameter är 1.0 m och brännvidden är 3.0 m År 1975 efterträddes Holmberg av Bengt Westerlund. När arbetet vid Uppsala Southern Station i Australien inleddes 1957 blev Westerlund den förste permanente observatören och han gjorde en mycket betydelsefull kartläggning av södra stjärnhimlen. Innan Westerlund tillträdde professorstjänsten i Uppsala hade han 1969-75 varit chef för ESO:s observatorium på La Silla, i Chilenska Anderna,. Westerlund har främst arbetat med spektralklassifikation av stjärnor och studerat Vintergatans och de Magellanska molnens struktur och stjärninnehåll. Observatoriets nuvarande verksamhet vid Ångströmlaboratoriet Bengt Gustafsson efterträdde Westerlund 1987 och han är den nuvarande innehavaren av den gamla professorstjänsten i astronomi vid Uppsala universitet, som numera kallas "professur i teoretisk astrofysik". År juli 2000 flyttades Uppsalaastronomernas verksamhet från Observatorieparken till det nybyggda Ångströmlaboratoriet och ingår numera i Institutionen för Astronomi och Rymdfysik. Instrumentuppsättningen har nu utökats med ett modernt datorkontrollerat 0.90 m teleskop, Westerlundteleskopet, placerat på taket till den stora byggnadens södra del. Bengt Gustafssons forskning omfattar främst teoretiska modeller av stjärnornas atmosfärer som jämförs med spektra av högsta kvalitet erhållna med de största teleskopen på jordytan eller i rymden. Denna forskning bedrivs i nära samarbete med internationella experter. Nikolai Piskunov, professor i observationell astrofysik, leder en forskargrupp som utför observationer av stjärnor med de mest sofistikerade mätinstrumenten vid största teleskopen i världen. Gruppen deltar också i utvecklingen av nya instrument. Observationerna analyseras med egna datorprogram eller i samarbetet med gruppen för teoretisk astrofysik. Hans Rickman och Claes-Ingvar Lagerkvist leder en forskargrupp som studerar planetsystemets fysik. Denna grupp har bedrivit observationer av småplaneter och kometer med det stora Schmidtteleskopet på Kvistaberg. Observationerna utförs nu med Westerlundteleskopet eller med Nordiska Optiska Teleskopet på La Palma och vid andra internationella observatorier. Gruppen deltar också i projekt på rymdsonder. Galaxgruppen leds av Nils Bergvall som fortsätter professor Holmbergs studier av galaxer. Verksamheten har dessutom utvidgats till att omfatta även kosmologi. Observationer utförs med väldens förnämsta teleskop vid internationella observatorier. Alla forskargrupperna utnyttjar också möjligheten att göra mätningar med rymdbaserade observatorier eller med radioteleskopen på Råö eller vid stora internationella radioteleskop.

5

I trapphuset utanför entrén: Grahams sektor Denna sektor beställde Anders Celsius i London 1739. Instrumentet med 12 fots radie och 11 graders båge är signerad av den välkände instrumentmakaren Jonathan Sisson. Sektorn levererades tillsammans med ett pendelur sommaren 1741 till ett pris av 100 Pund Sterling (4000 daler kopparmynt). Instrumentet är Nr 1 i Mallets donation 1759.

Utanför entrén: Stjärnglob Jorden är i mitten och stjärnbilderna syns på globens insida. Solens ställning längs ekliptikan, solens skenbara bana på himlen, har markerats vid olika datum under året.

Korridoren närmast ingången: Pendelur Cloos, 1931 Detta pendelur med elektrisk uppdragning, tillverkat av Walter Cloos, Würzburg, ersatte år 1931 Linderothuret (från 1880) som Observatoriets standard för Svensk borgerlig tid. Även det nya standarduret placerades i Gamla Observatoriets huvudkorridor, i nischen på sydväggen. Kvicksilverbarometer av Carl Philipp Heinrich Pistor (1778-1847), Berlin. Troligen anskaffad på 1830-talet av G. Svanberg (1802-1882). Skalan är graderad i pariserlinjer, 1′′′ = 2.256 mm, dvs 760 mm = 336.88.

6

Montern i korridoren: Översta hyllan, vänstra montern, från vänster:

Signerad lins tillverkad i Bayern på 1600-talet. Bordssolur i mässing. Resesolur i mässing, troligen från 1600-talet, se P.A.T. 1937, sid. 145.

Två läderklädda tubkikare från slutet av 1600-talet.

Tryckplåt av koppar, signerad Petrus Elvius 1695.

7

Bordssolur i trä, mångsidigt, cirka 1600 (Nr 32 i Mallets donation).

Bordssolur i trä, fyrkantig låda, cirka 1700 (Nr 32 i Mallets donation).

Instrument med kompass, från mitten av 1700-talet. Graderad halvcirkel av mässing monterad på träplatta för mätning av azimutvinklar. Förmodligen identisk med Mallet nr 30: ”Mässing Solvisare med Compass af Ekström”.

Nedersta hyllan, vänstra montern, från vänster: Reflexionsgitter tillverkat av Brashear 1885. På sin tid det största gittret i världen.

Okularänden till den gamla Steinheilrefraktorn, observatoriets huvudinstrument 1861-1892.

Sextant för bestämning av solhöjden tillverkad av J. Senill London.

Okularmikrometer till stora refraktorn tillverkad av Repsold & Söhne. Inköpt 1894-95.

8

Översta hyllan, högra montern, från vänster: Objektivmikrometer (heliometer) till James Shorts reflexionsteleskop, tillverkad av J. Sisson, London, 1759.

Diopterlinjal av mässing från 1700-talet. Längd cirka 30 cm.

Mikrometer tillverkad av Lordelle, Paris 1736.

Två måttstavar av mässing från 1700-talet med ”Swensk fot” och ”Stockholms foot”. (Alternativ: Tre mätstickor av mässing från 1700-talet. På den mellersta står det: ”Dim. Per Parisien, Rhinland, Londinen, Stockholm” med motsvarande standardtum.)

Miniatyrpassageinstrument inköpt 1879 (pris 150 tyska mark)

Mässingsskylt med hållare för uppgifter om urkorrektion och urets dragning på 24 timmar vid middagstid på lördagen.

9

Nedersta hyllan, högra montern, från vänster: Solglasögon, som har tillhört professor Dunér.

Zöllnerfotometer tillverkad av H. Ausfeld, Gotha. Bekostad av Dudénska donationen 1880.

Oljelampa till Zöllnerfotometern.

Oljelampa till Zöllnerfotometer tillverkad av Otto Töpfer Potsdam.

Universalinstrument anskaffat 1884. Har bland annat använts vid Sven Hedins expeditioner till Centralasien.

Kronometer Schlesicky, Frankfurt am Main med nummer 3026, anskaffad 1921. Använd av Sven Hedin när han utforskade och kartlade Centralasiens öknar.

10

Korridoren före köket: Pendelur Linderoth, 1880 Detta pendelur med träpendel anskaffades år 1880 och är tillverkat i Stockholm av G. W. Linderoth (1816-1871). Det visar Svensk borgerlig tid och uppsattes i en sluten nisch i observatoriets huvudkorridor, nära ingången, så att korrekt tid alltid skulle vara tillgänglig för allmänheten. Detta första ”korridorur” av Linderoth ersattes 1931 av ett ur med elektrisk uppdragning tillverkat av Walter Cloos. Linderoths ur placerades sedan i Gamla Observatoriets tidskriftsrum.

Biblioteket - korridoren bortom köket: Pendelur Lenzkirch, 1878 Detta pendelur för medelsoltid anskaffades 1878. Det regleras av en så kallad rostpendel, en typ av kompensationspendel, som uppfanns av John Harrison 1725. Pendeln är sammansatt av metaller med olika längdutvidgningskoefficient som arrangerats så att dess längdvariation minimeras vid förändring av temperaturen. Firmanamnet Lenzkirch är inte namnet på tillverkaren utan den stad i Tyskland där uret tillverkades. På 1880-talet hade många instrument blivit elektrifierade och detta ur anskaffades för att tjänstgöra som driftspendel för reläer till sekundhammare i två automatiska registreringsapparater. Den första registreringsapparaten anlände 1880 och placerades i meridianrummet. Pendelur Hohwü, 1881 Stjärntidsuret Hohwü 34, tillverkat i Amsterdam 1881, bekostades genom en donation av kommersrådet G. Dudén i Bryssel och förmedlades 1881 genom ministern C. Burenstam. Hohwü 34, fungerade som Observatoriets tidsstandard. Det regleras av en kompensationspendel med kvicksilverbehållare och var tidigare upphängt i en sluten väggnisch i västra meridianrummet på Gamla Observatoriet. För att minimera påverkan av temperaturvariationer hängde uret bakom dubbla dörrar som isolerats med zinkplåt och filt. För att observatören skulle kunna höra sekundtickningarna fanns en yttre tratt av trä som kunde hållas mot örat och via en ljudslang stod i förbindelse med urverket. Hohwü 34 var försedd med elektriska anslutningar så att det kunde fungera som elektriskt normalur och ersatte redan 1881 Lenzkirchuret som tidsstandard.

11

Vid fönstret i biblioteket: Geografisk cirkel Tillverkad på 1760-talet av Johan Zacharias Steinholtz (1733-1776), Stockholm.

I montern vid fönstret i biblioteket:

Längst upp till höger och vänster: två elektriska slavur som styrts av en sekundpendel, enligt Schweders konstruktion, tillverkade av Linderoth i slutet av 1880-talet. Mellan dem en modern sextant som ända in på 1980-talet användes vid övningsobservationen ”Ortsbestämning med sextant”. För godkänt krävdes det att studenten hamnade i observatorieparken. Närmast till vänster: två bokmärken som på 1970-talet hittade i Johannes de

Sacroboscos bok "Libellus de sphaera" ("En liten bok om himmelssfärerna"). I mitten en viktsats med gramvikter och en Ohmmeter och till höger telegrafutrustning. Tammsalen:

Pendelur Richter, 1922 Detta stjärntidsur tillverkat av Max Richter i Berlin anskaffade 1922. Det regleras av en såkallad Rieflerpendel och är försett med slutningsapparat för att styra sekundmarkeringarna i en kronograf, som var ansluten till passageinstrumentet i meridianhuset i Observatorieparken.

Steinheilrefraktorns tub, 1860 Två delar av teleskoptuben till den gamla Steinheilrefraktorn, med objektivdiametern 0.24 m och brännvidden 4.3 m, bestod av två rör av mahogny.

12

Steinheilrefraktorns snäckhjul för att driva timaxeln, 1860.

Celsiusrummet:

Pendelur Graham, 1741 Det världsberömda Grahamuret beställdes av Anders Celsius (1701-1744) i London år 1739, för 30 pund sterling, vilket motsvarade 1200 daler kopparmynt. Konstruktören, George Graham (1675-1751), var den tidens skickligaste urtillverkare. Uret levererades till Uppsala 1741 och sattes upp av Daniel Ekström i södra rummet i ett medeltida hus vid Svartbäcksgatan, som nyligen byggts om till observatorium. Det var enligt Celsius ”ett ibland de accuratesta som hittills är gjordt” och skulle användas för att bestämma jordklotets form genom mätning av tyngdkraftens tilltagande från ekvatorn mot polen. Grahamuret visar stjärntid och datum. Det regleras genom så kallad vilande hakgång eller Grahamgång, och är försett med en av Graham år 1721 uppfunnen kompensationspendel med en kvicksilverbehållare. Pendel-frekvensen beror huvudsakligen på pendelns längd och på den lokala

tyngdkraften, men också i viss mån på pendelutslaget. Pendelns längd varierar med temperaturen, men kompensationspendeln reducerar denna variation genom att pendelstångens längdutvidgning kompenseras av att kvicksilvret i kvicksilverbehållaren rör sig åt motsatt håll. Celsius konstaterade att Grahamurets temperaturkänslighet reducerats till mindre än en femtedel tack vare kompensationspendeln. Grahamuret uppställdes först i London där dess gång jämfördes med mätningar av stjärntiden med passageinstrument. Sedan skickades uret till Uppsala där Celsius genomförde liknande mätningar i två år. Celsius mätningar bekräftade Isaac Newtons (1642-1727) teoretiska modell för jordens avplattning.

Grahamuret, som är Observatoriets äldsta mekaniska ur, fungerar fortfarande. Det fick sitt träfodral i början av 1800-talet och renoverades på 1830-talet av firman Kessels i Altona. Stort skåp från 1700-talet. Detta skåp är den enda möbeln från Celsiusobservatoriet vid Svartbäcksgatan.

13

Spegelteleskop Spegelteleskop i mässing tillverkat i London av James Short (1710-68). Objektivspegelns brännvidd är 18 tum (46 cm). I utrustningen ingår två okular samt en objektivmikrometer, en så kallad heliometer, av Dollonds konstruktion, tillverkad av Jeremiah Sisson. Teleskopet beställdes av Mallet 1759. Priset, 3229 daler kopparmynt, motsvarade ungefär priset på en fastighet i centrala Uppsala. Mallet var främst teoretiker, men gjorde även observationer från Celsiusobservatoriet på Svartbäcksgatan. I september och oktober 1757 observerade han en komet. För den 5 oktober finns antecknat: "Cometen syntes åter, men en

rök ifrån en bakugn på Waxalagatan hindrade att få en enda observation, fast luften var klar uti öster." Det gamla Celsiusobservatoriet låg mycket olämpligt mitt bland husen i centrala Uppsala. Det skulle dock dröja ytterligare nästan 100 år innan ett nytt observatorium i nuvarande observatorieparken kunde invigas.