Brot úr sögu raunvísinda á Íslandi

Örn Helgason - In memoriam

Posted on: 28/08/2019 by Einar H. Guðmundsson

Á síðasta námsári mínu við MR, 1966-67, sá ég Erni Helgasyni eðlisfræðikennara oft bregða fyrir á göngum skólans. Ekki naut ég þó góðs af kennslu hans í það skiptið, en fljótlega fréttum við stærðfræðideildarnemar, að þar færi sprenglærður kjarneðlis-fræðingur, nýkominn frá námi í Kaupmannahöfn.

Eftir að ég var sjálfur orðinn kennari við MR, frétti ég jafnframt af áhuga Arnar á kennslumálum raunvísinda og mikilli vinnu hans við mótun námsefnis í eðlis- og efnafræði fyrir grunnskóla landsins. Í félagi við aðra samdi hann meðal annars víðlesnar kennslubækur í þessum greinum, ásamt kennsluleiðbeiningum.

Erni sjálfum kynntist ég ekki persónulega fyrr en hann var orðinn kennari við Háskóla Íslands. Á áttunda áratugnum var hann oft prófdómari í eðlisfræði við stúdentspróf í MR og ég man vel eftir viðræðum okkar um kosti og galla prófa og prófúrlausna. Þá, eins og ávallt síðar, þóttu mér viðhorf hans til nemenda einkennast af virðingu og raunsæi.

Mér eru einnig minnisstæðar einstaklega vingjarnlegar viðtökur hans, eftir að ég hóf störf við Raunvísindastofnun haustið 1982. Þótt við ættum tiltölulega lítil samskipti utan vinnu, einkenndist samband okkar sem vinnufélaga ávallt af gagnkvæmum skilningi og virðingu. Sérstaklega þótti mér vænt um stuðning hans við uppbyggingu rannsókna og kennslu í stjarnvísindum við Háskóla Íslands, málefni sem var mér mikið hjartans mál á níunda og tíunda áratugnum.

Örn var yfirvegaður og víðsýnn fræðimaður og þótt hann væri hógvær að eðlisfari, var hann úrræðagóður og fylginn sér, þegar á þurfti að halda. Hann var kraftmikill og hreinskiptinn og jafnframt gæddur skemmtilegum húmor, sem hann beitti ósjaldan í hópi samstarfsmanna. Vegna hæfileika sinna og mannkosta, var hann oft fenginn til að taka að sér stjórnunarstörf af ýmsu tagi, og þær voru ófáar stjórnirnar og nefndirnar, sem hann sat í um dagana, hvort heldur var fyrir Háskólann, Raunvísindastofnun, menntamálaráðu-neytið eða norrænar stofnanir.

Fyrir utan venjulega kennslu, var mikilvægasta framlag Arnar sem háskólakennara tvímælalaust uppbygging og skipulag verklega þáttarins í eðlisfræðinámskeiðum Raunvísindadeildar. Þar nutu hæfileikar hans sín einkar vel og enn þann dag í dag hvílir verklega kennslan á þeim grunni, sem hann lagði á sínum tíma.

Eftir miðjan áttunda áratuginn sneri Örn sér nær alfarið að rannsóknum á innri gerð efna með notkun svokallaðra Mössbauer-hrifa. Þar náði hann verulegum árangri, sem meðal annars má sjá af því, að öðrum vísindamönnum þótti fengur í að starfa með honum að slíkum verkefnum. Var þar bæði um innlenda og erlenda aðila að ræða. Mér er sjálfum minnisstæð einlæg gleði Arnar yfir nýjum og áhugaverðum mæliniðurstöðum og ekki var hjá því komist að hrífast af smitandi áhuga hans á fyrstu Mössbauer-rófunum, sem bárust frá reikistjörnunni Mars í janúar 2004.

Örn Helgason var farsæll vísindamaður og kennari, sem hafði nær undantekningarlaust góð og uppbyggileg áhrif á sér yngri samstarfsmenn. Jákvæð viðhorf hans og stuðningur við verkefni þeirra gat oft skipt sköpum, þegar á reyndi. - Ég kveð hann með þakklæti og söknuði.

Myndir og minningabrot

Örn Helgason, eins og ég man best eftir honum. Þarna er hann að halda fyrirlestur um Mössbauer-mælingar á ráðstefnu Eðlisfræðifélagsins á Nesjavöllum haustið 1994. Ljósmynd: Vésteinn Rúni Eiríksson.

Örn við eðlisfræðikennslu í MR, sennilega árið 1966. Ljósmynd: Pjetur Maack.

Forsíðan á hinni skemmtilegu og fallegu bók Reikistjörnurnar eftir Carl Sagan og fleiri, sem kom út árið 1967 í ágætri þýðingu Arnar. Þarna var um ákaflega frískandi lesningu að ræða, sérstaklega í samanburði við hina þurru yfirferð í stærðfræðilegri stjörnufræði, sem mér og bekkjarfélögum mínum var boðið uppá í MR.

Örn á þáverandi skrifstofu sinni í kjallara Raunvísindastofnunar í janúar 1966. Mynd úr viðtali við hann í Sunnudagsblaði Tímans.

Forsíðan á grein Arnar um kennslu í eðlisfræði og efnafræði í tímaritinu Menntamálum árið 1972. Enn má greina merki um áhrif hans á verklega kennslu í eðlisfræði á öllum skólastigum hér á landi, allt frá grunnskólum til háskóla.

Á fyrri hluta níunda áratugarins vann Örn ásamt öðrum að hönnun, smíði og uppsetngu íslenskrar vindmyllu í Grímsey. Því miður heppnaðist þetta verkefni ekki ekki sem skyldi og vindmyllan kom aldrei að fullu gagni vegna bilana og ýmissa annarra ástæðna. Mynd: Morgunblaðið.

Örn við mælingar á Mössbauer-hrifum á Raunvísindastofnun, sennilega um miðjan níunda áratuginn. Mynd úr ritinu Í hlutarins eðli: Afmælisrit til heiðurs Þorbirni Sigurgeirssyni prófessor frá 1987.

Margar af þekktustu greinum Arnar voru samdar í samvinnu við efnafræðinginn Frank J. Berry og samstarfsmenn þeirra. Myndin er af þeim félögum, Erni og Frank, á ráðstefnu í Garmisch-Partenkirchen í Þýskalandi haustið 1999.

Eitt áhugaverðasta Mössbauer-verkefnið, sem Örn kom að, tengdist reikistjörnunni Mars. Það snerist um samanburð á fyrstu Mössbauer-rófunum, sem þaðan bárust árið 2004, og hans eigin rófmælingum á íslensku bergi. Um þetta er meðal annars fjallað í tveimur íslenskum greinum Arnar og samstarfsmanna frá 2004. Sjá hér og hér.

Örn (lengst til hægri) við doktorsvörn nemanda síns, Sigurðar Emils Pálssonar, haustið 2012. Á myndinni eru frá vinstri: Guðmundur G. Haraldsson þáverandi forseti Raunvísindadeildar, Sigurður Emil, Graeme Shaw andmælandi, Sigurður M. Magnússon meðlimur doktorsnefndar og loks leiðbeinendur Sigurðar, þau Brenda J. Howard og Örn. Á myndina vantar andmælandann Andrew N. Tyler, sem tók þátt í athöfninni í gegnum fjarfundarbúnað. Mynd: Háskóli Íslands.

Birt í Tuttugasta og fyrsta öldin, Tuttugasta öldin

Þorsteinn Ingi Sigfússon - In memoriam

Posted on: 30/07/2019 by Einar H. Guðmundsson

Ég hitti Þorstein Inga í fyrsta sinn haustið 1982, þegar við hófum báðir störf sem sérfræðingar við eðlisfræðistofu Raunvísindastofnunar, hann í þéttefnisfræði, ég í stjarneðlisfræði. Húsnæðisskortur olli því að við þurftum í fyrstu að deila skrifstofu, fyrirkomulag sem gerði öll okkar samskipti auðveldari en ella. Fljótlega kom því í ljós, að þrátt fyrir mismunandi bakgrunn og gjörólík rannsóknarverkefni áttum við ýmislegt sameiginlegt. Þar má meðal annars nefna mikinn metnað fyrir hönd eðlisfræði á Íslandi og einlægan áhuga á frekari uppbyggingu rannsókna á því sviði við Háskólann. Þar vorum við reyndar ekki einir á báti, því við Raunvísindastofnun starfaði þá einvalalið fræðimanna með svipaðar hugsjónir.

Þorsteinn var ekki aðeins þéttur á velli, vænghaf hans á andlega sviðinu var óvenju mikið. Hugmyndir um áhugaverð viðfangsefni, fræðileg sem hagnýt, streymdu frá honum í sífellu og þegar tækifæri gafst fylgdi hann þeim eftir af dugnaði og þrautseigju. Hann var einlægur og vingjarnlegur í allri framkomu og hjálpsamur með afbrigðum. Þá var hann einstaklega trúr vinum sínum, eins og ég fékk að kynnast í langvinnri baráttu fyrir uppbyggingu rannsókna og kennslu í stjarnvísindum við Háskóla Íslands.

Því miður fækkaði tækifærunum til skemmtilegra hugarflugsfunda smám saman, einkum eftir að Þorsteinn tók þá ákvörðun að helga sig algjörlega hagnýttum rannsóknum og stjórnunarstörfum. Ég fylgdist þó náið með ferli hans og það gladdi mig ávallt, þegar honum tókst vel upp í störfum sínum.

Þorsteinn var einn áhrifamesti fulltrúi hagnýttra vísinda hér á landi og eftir hann liggur mikið og merkilegt starf á sviði nýsköpunar. Það mun án efa halda minningu hans á lofti um ókomin ár.

Myndir og minningabrot

Þéttefnisfræðingurinn Þorsteinn Ingi Sigfússon (1954-2019). Mynd: Morgunblaðið.

Fréttabréf Eðlisfræðifélags Íslands kom út í tíu ár, frá 1982 til 1991. Í því birtust margar fróðlegar og skemmtilegar greinar, sem í dag hafa verulega sögulega þýðingu. Þorsteinn ritstýrði öllum árgöngunum, nema þeim fyrsta, af mikilli festu. Þegar hann hætti sem ritstjóri, treysti enginn eðlisfræðingur sér til að taka við starfinu. Samfélag íslenskra eðlisfræðinga hefur því verið án fréttabréfs síðan.

Myndin sýnir Þorstein og samstarfsmann hans við eðlisfræðistofu, Hans Kr. Guðmundsson eðlisfræðing, taka á móti kúti með fljótandi helíni sumarið 1984. Helínið kom alla leið frá rannsóknarstofnuninni í Risø í Danmörku og var ætlað til lághitamælinga í þéttefnisfræði við Raunvísindastofnun. Myndin er tekin úr ritinu Í hlutarins eðli: Afmælisrit til heiðurs Þorbirni Sigurgeirssyni prófessor, sem kom út árið 1987 og Þorsteinn ritstýrði.

Hér sést Þorsteinn setja fimmtu ráðstefnu Eðlisfræðifélags Íslands í Munaðarnesi í lok september 1990. Hann var þá formaður félagsins. Mynd: Vésteinn Rúni Eiríksson.

Ólympíuleikarnir í eðlisfræði voru haldnir í Reykjavík sumarið 1998. Hver einasti eðlisfræðingur og eðlisfræðinemi á landinu kom að undirbúningi og/eða framkvæmd keppninnar, með einum eða öðrum hætti. Þessi minnisstæði atburður þótti takast með miklum ágætum og vera landi og þjóð til sóma. Það var ekki síst að þakka framkvæmdastjórn keppninnar undir öruggri stjórn Þorsteins Inga Sigfússonar. Höfundur hins fallega einkennismerkis keppninnar er grafíski hönnuðurinn Stefán Einarsson.

Árið 2007 komst Þorsteinn í heimsfréttirnar, þegar hann hlaut alþjóðleg verðlaun í orkuverkfræði (Global Energy Prize) fyrir framlag sitt til vetnismála. Ári síðar gaf hann svo út mikla bók um efnið, Planet Hydrogen: the Taming of the Proton, sem jafnframt kom út á íslensku undir heitinu Dögun vetnisaldar: Róteindin tamin.

Þegar Þorsteinn varð sextugur, árið 2014, heiðruðu samstarfsmenn hans á sviði nýsköpunar afmælisbarnið með veglegu ritgerðasafni.

Birt í Tuttugasta og fyrsta öldin, Tuttugasta öldin

Þorkell Þorkelsson eðlisfræðingur, aðkoma hans að stofnun stærðfræðideildar og greinin um afstæðiskenninguna

Posted on: 23/06/2019 by Einar H. Guðmundsson

Eins og fram kemur í færslunni Nútíma raunvísindi á Íslandi: Fyrstu skrefin var Þorkell Þorkelsson annar Íslendingurinn, sem útskrifaðist með háskólagráðu í eðlisfræði. Þrettán árum áður hafði sá fyrsti, Nikulás Runólfsson, lokið prófi frá sama skóla, danska Fjöllistaskólanum (Den Polytekniske Læreanstalt). Nikulás starfaði reyndar aldrei hér á landi og dó 1898, þá 47 ára.

Þorkell Þorkelsson (1876-1961). Ljósmynd: E. H. Arnórsson.

Helstu kennarar Þorkels í eðlisfræði voru þeir P. K. Prytz, prófessor við Fjöllistaskólann og C. Christiansen, prófessor við sama skóla og jafnframt við Háskólann í Kaupmannahöfn. Vert er að hafa í huga, að öll kennsla í eðlisfræði, efnafræði og stærðfræði í skólunum tveimur var sameiginleg á þessum tíma og rannsóknir í tilraunaeðlisfræði fóru allar fram við Fjöllistaskólann.

Kennsla í verklegri eðlisfræði við Fjöllistaskólann einhvern tímann á árunum 1907-10. Mynd: DTU.

Báðir voru þeir Prytz og Christiansen framúrskarandi tilraunaeðlisfræðingar. Christiansen, sem var eldri, hafði byggt upp kennsluna í nútímalegri eðlisfræði við skólann, bæði á verklega og kennilega sviðinu. Til gamans má einnig nefna, að hann var aðalkennari Níelsar Bohr, sem útskrifaðist 1909.

Eins og Nikulás áður, vann Þorkell aðallega með Prytz, fyrst á námsárunum og síðar sem aðstoðarkennari (Assistent) við eðlisfræðistofuna (det fysiske Laboratorium) á árunum 1904-1908 - það gæti því vel verið, að Þorkell hafi leiðbeint Bohr við verklegar æfingar á sínum tíma.

Tilraunaeðlisfræðingurinn Peter Kristian Prytz (1851-1929). Hann var aðalkennari Þorkels og síðar yfirmaður hans við Fjöllistaskólann. Mynd: Danska vísindafélagið.

Á meðan Þorkell starfaði við Fjöllistaskólann fór hann meðal annars í rannsóknarleiðangra til Íslands og gerði merkar athuganir á geislavirkni hveralofts. Um þær rannsóknir hefur nýlega verið fjallað í grein í Náttúrufræðingnum.

Þorkell Þorkelsson, 1910: The hot springs of Iceland.
Sveinbjörn Björnsson, 2016: Radon í hveragasi og bergi.

Þorkell ílentist ekki í Danmörku, heldur kom heim til Íslands árið 1908 og gerðist kennari við „gamla“ Gagnfræðaskólann á Akureyri (sá skóli var þá þegar tengdur Reykjavíkurskóla og varð með tímanum að Menntaskólanum á Akureyri). Þar starfaði Þorkell til 1918, en fluttist þá til Reykjavíkur og gerðist forstöðumaður Löggildingarstofnunar mælitækja. Fljótlega var honum falið að undirbúa stofnun Veðurstofu Íslands og varð svo fyrsti forstöðumaður hennar árið 1920. Á meðan hann bjó á Akureyri átti hann frumkvæði að vatnsveitu fyrir bæinn úr Hesjuvallalindum og hafði umsjón með byggingu veitunnar.

Gagnfræðaskólinn á Akureyri í kringum 1915. Mynd: Akureyrarbær.

Þorkell var þannig brautryðjandi í jarðhitarannsóknum á Íslandi og síðar stóð hann, ásamt Steingrími Jónssyni rafmagnsverkfræðingi, að jarðborunum við Þvottalaugarnar í Reykjavík. Í kjölfarið létu þeir leggja hitaveitu þaðan á Skólavörðuholtið. Þá kom Þorkell á fót fyrstu rannsóknunum á jarðskjálftum hér á landi og gerði tilraunir til samfeldra segulmælinga á árunum 1932-33.

Hilmar Garðarsson, 1999: Saga Veðurstofu Íslands. (Sjá einnig hér.)

Þorkell lét jafnframt til sín taka á sviði vísindasögu. Meðal annars skrifaði hann um tímatal Íslendinga til forna og athuganir Stjörnu-Odda. Einnig tók hann saman skrá yfir íslenskar heimildir um sól- og tunglmyrkva frá upphafi til 1734.

Þá eru ótaldar ýmsar greinar hans ætlaðar almenningi, til dæmis Hvað eru Röntgens-geislar? (1916), Gagnsemi veðurfræðinnar (1918), Frumefnin og frumpartar þeirra (1922) og Stiklarstaðaorusta og sólmyrkvinn (1933). Ítarlegar skrár yfir rit Þorkels má finna hér:

Jón E. Vestdal og Stefán Bjarnason, 1956: Verkfræðingatal, bls. 222-225.
Leó Kristjánsson: Skrá um rit Þorkels Þorkelssonar um vísindaleg efni á erlendum tungumálum.

Í lokin má svo benda á áhugavert viðtal við Þorkel sem birtist í Morgunblaðinu árið 1951. Einnig eru eftirfarandi minningargreinar mjög fróðlegar:

Sigurkarl Stefánsson, 1961: Dr. Þorkell Þorkelsson fyrrv. veðurstofustjóri.
Teresía Guðmundsson, 1961: Dr. phil. Þorkell Þorkelsson, fyrrv. veðurstofustjóri - In memoriam.

Samstarfið við Ólaf Daníelsson

Um það leyti sem Ísland varð fullvalda ríki, var Þorkell Þorkelsson eini eðlisfræðingurinn á landinu. Auk hans var hér einn stærðfræðingur, Ólafur Dan Daníelsson, nokkrir verkfræðingar og örfáir náttúrufræðingar.

Ólafur Dan Daníelsson (1877-1957). Mynd: Wikipedia.

Þeir Þorkell og Ólafur áttu margt sameiginlegt. Þeir höfðu verið samtíða við nám í Kaupmannahöfn og því sótt tíma hjá mörgum sömu kennurunum fyrstu námsárin, einkum í stærðfræði, eðlisfræði og stjörnufræði. Þeir sinntu og báðir kennslu í stærðfræði og raungreinum fyrstu árin eftir heimkomuna. Þorkell sneri sér síðar að öðru, en Ólafur gerði kennsluna að ævistarfi.

Skömmu eftir að Þorkell flutti frá Akureyri til Reykjavíkur árið 1918, hófu þeir félagar samstarf, sem átti eftir að standa áratugum saman. Til dæmis urðu þeir fyrstir Íslendinga til að reikna íslenska almanakið, upphaflega fyrir árið 1923 og síðan ár hvert til 1951:

Þorgerður Sigurgeirsdóttir og Þorsteinn Sæmundsson, 2018: Skyggnst í sögu almanaksins.

Stærðfræðideildin

Merkasta samstarfsverkefni þeirra Þorkels og Ólafs tengdist hins vegar stofnun stærðfræðideildar við Reykjavíkurskóla, eða Hinn almenna Menntaskóla í Reykjavík, eins og hann hét þá. Eftir að deildin varð að veruleika haustið 1919, tóku þeir svo höndum saman við að móta námsefni og kennslu skólans í stærðfræði, eðlisfræði og stjörnufræði.

Hinn almenni menntaskóli í Reykjavík (Reykjavíkurskóli) sumarið 1921.

Stofnun stærðfræðideildarinnar gekk ekki þrautalaust fyrir sig. Lauslegar hugmyndir um slíka deild höfðu verið til umræðu í nokkur ár, þegar þeir Ólafur og Þorkell tóku að berjast fyrir henni af fullum krafti. Til að koma málinu á skrið, sóttu þeir snemma árs 1919 um styrk til yfirvalda til að koma á fót og starfrækja sérstakan skóla, sem myndi útskrifa stúdenta með sérmenntun í stærðfræði og eðlisfræði. Stefnt yrði að því, að próf frá skólanum gæfi rétt til inntöku í Fjöllistaskólann, Háskóla Íslands og aðra háskóla. Telja má nær fullvíst, að tilgangur þeirra félaga með umsókninni hafi verið að setja þrýsting á yfirvöld varðandi kennslu í raunvísindum.

Á fundi í Verkfræðingafélaginu þá um vorið var að frumkvæði þeirra Þorkels og Ólafs samþykkt áskorun til yfirvalda þess efnis, að þegar í byrjun næsta skólaárs yrði komið á fót fullkominni stærðfræði- og eðlisfræðideild við Menntaskólann. Til vara var tekið fram, að ef það þætti henta betur, yrði séð fyrir sérstöku undirbúningsnámi undir Fjöllistaskólann.

Sumarið 1919 birti Ágúst H. Bjarnason heimspekiprófessor svo snjalla grein um málið í tímaritinu Iðunni. Hann hafði verið samtíma þeim Ólafi og Þorkeli við nám í Kaupmanna-höfn og var jafnframt mikill áhugamaður um raunvísindi. Ætla má, að hann hafi oftar en einu sinni rætt við þá félaga um kennsluna í raunvísindum og vanrækslusyndir Íslendinga á því sviði. Í greininni gefur hann ágæta lýsingu á ástandinu hérlendis og segir meðal annars:

Allir þeir, sem verkfræði hafa viljað stunda, [hafa] orðið að eyða 1-1½ ári af hinum dýrmæta námstíma sínum erlendis til þess að vinna þessa vanrækslu upp og geta komist inn á [Fjöllistaskólann], og þó hefir þriðjungur til helmingur af þeim fallið, sakir ónógs undirbúnings, eins og títt er líka um Dani sjálfa. En alt þetta gerir nú það að verkum, að við höfum miklu færri verkfróðum mönnm á að skipa en þörf er á í nánustu framtíð og þurfum ef til vill að fá erlenda menn í þeirra stað tjl þess að stjórna verkfræðisfyrirtækjum vorum. Ef nú á að fara að beizla fossana, vantar okkur heilan hóp innlendra manna, sem þar hefðu getað lagt hönd á plóginn. Í stað þess höfum við nú „14 skáld í 4. bekk“ og nóg af froðusnökkum um land alt.

Þetta gæti þó staðið til bóta, því að:

Nú hefir stjórnarráðinu borist umsókn frá 2 mætum mönnum, stærðfræðingnum dr. Ól. Daníelssyni og eðlisfræðingnum Þorkeli Þorkelssyni um 12,000-14,000 kr. styrk úr landssjóði til þess að stofna skóla, er búi menn undir stúdentspróf með sérmentun i stærðfræði og eðlisfræði, svo að Íslendingar geti hér eftir sem aðrir komist próflítið eða próflaust inn i verkfræðingaskóla í öðrum löndum.

Ég mundi nú vera þessari hugmynd fylgjandi, ef við að eins hefðum ráð á því að stofna enn einn skólann. [...] En við höfum ekki ráð á þessu; við höfum ekki ráð á að stofna eitt skólabáknið á fætur öðru. Við verðum heldur að reyna að ditta að og fullkomna það, sem við þegar höfum, og því legg ég það nú til, að lærdómsdeildinni [í Reykjavíkurskóla] verði þegar á næsta ári tvískift eftir námsgreinum og þessir tveir menn fengnir til að veita stærðfræði- og eðlisfræðideildinni forstöðu. Þá er málinu borgið, þótt það sé nokkuð um seinan, og þótt þetta raunar hefði átt að gerast fyrir liðugum 10 árum, þegar fyrst var stungið upp á því.

Það er reynsla manna í útlöndum, að slíkar deildir sæki þriðjungur og alt að helmingi allra stúdenta. Ef nú allir þeir, sem ætla að verða læknar, leggjast á sveif með verkfræðingaefnunum og sækja deild þessa, er engin hætta á, að hún veslist upp af mannfæð. [...] Ég vona að frá hinni nýju deild komi eins fríð sveit að öllu andlegu atgjörvi og eins þjóðnýt, eins og þegar Ecole polytechnique á Frakklandi var stofnaður [...] Þaðan runnu allir frumherjar vísindanna, er gerðu Frakkland um eitt skeið að forustulandinu í öllum vísindalegum og verklegum framförum.

Grein Ágústs mun hafa haft talsverð áhrif, en einnig verður að hafa í huga, að hluti kennara við Reykjavíkurskóla og margir aðrir málsmetandi Íslendingar voru þegar hlynntir tvískiptingu lærdómsdeildarinnar.

Niðurstaða málsins varð og sú, að tvískiptingin var samþykkt á alþingi 1919 og um haustið lét stjórnin skipta lærdómsdeild 4. bekkjar í málfræði- og sögudeild (máladeild) og náttúrufræði- og stærðfræðideild (stærðfræðideild). Ekkert er getið um þessa breytingu í Stjórnartíðindum og mun hún hafa verið gerð með stjórnarráðsbréfi. Samhliða breytingunni var Ólafur Dan ráðinn að skólanum til að kenna í hinni nýju deild.

Í Sögu Reykjavíkurskóla segir í þriðja bindi:

Rektor var tilkynnt skömmu fyrir skólasetningu, að skipta bæri 4. bekk í tvær deildir, og þá var eftir að athuga, hverjir hefðu hug á stærðfræðideild og hvað ætti að kenna þar. Í ljós kom, að átta fjórðubekkingar vildu fara í stærðfræðideild, og mynduðu þeir því fyrsta stærðfræðibekk skólans, sem fengið var aðsetur í núverandi T-stofu. Jafnframt var ákveðið, að bekk þessum skyldi kennt eftir dönskum reglum um stærðfræðideildir, þar til settar yrðu reglur um þessa kennslu hér á landi. Þetta var í sjálfu sér eðlileg ráðstöfun, þar sem nemendur í báðum löndum stefndu einkum til náms í Fjöllistaskólanum í Kaupmannahöfn. Það vekur hins vegar furðu, að skólayfirvöld á Íslandi skuli loks setja upp í skyndingu stærðfræðideild, eftir að þær höfðu starfað í meira en 40 ár í Danmörku. En hér sannast sem oftar, að íslenzk stjórn og þing voru lengi furðu-afturhaldssöm í skólamálum.

Eins og áður sagði, var Ólafur fastráðinn við skólann haustið 1919 til að sjá um kennsluna í stærðfræði. Hann kenndi jafnframt stjörnufræðina og einnig eðlisfræði, ef þörf krafði, allt til ársins 1941, þegar hann sneri sér að öðru. Þorkell kenndi eingöngu eðlisfræði, en aðeins í átta ár. Eins og þegar hefur komið fram, var hann í fullu starfi annars staðar og sinnti kennslunni í hjáverkum. Honum tókst þó að leggja grunn að eðlisfræðikennslunni við skólann, verk sem eftirmenn hans áttu sannarlega eftir að njóta góðs af.

Ágúst H. Bjarnason, 1919: Æðri skólar.
Heimir Þorleifsson, ritstjóri, 1975: Saga Reykjavíkurskóla I, bls. 76-78.
Heimir Þorleifsson, ritstjóri, 1981: Saga Reykjavíkurskóla III, bls. 63-64.
Sigurður Helgason og Guðmundur Arnlaugsson, 1996: Stærðfræðingurinn Ólafur Dan Daníelsson: Saga brautryðjanda, bls. 23-26.
Kristín Bjarnadóttir, 2013: Stærðfræðimenntun á tuttugustu öld: Áhrif Ólafs Daníelssonar, bls. 5-8.

Um sögu kennslu og alþýðufræðslu í stærðfræðilegum lærdómslistum og náttúruspeki fyrir daga stærðfræðideildarinnar má lesa hér, hér, hér, hér, hér, hér og hér.

Fyrstu stúdentarnir frá stærðfræðideild Reykjavíkurskóla útskrifuðust vorið 1922. Hér standa þeir fyrir aftan aðalkennara sína, þá Þorkel Þorkelsson til vinstri og Ólaf Dan Daníelsson til hægri. Stúdentarnir eru frá vinstri (síðari starfsheiti innan sviga): Júlíus Björnsson (rafmagnsfræðingur), Lárus Einarsson (læknir), Jóhannes Kjartansson (verkfræðingur), Lárus Sigurbjörnsson (rithöfundur, leikskáld og minjavörður) og Sigurður Jónsson (verkfræðingur). Ljósmynd: Ólafur Magnússon.

Að mati þess, sem þetta ritar, er stofnun stærðfræðideildar við Reykjavíkurskóla árið 1919 fyrsti stóráfanginn í kennslusögu raunvísinda á Íslandi. Hinir tveir eru flutningur fyrrihlutanáms í verkfræði til Íslands haustið 1940 og upphaf BS-náms í raunvísindum við Verkfræði- og raunvísindadeild árið 1970. Á þeim fimmtíu árum, sem þessi hægfara þróun átti sér stað, lögðu að minnsta kosti fjórar kynslóðir kennara og vísindamanna grunn að iðkun raunvísinda á Íslandi og þeirri blómatíð, sem þar ríkir nú.

Þorsteinn Vilhjálmsson, 1987: Verkfræði og raunvísindi við Háskóla Íslands: Fyrstu skrefin.
Gunnar Karlsson, ritstjóri, 2011: Aldarsaga Háskóla Íslands 1911-2011.

En nú er kominn tími til að snúa sér að afstæðiskenningunni.

Einstein og afstæðiskenningin

Nokkrum mánuðum eftir að stærðfræðideild var stofnuð við Reykjavíkurskóla, bárust þær fréttir til landsins, að breskir stjarnvísindamenn hefðu fallist á kenningar þýska prófessorsins Einsteins, sem væru andvígar kenningum Newtons. Eins og sjá má á umfjöllun í dagblöðum og tímaritum þess tíma, var nafn Einsteins fljótlega á hvers manns vörum, þótt flestir ættu fullt í fangi með að skilja hugmyndir hans.

Takmarkaða kenningin

Einstein birti fyrstu greinar sínar um takmörkuðu afstæðiskenninguna árið 1905. Það ár hefur stundum verið kallað kraftaverkaárið, því auk greinanna um afstæðiskenninguna birti hann tímamótagreinar um ljósskammta og tilvist atóma.

Einar H. Guðmundsson, 2005: Albert Einstein og greinar hans frá 1905.

Svo heppilega vill til, að á aldarafmæli almennu afstæðiskenningarinnar árið 2015 komu allar greinar Einsteins frá 1905 út í íslenskri þýðingu ásamt sögulegum inngangi og skýringum:

Þorsteinn Vilhjálmsson, ritstjóri, 2015: Einstein. Eindir og afstæði. Þriðji kafli bókarinnar fjallar um sögulegan aðdraganda afstæðiskenningarinnar, en greinar Einsteins sjálfs eru á síðum 253-284.

Eftir að Einstein birti yfirlitsgrein sína um almennu afstæðiskenninguna árið 1916 tók hann sig til og skrifaði bækling um kenningar sínar fyrir almenning. Ritið kom út í Þýskalandi árið 1916 og er til í íslenskri þýðingu:

A. Einstein, 1970: Afstæðiskenningin. (Ný og endurskoðuð útgáfa kom út 1978.)

Jafngildislögmálið

Árið 1907 tók Einstein að hugleiða, hvernig best væri að lýsa þyngdinni innan vébanda takmörkuðu afstæðiskenningarinnar. Það varð til þess, að hann uppgötvaði hið svokallaða jafngildislögmál (sjá grein Einsteins frá 1907, síðustu málsgreinarnar í §17), sem reyndist vera fyrsta skrefið í átt að almennu kenningunni. Lögmálið má orða á ýmsa vegu, en hér hentar best að nota framsetningu þar sem einfaldlega segir, að hröðun og þyngd séu jafngild.

Af jafngildislögmálinu leiðir meðal annars hið svokallaða þyngdarrauðvik (eða þyngdarblávik, eftir aðstæðum; sjá grein Einsteins, §19) og einnig, að ljós ferðast eftir sveigðum brautum í þyngdarsviði (grein Einsteins, neðarlega á bls. 483). Lögmálið eitt nægir til að reikna þyngdarrauðvikið, en aðeins helming ljóssveigjunnar. Hinn helmingurinn stafar af sveigju rúmsins, eins og í ljós kom í árslok 1915.

Árið 1911 birti Einstein greinina Über den Einfluß der Schwerkraft auf die Ausbreitung des Lichtes. Þar gerir hann aðra tilraun til að leggja grunn að nýrri kenningu um þyngdina. Hann notar jafngildislögmálið til að finna bæði þyngdarrauðvik Fraunhofer-línanna í litrófi sólarinnar og sveigjuhorn ljósgeisla frá fjarlægri stjörnu, sem rétt sleikir sólaryfirborðið. Fyrir rauðvikið fær hann, að tíðni ljóss minnki um 0,0002% á leið frá sólinni til jarðar (bls. 493), sem er rétt niðurstaða. Fyrir sveigjuhornið fær hann hins vegar 0,83 bogasekúndur (bls. 496), sem er helmingi of lítið, eins og áður sagði. Réttu niðurstöðuna, 1, 75 bogasekúndur fann hann ekki fyrr en í nóvember 1915.

Eftir að greinin frá 1911 kom út, reyndi Einstein að vekja athygli stjörnufræðinga á niðurstöðum sínum í þeirri von, að einhver þeirra tæki sig til og reyndi að sannreyna þær með mælingum. Meðal annars hafði hann samband við bandaríska stjörnufræðinginn G. E. Hale af þessu tilefni haustið 1913, en án árangurs.

Önnur af tveimur teikningum Einsteins í bréfi til G. E. Hales haustið 1913. Þar útskýrir hann ljóssveigjuna við rönd sólar og spyr, hversu nálægt sólinni megi sjá fastastjörnur í dagsljósi með nýjustu og bestu tækni.

Fyrsti stjörnufræðingurinn, sem brást jákvætt við beiðni Einsteins, var Erwin Finley Freundlich. Hann gerði ítrekaðar tilraunir til að mæla ljóssveigjuna við sólmyrkva og einnig að ákvarða þyngdarrauðvikið í ljósi sólar og annarra stjarna. Freundlich var hins vegar með eindæmum óheppinn og allar tilraunir hans til að staðfesta útreikninga Einsteins misheppnuðust. Um þá sögu má lesa nánar hér. Ýmsir aðrir stjörnufræðingar, sem síðar komu að samskonar mælingum, lentu í svipuðum vandræðum, enda valda margvíslegar ástæður því, að mælingarnar eru einstaklega erfiðar.

Þegar litið er til baka má segja, að það hafi verið lán Einsteins, að þessar fyrstu mælingar skyldu mistakast. Nákvæmar mælingar hefðu nefnilega sýnt, að ljóssveigjan nam tvöfaldri niðurstöðu hans frá 1911.

Leit Einsteins að almennu afstæðiskenningunni lauk ekki að fullu fyrr en í nóvember 1915 og handritið að yfirlistsgrein hans, Die Grundlage der allgemeinen Relativitätstheorie, var ekki tilbúið fyrr en í mars 1916.

Almenna kenningin

Í lok hinnar mögnuðu yfirlitsgreinar frá 1916 bendir Einstein á þrjár leiðir til að sannreyna kenninguna. Hina fyrstu, skýringu á ákveðnu misræmi í sígildum útreikningum og mælingum á sólnánd Merkúríusar, setti hann reyndar fram sjálfur í greininni (bls. 822). Einnig stakk hann upp á því, að stjörnufræðingar reyndu að mæla þyngdarrauðvikið í litrófi sólsjarna (bls. 820) og í þriðja lagi, að þeir mældu ljóssveigjuna við jaðar sólkringlunnar (bls. 821-22).

Einstein í desember 1919, um það leyti sem hann varð heimsfrægur.

Áður en lengra er haldið má nefna, að afstæðiskenning Einsteins frá 1915 hefur reynst sannspá um niðurstöður allra vandaðra mælinga, sem gerðar hafa verið til að sannreyna hana. Á hverju andartaki er hún staðfest með farsælli notkun GPS-tækninnar, sem væri ónothæf, ef þar væri ekki tekið fullt tillit til kenninga Einsteins um tíma, rúm og þyngd. Án afstæðiskenningarinnar hefði einnig verið illmögulegt að skilja eiginleika mikils fjölda nýrra fyrirbæra, sem fundist hafa í geimnum á undanförnum sextíu árum eða svo (til dæmis svarthola, þyngdarlinsa og þyngdarbylgna). Þá má minna á, að kenningin myndar hinn fræðilega grunn að heimsmynd nútíma stjarnvísinda.

Ágætis yfirlit um það, hvernig afstæðiskenningin hefur staðist tímans tönn, má meðal annars finna í eftirfarandi ritverkum:

C. M. Will, 2017: Did Einstein get it right? A Centennial Assessment.
C. M. Will, 2014: The Confrontation between General Relativity and Experiment (tæknileg grein).
Wikipedia: Tests of General Relativity.
J. Crelinsten, 2006: Einstein's Jury: The Race to Test Relativity.

Afstæðiskenningin á Íslandi 1913-1930

Ólafur Dan Daníelsson varð fyrstur Íslendinga til að fjalla um afstæðiskenninguna í rituðu máli. Það var í greininni Ýmsar skoðanir á eðli rúmsins, sem birtist í Skírni árið 1913. Greinin virðist hafa vakið litla athygli, þegar hún kom út, enda efnið mjög framandi fyrir flesta lesendur. Ekki er heldur að sjá, að afstæðiskenningin hafi komið aftur til umræðu hér á landi fyrr en sex árum síðar.

Eftirfarandi yfirlit um fyrstu viðbrögð Íslendinga við afstæðiskenningunni er að hluta byggt á mun ítarlegri umfjöllun í eftirfarandi ritsmíðum:

Einar H. Guðmundsson og Skúli Sigurðsson, 2005: Eðli rúms og tíma: Ólafur Dan Daníelsson og greinar hans um afstæðiskenninguna.
Einar H. Guðmundsson, 2015: Sólmyrkvinn sem skaut Einstein upp á stjörnuhimininn.

Eins og áður hefur komið fram, kviknaði áhugi hins almenna Íslendings á Einstein og kenningum hans við fréttir af sólmyrkvamælingum frægu árið 1919. Fréttin birtist fyrst í Vísi, en svo í öðrum hérlendum blöðum á næstu dögum.

Fyrsta íslenska fréttin um sólmyrkvamælingarnar birtist í Vísi, 19. nóvember 1919, bls. 2.

Frekari skýringar fengust þó ekki fyrr en 5. desember, þegar Morgunblaðið birti greinina Byltingar í heimi vísindanna. Í greininni, sem er endursögn á grein úr danska dagblaðinu Politiken frá 18. nóvember (sem aftur byggði umfjöllun sína á greinum úr breska blaðinu London Times), segir meðal annars:

Þó hefir sú staðhæfing Einsteins vakið mesta athygli að hægt er að vega sólarljósið. En þó hefir það verið sannað meðal annars af tveimur stjörnufræðis rannsóknarnefndum sem athuguðu sólmyrkvan 29.maí sl. ár, bæði í Norður-Brasiliu og á vesturströnd Afríku. Kenningar eða uppgötvanir Einsteins bentu á það, að hreyfing reykistjarnanna væri dálítið frábrugðin því, sem Newton hélt fram. Þetta var sannað hvað braut Merkúrs snerti. En það veittist örðugt að sanna, að ljósið fylgdi öðrum reglum en þeim sem Newton hafði fundið. En meðan á sólmyrkvanum stóð, ljósmynduðu menn margar þær stjörnur, sem senda ljós sitt mjög nærri sólinni til jarðarinnar. Þá kom það í ljós, að geislar þesara stjarna, sveigðust mikið að sólinni um leið og þeir fóru fram hjá henni, vegna aðdráttarafls hennar. Þyngdarlögmál Newtons og yfirhöfuð allar kenningar hans raskast töluvert við þetta.

Fyrsta ritið um kenningar Einsteins, sem kom í íslenskar bókabúðir, var bókin Vort fysiske Verdensbillede og Einsteins Relativitetsteori eftir danska eðlisfræðinginn Helge Holst.

Í auglýsingu frá Bókaverslun Ársæls Árnasonar í Tímanum 28. ágúst 1920 segir svo um ritið:

Margur rak upp stór augu er hingað barst fréttin um að Þjóðverjinn Einstein hefði sýnt fram á að kenningar Newtons, sem öll eðlisfræði hafði hingað til verið bygð á, væru rangar. Þetta er alþýðlega skrifuð bók um þessa merkilegu nýjung; hefir þegar selst afarmikið hér í Reykjavík.

Þetta mun vera nokkuð góð lýsing á vinsældum bókarinnar, því hinn 28. október fjallar Alþýðublaðið um sama efni á forsíðu:

Menn ráku upp stór augu í fyrra vetur er sú fregn flaug eins og eldur í sinu um allan mentaðan heim að Gyðingurinn Einstein hefði gert uppgötvanir sem umturnuðu þyngdarlögmáli Newtons, sem síðan 168[7] hafði verið eini hyrningarsteinn eðlisfræðinnar. Erlendis var um sinn varla um annað talað en þessa merkilegu uppgötvun [...] Á Íslandi var hljóðast um þetta, enda voru þeir víst teljandi er svo væri ljóst hvað hér hefði gerst að þeir gætu skýrt efnið fyrir öðrum, þó mun eigi hafa skort áhugan hér, eins og bezt kom í ljós á síðastliðnu sumri er hin ágæta alþýðubók [Holsts] kom hingað, því þótt bókaverslum Gyldendal sendi álitlegan forða [til Ársæls] er mælt að hann þó eftir fáa daga hafi orðið að síma eftir viðbót. Og ennþá selst kverið meira en flestar aðrar erlendar bækur.

Á næstu árum var talsvert ritað um Einstein, persónu hans og athafnir í íslenskum blöðum. Fjallað var um skoðanir hans á flestu milli himins og jarðar, ekki síst á þjóðfélags- og trúmálum. Þá var getið um andstöðuna, sem kenningar hans sættu, einkum í Þýskalandi.

Ekki má heldur gleyma tilraunum til að útskýra hugmyndir Einsteins á alþýðlegan hátt. Þar var einna fremstur í flokki heimspekingurinn Ágúst H. Bjarnason, eins og sjá má á eftirfarandi lista um slík fræðslurit frá árunum 1921-31:

J. Holtsmark, 1921: Einsteinskenning. (Þýðanda er ekki getið.)
A. Moszkowski, 1921-22: Einstein. (Þýðandi: Ágúst H. Bjarnason.)
Ágúst H. Bjarnason, 1926: Himingeimurinn (bls.184-188).
Ágúst H. Bjarnason, 1931: Heimsmynd vísindanna (bls. 7-35).

Af tvíeykinu Ólafi Dan og Þorkeli, var það fyrst og fremst Ólafur, sem lét til sín taka á þessu sviði. Fyrir utan greinina frá 1913, sem áður var getið, gaf hann út tvær fræðslugreinar um kenningar Einsteins, aðra tæknilega um takmörkuðu kenninguna 1921, hina alþýðlega árið 1922. Þar er bæði fjallað um takmörkuðu og almennu afstæðiskenninguna.

Ólafur Dan Daníelsson, 1921: Um tímarúm Minkowskis í sambandí víð afstæðiskenninguna þrengri (tæknileg grein).
Ólafur Dan Daníelsson, 1922: Afstæðiskenningin.

Allar þrjár ritsmíðar Ólafs um afstæðiskenninguna eru teknar til ítarlegrar skoðunar í eftirfarandi grein, og verður látið nægja að vísa til hennar hér:

Einar H. Guðmundsson og Skúli Sigurðsson, 2005: Eðli rúms og tíma: Ólafur Dan Daníelsson og greinar hans um afstæðiskenninguna.

Þá er lítið annað eftir, en ræða grein Þorkels Þorkelssonar frá 1926 um erlendar tilraunir til að sannreyna afstæðiskenninguna. Það verður gert í næsta og jafnframt síðasta kafla færslunnar.

Segja má, að um og uppúr 1930 hafi meirihluti eðlisvísindamanna verið farinn að líta á afstæðiskenninguna sem hina viðteknu kenningu um rúm, tíma og þyngd. Það hentar því ágætlega að hafa kaflaskil í sögunni um það leyti. Um framhaldið er það að segja, að í komandi færslu er ætlunin að gefa stutt yfirlit yfir kynni Íslendinga af stjarneðlisfræði og heimsfræði á árunum 1850 til 1960. Á seinni hluta þess tímabils kemur afstæðiskenningin talsvert við sögu. Í kjölfarið verður svo tímabilið eftir 1960 tekið fyrir, með megináherslu á rannsóknir í afstæðilegri stjarneðlisfræði við Háskóla Íslands.

Grein Þorkels um staðfestingu afstæðiskenningarinnar

Árið 1925 var afstæðiskenningin talsvert til umræðu í erlendum blöðum og tímaritum. Ástæðan var sú, að tveir vísindamenn í Bandaríkjunum höfðu birt niðurstöður nýrra mælinga er vörðuðu kenninguna. Annars vegar taldi W. S. Adams sig hafa mælt þyngdarrauðvik í litrófi hvíta dvergsins Síríusar B, en hins vegar hafði D. C. Miller endurtekið Michelson-Morley tilraunina og fengið aðrar niðurstöður en fyrirrennarar hans.

Þorkell hefur greinilega talið ástæðu til að segja félögum sínum í Verkfræðingafélaginu frá þessum nýju mælingum. Í apríl 1926 hélt hann því fyrirlestur í félaginu og birti hann síðan í riti félagsins:

Þorkell Þorkelsson, 1926: Afstæðiskenningin og tilraun Michelsons.

Ekki kemur beinlínis fram í greininni, hvaða heimildir Þorkell hefur stuðst við, svo víða verður að geta í eyðurnar. Hins vegar er athyglisvert, að ólíkt öðrum íslenskum höfundum á þessum tíma, nálgast Þorkell viðfangsefnið á gagnrýnin hátt. Það skín þó í gegn, að hann er almennt jákvæður í garð afstæðiskenningarinnar. Í því sambandi má og minna á, að þótt almenningur hafi þegar verið búinn að taka Einstein í guðatölu árið 1926, voru ýmsir fræðimenn enn vantrúaðir á kenningar hans (sjá til dæmis hér).

Mæliniðurstöðurnar, sem Þorkell fjallar um, ollu talsverðum deilum í hópi stjarnvísindamanna á sínum tíma. Sjálfur lagði Þorkell þó ekkert nýtt til alþjóðlegrar umræðu um efnið og grein hans hefur eingöngu menningarsögulegt gildi fyrir okkur Íslendinga. Langt er síðan deilumálin voru útkljáð, og til þessa hefur afstæðiskenning Einsteins staðist öll áhlaup, sem á hana hafa verið gerð (sjá í þessu sambandi heimildaskrána í lok kaflans um Einstein og afstæðiskenninguna hér að framan sem og aðra í lok færslunnar).

Mér finnst höfundurinn nálgast viðfangsefnið á áhugaverðan hátt og stíllinn er skemmtilega einkennandi fyrir löngu liðinn tíma. Ég leyfi mér því að vitna nokkuð oft í orð Þorkels hér á eftir.

Í upphafi vísar Þorkell til greina Ólafs Daníelssonar frá 1921 og 1922 og eftir stuttan ingang um „kjarnann í kenningu Einsteins“ segir hann:

Út frá þessu má nú finna margt merkilegt, sem í fljótu bragði skoðað virðist ekkert eiga skylt við afstæðiskenninguna. Jeg vil nú geta um sumt af þessu, og vel þá það, sem hægt hefir verið að prófa með tilraunum eða styðst við einhverjar athuganir.

Þótt titill greinarinnar vísi aðeins til tilraunar Michelsons, tekur Þorkell alls fyrir fimm afstæðileg fyrirbæri. Þau eru hraðaháður massi, brautarsnúningur Merkúríusar, ljóssveigja í þyngdarsviði, þyngdarrauðvik og loks Michelson-Morley tilraunin. Í eftirfarandi umfjöllun fylgi ég sömu röð og Þorkell.

1. Afstæðilegur massi

Í örstuttri umfjöllun sinni skrifar Þorkell einfaldlega niður formúluna fyrir afstæðilegan massa hlutar, m, sem fall af hraða hans, v: m (v) = m₀[1 - (v/c)²]^-½. Hér er c ljóshraðinn í lofttæmi og m₀er svokallaður hvílumassi hlutarins. Þorkell notar reyndar „transversal massi“ fyrir m, gamalt orðalag sem byrjað var að nota fyrir daga afstæðiskenningar. Hér er einnig ástæða til að benda á, að í dag tala fræðimenn ekki lengur um afstæðilegan massa hlutar. Þess í stað er unnið með stærðina E/c², þar sem E er heildarorka hlutarins. Með massa er nú ávallt átt við m₀.

Næst vísar Þorkell til svokallaðra Kaufmann–Bucherer–Neumann tilrauna, án þess þó að nefna þær á nafn og segir einfaldlega: „Tilraunirnar koma heim við formálann“.

Myndin sýnir niðurstöður mælinga á því, hvernig afstæðilegur massi rafeinda breytist með vaxandi hraða. Heila línan sýnir spá takmörkuðu afstæðiskenningarinnar. Mælingarnar voru gerðar á árunum 1909-15 og Þorkell hefur örugglega haft vitneskju um þær árið 1926. Teikning úr bókinni Special Relativity eftir A. P. French, 1968, bls. 23.

2. Brautarsnúningur Merkúríusar

Árið 1609 setti Kepler fram fyrstu tvö lögmálin af þremur, sem jafnan eru við hann kennd (hið þriðja kom ekki fyrr en 1619). Sjötíu og átta árum síðar, eða 1687, notaði Newton svo þyngdarlögmál sitt og hreyfilögmál til að leiða út Keplerslögmálin á snilldarlegan hátt.

Fyrsta lögmál Keplers segir, að brautir reikistjarnanna séu sporbaugar með sólina í öðrum brennipunkti. Newton áttaði sig fljólega á því, að þetta var einungis nálgun og að brautirnar yrðu fyrir truflunum vegna þyngdaráhrifa frá öðrum reikistjörnum. Ein af afleiðingunum er til dæmis svokallaður brautarsnúningur, sem lýsa má þannig, að með tímanum snýst langás brautarsporbaugs sérhverrar reikistjörnu hægt og rólega um sólina. Hið sama gildir þá augljóslega um sólnándina (perihelium).

Árið 1859 gaf hinn mikli reiknimeistari, U. Le Verrier, út niðurstöður truflanareikninga, sem hann hafði gert á braut Merkúríusar. Samkvæmt þeim átti sólnánd hnattarins að færast til um 527 bogasekúndur á öld, en sá galli var á gjöf Njarðar, að samkvæmt mælingum þess tíma var færslan meiri, eða sem nam 565 bogasekúndum á öld. Le Verrier fann enga aðra leið til að útskýra mismuninn, 38 bogasekúndur á öld, en að stinga upp á því, að hann stafaði af þyngdartruflunum frá áður óþekktum hnetti, Vúlkan, sem gengi um sólina innan við braut Merkúríusar. Tilgátan reyndist röng, en hin skemmtilega saga um þessa og aðrar tilgátur, sem og leitina að Vúlkan, verður ekki sögð hér.

Stjörnufræðingurinn S. Newcomb endurbætti útreikninga Le Verriers árið 1882 og með því að styðjast við betri mælingar á braut Merkúríusar sýndi hann fram á, að „umframfærsla“ sólnándarinnar nam 43 bogasekúndum á öld í stað 38.

Teikningin á að sýna, hvernig sólnánd Merkúríusar færist til um 575 bogasekúndur (9,5 bogamínútur) á öld. Færslan stafar fyrst og fremst af samanlagðri þyngdarverkun (truflunum) annarra reikistjarna en um 7,5%, eða 43 bogasekúndur á öld, eru til komin vegna afstæðilegra þyngdaráhrifa sólar. Mynd: Veraldarvefurinn.

Í nóvember 1915 notaði Einstein hina glænnýju kenningu sína um þyngdina til að reikna út afstæðileg þyngdaráhrif sólarinnar á braut dæmigerðar reikistjörnu. Niðurstaðan var sú, að í hverri umferð valda þau hægum snúningi á langás sporbaugsins um hornið Δφ, þar sem Δφ = 6πGM/c²a(1 - e²) í einingunni radían. Hér er G þyngdarstuðull Newtons, M massi sólarinnar, a hálfur langás sporbaugsins og e hringvik hans. Fyrir Merkúríus nemur snúningurinn 5,0191 x 10^-7 radíönum í hverri umferð, sem jafngildir 42,98 bogasekúndum á öld.

Í grein sinni afgreiðir Þorkell þessa miklu og merkilegu sögu einfaldlega með orðunum:

Afstæðiskenningin skýrir þessa breytingu á sólarnámunda Merkúrs og átti hún að vera 43". Þetta væri ágæt staðfesting á kenningunni. En menn fóru að rannsaka betur athuganirnar og komust að þeirri niðurstöðu að breytingin væri eigi nema 38" eða jafnvel 29", og þá varð samræmið miður gott og þetta litill stuðningur afstæðiskenningunni.

Hvaðan niðurstaðan 29" er komin, veit ég ekki.

Wikipedia: Brautarsnúningur Merkúríusar.
J. Earman, M. Janssen og J. D. Norton, 1993: The Attraction of Gravitation: New Studies in the History of General Relativity. Sjá bls. 129-172.
C. M. Will, 2018: A new general relativistic contribution to Mercury's perihelion advance.

Því miður fjallar almanaksmeistarinn Þorkell Þorkelsson um ljóssveigjumælingarnar (sjá næsta lið) með álíka stuttaralegum hætti og brautarsnúninginn. Hins vegar er umfjöllun hans um þyngdarrauðvik og tilraun Michelsons mun ítarlegri og vandaðri (sjá liði 4 og 5).

3. Sveigja ljóss í þyngdarsviði

Hér að framan var rætt stuttlega um útreikninga Einsteins á afstæðilegri ljóssveigju árið 1915 og einnig um sólmyrkvamælingarnar frægu árið 1919. Frekari umfjöllun um þetta áhugaverða efni er meðal annars að finna hér:

P. Coles, 2001: Einstein, Eddington and the 1919 Eclipse.
C. M. Will, 2015: The 1919 measurement of the deflection of light.
J. Earman og C. Glymour,1980: Relativity and Eclipses: The British Eclipse Expedition of 1919 and its Predecessors.
D. Kennefick, 2009: Testing relativity from the 1919 eclipse - a question of bias.

Í almennu afstæðiskenningunni er sveigjuhorn ljósgeisla, sem rétt sleikir yfirborð venjulegs hnattar, gefið með formúlunni θ = 4GM/Rc² þar sem θ er sveigjuhornið í radían, M massi hnattarins og R radíus hans. Ef M er gefinn upp í sólarmössum og R í sólarradíum, má skrifa formúluna sem θ = 1,75 M/R bogasekúndur. Þannig er sveigjuhornið við sólaryfirborðið 1,75 bogasekúndur.

Þessi skemmtilega myndræna lýsing á sveigju ljóss í þyngdarsviði er úr grein Ólafs Daníelssonar um afstæðiskenninguna frá 1922. St er fjarlæg stjarna, S er sólin og J jörðin. Lesa má skýringar höfundar á bls. 49-50 í greininni, en í stuttu máli má segja, að þarna beitir hann jafngildislögmáli Einsteins til að sannfæra lesendur um það, að ljósið (geislinn g) sveigi af leið við það að fara fram hjá sólinni.

Það virðist ekki hafa verið á margra vitorði hér heima árið 1926, að ljóssveigjumælingar Bretanna frá 1919 höfðu þegar verið staðfestar árið 1922. Þar var um að ræða sérlega vandaðar myrkvamælingar stjörnufræðinga frá Lick athugunarstöðinni, sem gerðar voru í Ástralíu:

W. W. Campbell og R. Trumpler, 1923: Observations on the Deflection of Light in Passing Through the Sun's Gravitational Field, Made During the Total Solar Eclipse of September 21, 1922.
R. R. Burman og P. M. Jeffery, 1990: Wallal: The 1922 Eclipse Expedition.
J. Crelinsten, 1983: William Wallace Campbell and the "Einstein Problem": An Observational Astronomer Confronts the Theory of Relativity.

Það er því lítið annað en þekkingarleysi, sem getur afsakað eftirfarandi ummæli Þorkels í grein hans (bls. 21-22):

Ljósgeislar sem fara fram hjá sólunni eiga að breyta stefnu, samkv. afstæðiskenningunni, á sama hátt og steinn eða hver annar hlutur mundi á þeirri leið breyta stefnu sinni, ef honum væri kastað með hraða ljóssins. Þá er almyrkvi verður á sólu má prófa þetta. Stjörnurnar, sem ættu að sjást rjett hjá sólunni, virðast breyta afstöðu ofurlítið, vegna þess að geislarnir frá þeim gerðu sveig á sig, er þeir fóru fram hjá sólunni. Mælingar hjer að lútandi koma vel heim við afstæðiskenninguna. En í rauninni verður þetta lítil sönnun. Ljóssveigjuna má skýra á margan annan hátt, t. d. sem ljósbrot.

Hugmyndum þess efnis, að ljóssveigjan orsakist ekki af þyngdinni, heldur einhverju öðru, til dæmis ljósbroti í hugsanlegum „lofthjúp“ sólar, var hreyft fljótlega eftir að tilkynnt var um mælingar Breta í nóvember 1919. Í grein þeirra um mælingarnar frá því í ársbyrjun 1920 er þetta tekið fyrir og afsannað (sjá bls. 292-93):

F. W. Dyson, A. S. Eddington, C. Davidson, 1920: A Determination of the Deflection of Light by the Sun's Gravitational Field, from Observations made at the Total Eclipse of May 29, 1919.

Telja má nær fullvíst, að Þorkell hafi ekki haft aðgang að þessari frægu grein.

4. Þyngdarrauðvik

Árið 1924 hafði A. S. Eddington samband við bandaríska stjörnufræðinginn W. S. Adams og spurði hann um möguleika þess að mæla þyngdarrauðvikið í ljósi hvíta dvergsins Síríusar B. Eddington var fremsti stjarneðlisfræðingur síns tíma og helsti málsvari afstæðiskenningarinnar, fyrir utan Einstein sjálfan. Hann hafði gegnt veigamiklu hlutverki í ljóssveigjumælingunum árið 1919 og notaði niðurstöðurnar óspart til að vekja almenna athygli á afstæðiskenningunni og mikilvægi hennar.

Síríus, bjartasta sólstjarnan á næturhimninum er í raun tvístirni. Sirius A (stóra stjarnan á miðri mynd) er venjuleg sólstjarna á meginskeiði, en Sirius B (litli ljósdepillinn sem örin bendir á) er hvítur dvergur. Aðrir deplar, línurnar og hringirnir á myndinni eru ljósfyrirbæri í myndavélabúnaði. Myndin er tekin með Hubble-sjónaukanum. Sjá nánar hér.

Áður en lengra er haldið er rétt að nefna, að á þessum tíma var það regla, frekar en undantekning, að gefa rauðvik almennt upp sem tilsvarandi „Doppler-hraða“, v = cz, þar sem z = Δλ/λ₀ er rauðvikið og λ bylgjulengdin. Samkvæmt almennu afstæðiskenningunni er þyngdarrauðvik ljóss frá venjulegum hnetti með massa M og radíus R gefið með formúlunni z = GM/Rc²(athugið að Þorkell notar k í stað G). Ef M er gefinn upp í sólarmössum og R í sólarradíum, má skrifa þyngdarrauðviks-formúluna sem v = 0,6 M/R km/s. Samkvæmt því svarar þyngdarrauðvik sólarljóssins til hraðans 0,6 km/s (eða um 2 þúsund km á klst). Á þessum tíma höfðu þegar verið gerðar margar tilraunir til að mæla rauðvik Fraunhofer-línanna í sólarrófinu, en þegar upp var staðið reyndust allar niðurstöðurnar ómarktækar.

Bréf Eddingtons frá 1924 varð til þess, að Adams hóf litrófsmælingar á Síríusi B með stærsta sjónauka heims á þeim tíma, 100 þumlunga spegilsjónaukanum á Wilsonsfjalli. Árið 1925 taldi hann sig vera kominn með ótvíræðar niðurstöður, sem væru í fullu samræmi við útreikninga Eddingtons frá árinu áður. Eddington hafði gert ráð fyrir, að yfirborðshiti dvergsins væri 8000 gráður og með því að nota þá tölu, ásamt öðrum þekktum mælistærðum, fékk hann, að radíus dvergsins væri 19.600 km og rauðvikið 20 km/s. Einnig að meðalþéttni dvergsins væri 53.000 sinnum meiri en vatns. Mæliniðurstöður Adams voru 18.000 km fyrir radíus dvergsins og 21 km/s fyrir rauðvikið.

A. S. Eddington, 1924: On the relation between the masses and luminosities of the stars. (Sjá bls. 322.)
W. S. Adams, 1925: The Relativity Displacement of the Spectral Lines in the Companion of Sirius.

Í umfjöllun sinni um þetta efni fer Þorkell Þorkelsson í gegnum umtalsverða reikninga, þar sem hann beitir eingöngu sígildri eðlisfræði. Fyrst notar hann aflfræði Newtons og jafngildislögmál Einsteins til finna þyngdarauðvikið við yfirborð sólar og fær rétta niðurstöðu, z = 0,000002, sem samsvarar Doppler-hraðanum v = 0,6 km/s. Um þetta segir í greininni:

Þetta er lítil breyting á öldubreiddinni, en samt mælanleg, og eðlisfræðingar og stjörnufræðingar hafa þótst geta fundið, að mælingarnar kæmu heim við reikninginn. En aðrir telja þetta litla sönnun, því að mælingin á þessari litlu breytingu getur ekki orðið nákvæm og margt sem truflar. Straumar í gufuhvolfi sólarinnar hafa svipaðar verkanir samkvæmt reglu Dopplers; ennfremur getur þrýstingur haft áhrif í sömu átt, og vandi að sjá þess vegna, hvaðan áhrifin stafa. En nú hafa menn fundið aðra stjörnu, þar sem þetta sjest betur. Það er dvergstirnið, sem hringsólar um Sirius.

Þorkell ákvarðar síðan rauðvikið frá Síríusi B á athyglisverðan hátt. Hann notar fyrst sígilda aflfræði og mælingar á árlegri hliðrun og birtu Síríusar til að finna fjarlægð og ljósafl tvístirnisins og massa dvergsins. Hann gefur sér sama yfirborðshita og Eddington og beitir Stefan-Boltzmann lögmálinu til að reikna stærðina. Að því loknu reiknar Þorkell þyngdarrauðvik dvergstjörnunnar og fær að z = 0,000076 eða v = 23 km/s.

Þessi öldubreyting er svo mikil, að vel er hægt að mæla hana. Reyndar gerir Sirius athuganirnar erfiðar, því að hann er svo nálægt dvergnum og margfalt skærari, en samt hefir W. Adams tekist að gera þessar mælingar í stjörnuturninum í Mount Wilson. Mælingar þessar koma mjög vel heim við afstæðiskenninguna.

Eitt atriði virðist þó vefjast fyrir Þorkeli, nefnilega hin mikla massaþéttni Síríusar B:

Massi (eða þungi) dvergsins [er] talinn jafn massa sólarinnar, en radius hans 35.6 sinnum minni [þ.e. 20 þúsund km]. En þar af leiðir, að eðlisþungi dvergsins er [...] 45000 sinnum meiri en eðlisþyngd sólar, eða með öðrum orðum, eðlisþyngd dvergsins verður 50—60 þúsund sinnum eðlisþyngd vatnsins. Fyrir flesta er það nokkuð erfitt að átta sig á þessari miklu eðlisþyngd, en stjörnufræðingum kvað ekkert þykja undarlegt við hana.

Svo óheppilega vill til, að nokkrar stærðanna, sem Þorkell notar við reikningana, eru fjarri réttu lagi. Sem dæmi má nefna, að þótt hann noti réttan massa er yfirborðshiti dvergsins í raun 3,2 sinnum meiri en Þorkell gerir ráð fyrir og stærðin um 3,4 sinnum minni. Rauðvikið sem hann fær út verður því 3,5 sinnum of lítið og eðlismassinn um 44 sinnum of lítill. Niðurstaða hans er þó í samræmi við útreikninga Eddingtons og mælingar Adams.

Rétt er að geta þess, að þyngdarrauðvik Síríusar B var ekki mælt með öruggum hætti fyrr en árið 1971, þegar bandarískir stjörnufræðingar beindu 200 þumlunga sjónaukanum á Palomarfjalli að dvergnum. Niðurstaða þeirra var z = 89 ± 16 km/s.

J. L. Greenstein, J. B. Oke og H. L. Shipman, 1971: Effective Temperature, Radius, and Gravitational Redshift of Sirius B.

Ellefu árum áður hafði í fyrsta sinn verið sýnt fram á það með óyggjandi hætti, að þyngd veldur rauðviki, nákvæmlega á þann hátt sem almenna afstæðiskenningin segir til um. Það var í hinni frægri tilraun Pounds og Rebka árið 1960. Þar beittu þeir svonefndum Mössbauermælingum til að ákvarða rauðvik (og einnig blávik) gammageisla í þyngdarsviði jarðarinnar.

R. V. Pound og G. A. Rebka Jr., 1960: Apparent Weight of Photons.

Eftirfarandi greinar gefa ágætis yfirlit yfir sögu hugmynda um þyngdarrauðvik og fyrstu tilraunirnar til að mæla það hjá himintunglum:

E. G. Forbes, 1961: A History of the Solar Red Shift Problem.
J. B. Holberg, 2010: Sirius B and the Measurement of the Gravitational Redshift.
J. Earman og C. Glymour, 1981: The Gravitational Redshift as a Test of General Relativity: History and Analysis.

5. Tilraun Michelsons og Morleys

Orðið ljósvaki kemur fyrst fyrir í þýðingu Jónasar Hallgrímssonar á Stjörnufræði Ursins, sem kom út 1842. Eftir því sem ég best veit, er þar jafnframt að finna fyrstu lýsinguna á þessu merkilega fyrirbæri á íslensku (sjá bls. 9). Þegar nær leið aldamótunum, kom ljósvakinn æ oftar til umræðu hér á landi, enda virtist hann nauðsynlegur til þess að útskýra fjölmargar nýjar uppgötvanir um eiginleika ljóssins og útbreiðslu þess. Á hinn bóginn gerði ný þekking það að verkum, að ljósvakinn varð æ dularfyllri með tímanum. Í greininni Heimur og geimur frá 1917 fjallar Þorvaldur Thoroddsen all ítarlega um fyribærið (bls. 38-42) og segir meðal annars:

Þetta efni, sem ber Ijósið frá yztu endimörkum alheimsins til skilningarvita vorra, hefur verið kallað ljósvaki (eter eða heimseter), og er þó varla hægt að kalla það efni í vanalegum skilningi, því það vantar þá eiginlegleika, sem önnur áþreifanleg og loftkynjuð efni hafa; ljósvakinn er svo dularfullur að eðli sínu, að rannsókn vísindamanna rekur sig alstaðar í vörðurnar, einkennin, sem tilraunirnar sýna, lenda í eintómum andstæðum og endileysum. Með öðrum orðum: ljósvakinn virðist að mestu leyti fyrir utan takmörk mannlegrar skynjanar.

Þorvaldur fjallar ekkert um afstæðiskenninguna í þessari annars ágætu grein, nema hvað hann vísar lesendum neðanmáls (bls. 33) á grein Ólafs Daníelssonar frá 1913. Þetta er í sjálfu sér ekki undarlegt, því það var ekki fyrr en um og eftir 1920, sem afstæðiskenningin og tilraunir henni tengdar komu til umfjöllunar hér á landi. Þetta má til dæmis sjá á grein Þorkels Þorkelssonar um Röntgengeisla frá 1916. Þar kemur skýrt fram, að höfundurinn telur geislana vera bylgjuhreyfingu í ljósvakanum. (Sjá einnig Viðbót 1 aftast í færslu.)

Þótt A. A. Michelson hafi fyrst reynt að sýna fram á tilvist ljósvakanns árið 1881, var árangurinn ófullnægjandi og það var ekki fyrr en á árinu 1887, sem honum tókst að fullkomna mælinguna í samvinnu við félaga sinn E. W. Morley. Af þeirri ástæðu er nú yfirleitt talað um Michelson-Morley tilraunina.

A. A. Michelson (til vinstri) og E. W. Morley (til hægri) um það leyti, sem þeir framkvæmdu tilraunina frægu. Myndir: Physics Today, maí 1987, bls. 50-51.

Grundvallarhugmynd Michelssons var sú að nota víxlun ljóss til að ákvarða hraða jarðar miðað við ljósvakann og sýna þannig fram á tilvist vakans. Öllum til mikillar undrunar, og ekki síst þeim sjálfum, komust þeir Morley að þeirri niðurstöðu, að jörðin stæði kyrr í ljósvakanum. Þetta var í hrópandi mótsögn við sígilda aflfræði Newtons og ríkjandi hugmyndir um eðli ljóss og vaka. Niðurstaðan olli því miklu hugarangri meðal sérfræðinga. Margir af fremstu eðlisfræðingum heims glímdu við vandamálið árum saman, en eins og frægt er orðið var það nýgræðingurinn Einstein, sem fann lausnina árið 1905. Ein af niðurstöðum hans var sú, að ljósvakinn væri óþarfur og tilgátan um tilvist hans því sennilega röng. Um þá sögu má lesa nánar hér.

A. A. Michelson og E. W. Morley, 1887: On the Relative Motion of the Earth and the Luminiferous Ether.
L. S. Swenson, 2012: The Ethereal Aether: A History of the Michelson-Morley-Miller Aether-drift Experiments, 1880-1930.
Ch. Eisele, A. Yu. Nevsky og S. Schille, 2009: Laboratory Test of the Isotropy of Light Propagation at the 10^-17 Level. Sjá einnig frétt um þessa tilraun.

Eins og áður hefur komið fram, voru niðurstöður bandaríska eðlisfræðingsins D. C. Millers ein helsta ástæða þess, að Þorkell gaf út grein sína um afstæðiskenniguna árið 1926. Miller hafði endurtekið tilraun þeirra Michelsons og Morleys og taldi sig hafa sýnt fram á hreyfingu jarðar í ljósvakanum. Fréttir af mælingum hans vöktu mikla athygli víða um heim og birtust meðal annars í Eimreiðinni árið 1925 (bls. 324-25).

Þorkell með stærðfræðideildarnemum í 6. bekk C vorið 1926. Af teikningunni á töflunni má ráða, að hann hefur verið að útskýra hinn fræga víxlmæli Michelsons fyrir bekknum. Frá vinstri: Þorkell, Bjarni Sigurðsson, Einar Sveinsson, Gísli Gestsson, Jón Stefánsson, Árni B. Árnason, Ragnar Ólafsson, Ingólfur Gíslason, Valgarð Thoroddsen og Júlíus Sigurjónsson. Ljósmynd: Ólafur Magnússon.

Eftir að hafa útskýrt víxlmæli Michelsons í talsverðum smáatriðum og rætt um fyrri niðurstöður þeirra Michelsons og Morleys í greininni, snýr Þorkell sér að Miller og mælingum hans:

Prófessor D. C. Miller gerði í mars og apríl árið 1921 þessar sömu tilraunir á ný í stjörnuturninum á Mount Wilson í Californiu í 1730 metra hæð yfir sjó (37° 20' norðurbreiddar 121° 33' vesturlengdar). Hann fann nú, að ljósið var ekki jafn lengi í báðar áttirnar, og taldist svo til af mun, sem varð á ljósöldunum, að uppi á Mount Wilson væri ljósvaka-straumur, sem svaraði til 1/3 af hraða jarðar á braut sinni kring um sólina.

Um mælingarnar 1925 segir hann:

Þessar [nýju] mælingar prófessors Millers virðast ósamrímanlegar við afstæðiskenningu Einsteins. Eftir mælingunum að dæma, dregur jörðin ljósvakann með sjer á hreyfingu sinni; niður við yfirborðið hefir ljósvakinn því sem næst sömu hreyfingu og jörðin, en þegar hærra kemur frá yfirborði jarðar, verður meiri munur á hreyfingu jarðar og ljósvakans.

Þorkell fjallar síðan um hreyfingu jarðar um sólina, hraða sólkerfisins meðal nálægra stjarna og loks ferðalag sólar og næstu stjarna miðað við „stjörnuhópa geimsins“. Þá ræðir hann álit stjörnufræðinga á mælingum Millers og segir síðan:

Nú er svo málum komið, að annarsvegar stendur afstæðiskenning Einsteins, en hinsvegar hin gamla tilraun Michelsons, sem upphaflega varð til þess, að afstæðiskenningunni var hleypt af stokkunum, en nú í höndum Millers hefir brugðið fæti fyrir hana, svo að ekki er annað sýnilegra, en að annaðhvort verði hún afstæðiskenningunni að falli, eða að mælingar Millers sjeu ónýtar.

Dómur sögunnar er ótvíræður: Mælingar Millers reyndust ónýtar og afstæðiskenning Einstein stendur nú traustari fótum en nokkru sinni fyrr.

D. C. Miller, 1925: Ether-Drift Experiments at Mount Wilson.
R. S. Shankland go fl., 1955: New Analysis of the Interferometer Observations of Dayton C. Miller.
L.S. Swenson, 1970: The Michelson-Morley-Miller Experiments before and after 1905.
R. Lalli, 2012: The Reception of Miller’s Ether-Drift Experiments in the USA: The History of a Controversy in Relativity Revolution.

Það er við hæfi að ljúka þessari færslu með lokaorðum Þorkels úr greininni frá 1926. Þau lýsa sennilega viðhorfum hins dæmigerða eðlisfræðings til afstæðiskenningarinnar fyrir um það bil 90 árum:

[Afstæðiskenningin] hefir komið af stað merkilegum tilraunum, sem áttu að gera út um það, hvort hún væri rjett, en þótt margt hafi fundist, sem er eftir hennar anda og hugsun, hefir ekki ennþá tekist að sanna hana, svo að ótvírœtt sje. En margt nýtt hefir hennar vegna komið í ljós.

Ennþá eru samt nokkrir henni fráhverfir, og ennþá fleiri, sem skoða hana eigi nema hálfan sannleika, en þó eru þeir sennilega flestir, sem hafa sannfærst um það, að hún væri i alla staði rjett. Hún er orðin svo samgróin hugsun margra, að þeir reyna ekki að uppræta hana aftur úr hugsun sinni, nema knýjandi staðreyndir neyði þá til þess. Fyrst verða tilraunirnar, sem ganga i öfuga átt, vjefengdar, og ef ekki er hægt að vjefengja þær, þá verður reynt að finna nýjar leiðir til að samríma afstæðiskenninguna tilraununum, ef til vill með þvi að breyta einhverju í afstæðiskenningunni, en síðast verður sá kosturinn tekinn að kasta henni alveg fyrir ofurborð. En jafnvel þó að svo færi, hefði hún eigi verið til einskis, því að auk hins nýja, sem henni er að þakka, hefir hún sett sitt mót á hugsun þeirra vísindamanna, sem nú eru uppi, og þeirra áhrifa gætir lengi.

Wikipedia: Tests of special relativity.
C. M. Will, 2005: Special Relativity: A Centenary Perspective.

Viðbót 1 (27. júní 2019): Fyrir algjöra tilviljun rakst ég í gær á grein eftir Ólaf Daníelsson frá 28. júní 1905. Greinin, Hvernig loftskeyti berast, er greinilega skrifuð í tilefni þess, að tveimur dögum fyrr hafði verið tekið á móti fyrsta loftskeytinu hér á landi (sjá nánar á Vísindavefnum). Í greininni útskýrir Ólafur, hvað þarna sé á ferðinni og segir með annars:

Það, sem kallað er ljósvaki (æter), er ósýnilegur og óskynjanlegur eimur, afarléttur og fjaðurmagnaður, sem læsir sig um alla skapaða hluti og gegnum þá, jafnt hina hörðustu málma sem lausamjöll, loft og lög, lifandi og dautt, og um allan geiminn, alheimsgeiminn. Alheimsloft mætti nefna hann, ef kallað er (til aðgreiningar) andrúmsloft það, sem loft er nefnt að jafnaði.

Þessi ummæli sýna vel, hversu inngróinn ljósvakinn var í hugsun manna á þessum tíma.

Birt í Eðlisfræði, Nítjánda öldin, Stjörnufræði, Tuttugasta öldin

Öld liðin frá sólmyrkvanum mikla 1919

Posted on: 30/05/2019 by Einar H. Guðmundsson

Víða um lönd er nú haldið upp á hundrað ára afmæli almyrkvans 29. maí 1919. Breskir vísindamenn fylgdust náið með myrkvanum og tókst að ná mælingum, sem sýndu fram á, að ljós frá fjarlægum stjörnum sveigði af leið við það að fara nálægt sólkringlunni. Sveigjan reyndist í samræmi við spá Einsteins, sem byggð var á almennu afstæðiskenningunni.

Samkvæmt útreikningum Einsteins átti ljóssveigjuhornið að vera 1,75 bogasekúndur. Það er álíka stórt horn og breidd venjulegs mannshárs sést undir úr 30 metra fjarlægð.

Þessi fræga mynd birtist fyrst í tímaritinu Illustrated London News, hinn 22. nóvember 1919. Hún gefur dágóða lýsingu á því helsta, sem tengist sólmyrkvamælingunum 29. maí sama ár. Grunnmyndin sýnir mælitækin í Sobral (neðst til vinstri) og hvernig þyngd sólar sveigir ljósgeisla frá fjarlægri stjörnu. Til hægri er sýnt efst, hvernig sveigjuhornið er mælt. Fyrir miðju sést braut almyrkvans. Þar fyrir neðan er ljósmynd af kórónu sólar.

Niðurstöður mælinganna voru kynntar vísindamönnum á merkum fundi í London 6. nóvember 1919. Ekki liðu nema nokkrir dagar þar til fréttir af fundinum og hugmyndum Einsteins höfðu borist vítt og breitt um heimsbyggðina. Við það öðlaðist Einstein heimsfrægð.

Fyrsta íslenska fréttin um sólmyrkvamælingarnar birtist í Vísi, 19. nóv, 1919, bls. 2. Önnur íslensk dagblöð fylgdu í kjölfarið.

Í eftirfarandi greinum má finna frekari umfjöllun um þennan merka atburð og viðtökurnar sem afstæðiskenningin fékk víða um heim, þar á meðal á Íslandi:

Einar H. Guðmundsson, 2015: Sólmyrkvinn sem skaut Einstein upp á stjörnuhimininn.
Einar H. Guðmundsson og Skúli Sigurðsson, 2005: Eðli rúms og tíma: Ólafur Dan Daníelsson og greinar hans um afstæðiskenninguna.

Viðbót (27. október 2020): Eftirfarandi grein fjallar um mælingarnar 1919 og nákvæmni þeirra: G. Gilmore & G. Tausch-Pebody, 2020: The 1919 eclipse results which verified General Relativity and their later detractors: a story re-told.

Birt í Eðlisfræði, Stjörnufræði, Tuttugasta öldin

Stjarnvísindafélag Íslands 30 ára

Posted on: 25/11/2018 by Einar H. Guðmundsson

Stjarnvísindafélag Íslands var stofnað föstudaginn 2. desember 1988 og er því þrjátíu ára á þessu ári. Hér verður fjallað um forsöguna og helstu ástæður fyrir stofnun félagsins og jafnframt sagt frá hápunktunum í sögu þess. Sögumaður var virkur þátttakandi í atburðarásinni frá upphafi og því er frásögnin mjög á persónulegum nótum. Viðhorf og skoðanir höfundar skína óhjákvæmilega í gegn og eins verður að taka gloppótt minni hans með í reikninginn. Ég vona því að félagsmenn og aðrir velunnarar sendi mér línu, ef þeir telja að einhvers staðar sé hallað réttu máli, eða ef gleymst hefur að geta um mikilvæg atriði.

Eins og allir vita, taka opinberir aðilar ekkert mark á erindum, sem rituð eru á bréfsefni án veglegs bréfshauss. Það var því fyrsta verk nýkjörins formanns Stjarnvísindafélagsins í desember 1988 að hanna slíkan haus fyrir félagið. Árangurinn má sjá á myndinni og ber þess merki, að hið ágæta forrit MacWrite hafi komið við sögu. Þessi haus var í stöðugri notkun í nokkur ár.

Drög að forsögu

Ég held ég hafi fyrst kynnst Þóri Sigurðssyni skólaárið 1971-72, þegar við kenndum báðir við Menntaskólann í Reykjavík. Fljótlega kom í ljós, að við áttum ýmislegt sameiginlegt, þar á meðal brennandi áhuga á raunvísindum, sér í lagi eðlisfræði og stjörnufræði. Samræður okkar snerust í fyrstu um fræðileg efni innan þessara fræðigreina, en tóku svo smám saman að beinast að stöðu greinanna sjálfra hér á landi. Þetta var upphafið að löngum samræðum okkar um stöðu stjarnvísinda á Íslandi, sem fleiri tóku síðar þátt í og leiddu á endanum til þess að Stjarnvísindafélag íslands var stofnað.

Á þessum árum, í upphafi áttunda áratugarins, var mikill hugur í íslenskum raunvísinda-mönnum. Raunvísindastofnun Háskólans hafði verið sett á laggirnar 1966 (sjá einnig hér og hér) og BS-nám í raunvísindum hófst við Verkfræði- og raunvísindadeild árið 1970 (sjá einnig hér). Fyrstu BS-eðlisfræðingarnir útskrifuðust 1973, en áður (frá 1951) hafði verið hægt að nema styttri útgáfu af greininni til BA-prófs í heimspekideild. (Einnig höfðu verkfræðinemar hlotið undirstöðumenntun í raunvísindum allt frá því að fyrrihlutanámið var flutt heim haustið 1940.) - Nánari umfjöllun um þessa merku sögu má finna hér.

Þrátt fyrir hina mikilvægu uppbyggingu raunvísinda við Háskóla Íslands, var stjörnufræði ekki kennd þar á þessum tíma. Upplýsingar um nýjungar á sviði nútíma stjarnvísinda voru einnig mjög af skornum skammti hér á landi. Þó man ég eftir áhugaverðum erlendum fyrirlesurum, sem hingað komu í byrjun áttunda áratugarins. Til dæmis flutti Christian Möller erindi á vegum Nordita um þyngdarhrun og almennu afstæðiskenninguna í september 1972 og Stirling Colgate gaf sér tíma frá vangaveltum um afleiðingar gossins í Heimaey til að halda erindi um dulstirni í febrúar 1973. Þá má nefna, að árið 1970 var Afstæðiskenningin, hið fræga alþýðurit Einsteins frá 1916, gefið út í íslenskri þýðingu Þorsteins Halldórssonar. Tveimur árum síðar birtist svo Stjörnufræði-Rímfræði eftir Þorstein Sæmundsson. Sú bók kom sér ákaflega vel fyrir menn eins og mig, sem voru að kenna stjörnufræði í fyrsta sinn við menntaskóla, einkum hvað varðar íslenskan orðaforða í greininni.

Frá haustinu 1973 til ársloka 1974 var ég við meistaranám í eðlisfræði í Bandaríkjunum, þar sem ég komst meðal annars í snertingu við rannsóknir í afstæðilegri stjarneðlisfræði. Að því námi loknu sneri ég aftur heim og tók upp fyrri iðju, kennslu við MR og samræður við Þóri Sigurðsson, sem þá kenndi við MT. Í þetta sinn ræddum við fyrst og fremst um bága stöðu nútíma stjarnvísinda í íslensku skólakerfi, einkum þó í menntaskólum og við Háskóla Íslands.

Á þessum tíma vissi hvorugur okkar, að helstu raunvísindaforkólfar Háskólans höfðu þegar áttað sig á því, að gleymst hafði að taka stjörnufræðina með í uppbyggingarátakinu mikla á sjöunda áratugnum. Þetta má lesa á milli línanna í merku bréfi, sem þeir Leifur Ásgeirsson, Sigurður Þórarinsson og Þorbjörn Sigurgeirsson sendu ráðamönnum í júlí 1973. Í bréfinu kemur fram einlægur vilji þeirra til að styrkja stöðu stjörnufræðinnar á Íslandi. Hins vegar verður að segjast eins og er, að jafnvel á þeim tíma voru hugmyndir þeirra um fræðigreinina skemmtilega gamaldags. Til dæmis er ekki að sjá af bréfinu, að þeir hafi verið búnir að gera sér grein fyrir þeim byltingarkenndu breytingum í alþjóðlegum stjarnvísindum, sem orðið höfðu á sjöunda áratugnum, í kjölfar stórkostlegra uppgötvana á stjarnfræðilegum fyrirbærum eins og dulstirnum, nifteindastjörnum, örbylgjuklið og fjarlægum röntgenuppsprettum. - Engar fréttir hef ég haft af því, hvernig erindi þremenninganna var tekið, eða hvort frekari umræður spunnust um stöðu stjörnufræðinnar við Háskólann af þessu tilefni.

Hvað okkur Þóri varðar, vorum við svo heppnir, að á þessum árum var í gangi sérstakt átak hjá Nordita, þar sem unnið var að uppbyggingu rannsókna í kennilegri stjarneðlisfræði undir stjórn þeirra Christophers Pethick og Bengts Strömgren (sjá t.d. hér, bls. 22-23). Í því sambandi var meðal annars haldinn tveggja vikna skóli í Kaupmannahöfn haustið 1975 undir nafninu Astrophysics Novemberfest, sem fyrst og fremst var ætlaður ungum norrænum eðlisfræðingum. Magnús Magnússon prófessor lét okkur Þóri vita af skólanum með góðum fyrirvara og við gripum tækifærið, fengum hálfsmánaðar frí frá kennslustörfum og héldum til Hafnar. Þetta merka kynningarátak Nordita átti eftir að hafa umtalsverð áhrif á þróun stjarnvísinda á öllum Norðurlöndunum. Meðal annars hafði það veruleg áhrif á framtíðaráform mín, eins og ég hef þegar sagt frá í fyrri færslu.

Við Þórir áttum síðar eftir að sækja ýmsar aðrar ráðstefnur á vegum Nordita og komu þær allar að góðum notum í því uppbyggingarstarfi sem í hönd fór hér heima.

Félagarnir Einar H. Guðmundsson (til vinstri) og Þórir Sigurðsson (til hægri) í Danmörku sumarið 1979. Á milli þeirra situr gyðja stjörnufræðinnar (Úranía) í gervi stúlkubarns (Höllu Kristínar Einarsdóttur).

Segja má að árin 1976 og 1977 hafi skipt sköpum fyrir þá félagslegu þróun og þann bakgrunn, sem með tímanum reyndist svo mikilvægur fyrir stjarnvísindi á Íslandi. Hér verða því nefndir nokkrir atburðir frá þessum árum, sem undirritaður telur mestu skipta fyrir framhaldið.

Vorið 1976 var Stjörnuskoðunarfélag Seltjarnarness stofnað og með því fengu íslenskir áhugamenn um stjörnufræði loksins vettvang til þess að koma saman og ræða hugðarefni sín. Frumkvæðið að þessu átaki átti þúsundþjalasmiðurinn Sigurður Kr. Árnason og naut hann þar mikilvægrar aðstoðar Þorsteins Sæmundssonar stjarnfræðings (sjá meira um fyrstu ár félagsins hér og hér).

Fyrsta stjórn Stjörnuskoðunarfélags Seltjarnarness á fjörutíu ára afmæli félagsins árið 2016. Frá vinstri: Sigfús Thorarensen, Sigurður Kr. Árnason og Þorsteinn Sæmundsson. Sjá nánar hér.

Á þessum árum voru í eðlisfræðiskor (eins og námsbraut í eðlisfræði hét þá) framsýnir og áhugasamir fræðimenn, sem unnu sameiginlega að frekari uppbyggingu kennslu og rannsókna í eðlisfræði við Háskóla Íslands. Að þeirra frumkvæði var eðlisfræðinemum í fyrsta sinn boðið upp á námskeið í stjörnufræði vorið 1976 og Þórir Sigurðsson var fenginn til að sjá um kennsluna (Þórir kenndi námskeiðið aftur haustið 1977, en Einar Júlíusson sá um það haustið 1979). Þannig hófst kennsla í elstu vísindagrein sögunnar við Háskóla Íslands, sextíu og fimm árum eftir stofnun hans.

Árið 1977 var stofnað í Reykjavík nýtt félag, Eðlisfræðifélag Íslands, sem lengi var mikilvægur vettvangur fyrir félagsleg og fagleg samskipti íslenskra eðlisfræðinga, þar á meðal stjarneðlisfræðinga. Fyrstu almennu fyrirlestrarnir á vegum félagsins voru boðnir almenningi vorið 1978. Heldur hefur dregið úr slíkum kynningarherferðum á seinni árum, en faglegar ráðstefnur félagsins hafa verið haldnar á tveggja ára fresti, allt frá 1982 og fram á þennan dag. (Hér má einnig geta þess, að stærðfræðingar hafa með sér sitt eigið og mun eldra félag, Íslenska stærðfræðafélagið (sjá nánar hér). Efnafræðingar ráku hins vegar lestina í félagslegum samskiptum. Þeirra félag var ekki stofnað fyrr en í árslok 1999.)

Kynningarstarf á vegum Nordita var einnig mikilvægt á þessum árum. Fyrir atbeina Magnúsar Magnússonar sá stofnunin um að senda hingað þekkta erlendra eðlisfræðinga og stjörnufræðinga til að ræða við íslenska vísindamenn og halda fyrirlestra. Ég man í svipinn eftir mönnum eins og Gordon Baym, sem hélt hér tvö erindi haustið 1976, annað um ofurþétt efni í iðrum nifteindastjarna, hitt um Hawking-geislun. Haustið 1977 hélt Donald Q. Lamb fyrirlestur um hvíta dverga og annan um röntgenuppsprettur. Um svipað leyti sagði Christopher Pethick frá nifteindastjörnum og sumarið 1978 fjallaði Bengt Strömgren um þróun vetrarbrauta í heimi í útþenslu og síðar um stjörnur í Vetrarbrautinni. Allir þessir fyrirlestrar voru vel sóttir og vöktu talsverða athygli.

Síðast en ekki síst skal nefna hér Félag raungreinakennara, sem við Þórir áttum talsverðan þátt í að stofna í ágúst 1977. Í sama mánuði stóð hið nýja félag fyrir svokölluðum endurmenntunar-námskeiðunum fyrir menntaskólakennara, hinum fyrstu, sem haldin voru hér á landi. Við Þórir sáum um annað þeirra, stjörnufræðina, þar sem bæði var rætt um stjarnvísindaleg efni og stöðu greinarinnar í skólum landsins. - Næsta námskeið í stjörnufræði fyrir kennara var haldið haustið 1987 og þar vorum við Þórir enn með umsjón. Síðar hafa aðrir tekið við keflinu og eftir því sem ég veit best eru svipuð námskeið enn haldin með reglubundnu millibili.

Í lok námskeiðsins í stjörnufræði haustið 1977 var gerð eftirfarandi samþykkt:

Samþykkt stjörnufræðikennara í menntaskólum frá því í ágúst 1977. Sjá nánar hér.

Þessi yfirlýsing var birt í FM-tíðindum, fréttabréfi Félags menntaskólakennara, í árslok 1977. Þar sem þetta mun hafa verið í fyrsta sinn, sem listi af þessu tagi var tekinn saman, var samþykktin jafnframt send ýmsum skólum og ráðamönnum menntamála. Hvort hún hefur haft einhver áhrif, skal ósagt látið, en hún vakti að minnsta kosti athygli kennara á stöðu stjörnufræðinnar í skólakerfinu.

Eins og eðlilegt er, hafa mál á margan hátt þróast á annan veg en menn sáu fyrir árið 1977 og fróðlegt væri að bera stöðuna í dag saman við ástandið fyrir rúmum fjörutíu árum. Það verður þó ekki gert hér, enda krefst slíkur samanburður umfangsmikillar rannsóknar. Í staðinn verður látið nægja að birta stuttan lista með tenglum í nokkrar nýlegar vefsíður, sem vonandi bregða örlitlu ljósi á nútímalega kynningu á stjörnufræði hér á landi:

Sumt af því, sem talið er upp á listanum, varð til í beinu framhaldi af átakinu mikla á Ári stjörnufræðinnar 2009, en þá hljóp verulegur kippur í kennslu og alþýðufræðslu í stjarnvísindum hér á landi. Nánar verður fjallað um stjörnufræðiárið síðar í færslunni.

Haustið 1978 fór ég til rannsóknarstarfa við Nordita og dvaldi þar samfellt í þrjú ár. Um svipað leyti og ég kom aftur til Íslands haustð 1981, varði ég doktorsritgerð í kennilegri stjarneðlisfræði við Háskólann í Kaupmannahöfn, eins og nánar er sagt frá í fyrri færslu. Ári síðar var ég lausráðinn sem sérfræðingur við eðlisfræðistofu Raunvísindastofnunar. Það mikilvægasta, sem ég gerði fyrst eftir heimkomuna, var að taka við stjörnufræði-kennslunni í Háskóla Íslands haustið 1981, en hún var þá var enn bundin við eitt valnámskeið. Svo skemmtilega vildi til, að í fyrsta nemendahópnum var Gunnlaugur Björnsson, sem einnig hafði verið nemandi minn í MR áður en ég fór til Hafnar. Að loknu framhaldsnámi erlendis tíu árum síðar, hóf Gunnlaugur svo störf sem lausráðinn sérfræðingur við Raunvísindastofnun. Eftir það varð hann einn helsti samstarfsmaður minn við áframhaldandi uppbyggingu stjarnvísinda við Háskólann.

Við Þórir Sigurðsson höfðum hist nokkrum sinnum á meðan ég var í Kaupmannahöfn 1978-81 og samræður okkar héldu áfram eftir að heim var komið. Á Raunvísindastofnun hitti ég einnig fyrir hóp úrvalsmanna. Suma þekkti ég frá fyrri tíð, en aðra lítið sem ekkert, nema þá af afspurn. Í hópnum voru meðal annars nokkrir ungir og frískir eðlisfræðingar og fyrir utan fræðilegar umræður var mikið spjallað um stöðu eðlisfræðinnar hér heima og æskilega framtíðarþróun hennar á landinu. Fyrsta ráðstefna Eðlisfræðifélags Íslands, sem haldin var í Munaðarnesi haustið 1982, fjallaði einmitt um það efni.

Hluti þátttakenda á fyrstu ráðstefnu Eðlisfræðifélags Íslands í Munaðarnesi í september 1982. Í hópnum má sjá marga þekkta raunvísindamenn, þar á meðal sjálfan föður nútímarannsókna í eðlisfræði við Háskóla Íslands, Þorbjörn Sigurgeirsson (ofarlega til vinstri). - Áhugasamir geta stytt sér stundir við að leita á myndinni að stjarnvísindamönnunum Gunnlaugi Björnssyni (ábending: hann stendur ekki langt frá Þorbirni, ungur og skeggjaður), Þóri Sigurðssyni og Einari H. Guðmundssyni. Nafnalista má finna hér.

Ég var einn af stofnfélögum Eðlisfræðifélagsins árið 1977 og tók virkan þátt í starfi þess fyrstu áratugina, meðal annars með fyrirlestrum, bæði á ráðstefnum félagsins og víðar. Eftir að orðanefnd félagsins var stofnuð 1981, var fljótlega ákveðið að hafa stjörnufræðina með. Af þeim sökum settist ég í nefndina árið 1982, tók fullan þátt í starfi hennar næstu árin og kom að fyrstu útgáfunni af Orðaskrá um eðlisfræði, stjörnufræði og skyldar greinar í árslok 1985. Skráin kom svo í endurskoðaðri útgáfu árið 1996.

Orðanefnd Eðlisfræðifélags Íslands í desember árið 1985. Frá vinstri: Einar H. Guðmundsson, Leó Kristjánsson, Þorsteinn Vilhjálmsson, Sveinbjörn Björnsson, Jakob Yngvason og Páll Theodórsson. Sjá nánar hér.

Aðdragandinn

Eins og þegar hefur komið fram, var það samfélag eðlisfræðinga við Háskóla Íslands, sem sá til þess, að stjarnvísindi næðu fótfestu við skólann. Sem dæmi má nefna, að Þorsteinn Sæmundsson hóf starfsferil sinn hér heima á Eðlisfræðistofnun Háskólans árið 1963. Frá og með 1976 bauð eðlisfræðiskor nemendum upp á kynningarnámskeið í stjarnfræði og fékk Þóri Sigurðsson til að sinna kennslunni í fyrstu tvö skiptin. Um svipað leyti hóf Einar Júlíusson tímabundið starf við eðlisfræðistofu. Nokkrum árum síðar fékk svo kennilegur stjarneðlisfræðingur (þ.e. undirritaður) stöðu við stofuna. Í því sambandi er mikilvægt að hafa í huga, að á þeim tíma var það meginhlutverk eðlisfræðistofu að hýsa rannsóknir í tilraunaeðlisfræði og kennilegir eðlisfræðingar voru yfirleitt vistaðir á stærðfræðistofu.

Þrátt fyrir mikið álag við rannsóknir og stífa kennslu á níunda áratugnum, gaf ég mér tíma til að segja hverjum sem hlusta vildi frá nýjungum í stjarnvísindum. Ég hélt fyrirlestra fyrir lærða sem leika, fór í útvarpsviðtöl, heimsótti skóla og félagasamtök og skrifaði fræðslugreinar á íslensku. Jafnframt tókst mér að finna tíma til að velta því fyrir mér, hvernig best væri að hlúa að framtíð stjarnvísinda á Íslandi.

Á þessum árum var mikil gerjun í gangi í íslenskum eðlisfræðirannsóknum. Fjöldi ungra og hæfileikaríkra eðlisfræðinga fór vaxandi, og eftir langt og strangt rannsóknarnám erlendis, stefndu margir þeirra eðlilega að því að sinna fræðum sínum hér heima við Háskóla Íslands. Þetta olli talsverðri spennu, enda fór það ekki framhjá neinum, að framboð á aðstöðu til grunnrannsókna í eðlisfræði við Háskólann gat hvergi nærri annað eftirspurn. Mér varð fljótt ljóst, að í slíku andrúmslofti væri það mikilvægt fyrir framgang stjarnvísinda á Íslandi, að áhersla væri lögð á sérstöðu greinarinnar, nefnilega þá, að stjörnufræði væri ekki aðeins elsta vísindagreinin, heldur eitt helsta svið nútíma raunvísinda. Það væri því misskilningur að flokka hana sem eina af undirgreinum eðlisfræðinnar.

Þetta var helsta ástæða þess, að í janúar 1986 smalaði ég saman öllum tiltækum stjarnvísindamönnum landsins til að ræða framtíð rannsókna og kennslu í stjörnufræði á Íslandi. Á fundinn mættu, auk mín og Þóris Sigurðssonar, þeir Þorsteinn Sæmundsson og Einar Júlíusson. Hópurinn hittist nokkrum sinnum og eftir talsverðar umræður varð niðurstaðan sú, að fyrsta skrefið í sjálfstæðisbaráttunni skyldi vera stofnun nýs fagfélags. Það myndi skapa mikilvæga samstöðu meðal félagsmanna og með tímanum leiða til fullrar þátttöku stjörnufræðinnar í íslensku vísindasamfélagi. Í nóvember 1987 skipaði umræðuhópurinn svo sérstaka nefnd til að undirbúa stofnfund. Í henni sátu auk mín þeir Einar Júlíusson og Karl H. Jósafatsson, sem þá var nýkominn heim frá námi.

Það var hugur í mönnum á þessum tíma, reyndar svo mikill, að við Þorsteinn Sæmundsson ákváðum að stefna að aðild Íslands að IAU, Alþjóðasambandi stjarnvísindamanna (sjá einnig hér), jafnvel þótt fjöldi stjarnvísindamanna væri ekki mikill á landinu. Aðildarumsóknin var og samþykkt á allsherjarþingi IAU í Baltimore sumarið 1988, sem við Þorsteinn sóttum báðir. - Sjá einnig Viðbætur 1 og 2, aftast í færslunni.

Stofnfundarnefndin fundaði fyrst vorið 1988 og starfaði síðan óreglulega fram eftir árinu. Það var komið vel fram í nóvember, þegar lokið var við að semja lagadrög, undirbúa dagskrá og ákveða hverjum yrði boðið að gerast stofnfélagar. Eftir samráð við þá tvo úr umræðuhópnum, sem ekki voru í nefndinni, var ákveðið að bjóða þeim Þorsteini Vilhjálmssyni og Gunnlaugi Björnssyni einnig á fundinn. Vitað var, að Gunnlaugur gæti ekki mætt, þar sem hann var þá enn í framhaldsnámi erlendis.

Stofnun félagsins og upphaf starfseminnar

Stofnfundur Stjarnvísindafélags Íslands var haldinn föstudaginn 2. desember 1988 í gamla fundarherberginu á jarðhæðinni í Tæknigarði. Fundurinn gekk eðlilega fyrir sig, lög voru sett og fyrsta sjórn félagsins kosin. Í henni voru Einar H. Guðmundsson formaður, Karl H. Jósafatsson gjaldkeri og Einar Júlíusson ritari.

Stofnfélagar voru sjö og mættu sex þeirra á fundinn: Einar H. Guðmundsson, Einar Júlíusson, Gunnlaugur Björnsson (in absentia), Karl H. Jósafatsson, Þorsteinn Sæmundsson, Þorsteinn Vilhjálmsson og Þórir Sigurðsson.

Til samanburðar má geta þess að nú, þrjátíu árum síðar, eru félagar 44 (þrír fyrrum félagar eru látnir, þeir Guðmundur Arnlaugsson, Guðmundur G. Bjarnason og Þorvaldur Ólafsson). Einnig má benda á viðauka A, sem sýnir lista yfir alla stjórnarmenn félagsins frá upphafi til dagsins í dag.

Skömmu eftir fundinn var fjölmiðlum send fréttatilkynning um stofnun hins nýja félags. Þeir brugðust flestir vel við, þar á meðal víðlesnasta dagblað landsins, sem birti fréttina á besta stað í blaðinu, fyrir neðan bíóauglýsingarnar á síðu 73.

Nokkrum mánuðum síðar sendi stjórnin svo bréf til systurfélaganna á Norðurlöndum til að láta norræna stjarnvísindamenn vita af tilvist hins nýja félags. Engin formleg viðbrögð bárust, en á norrænum fundum á næstu árum var mér oft óskað til hamingju með hvítvoðunginn.

Félagið fór talsvert bratt af stað, og segja má, að áframhaldandi starfsemi þess og hefðir hafi að mestu mótast á fyrstu tveimur til þremur árunum. Á þessu tímabili bættust meðal annars við 10 nýir félagar og alls voru haldnir 11 stjórnarfundir og 14 félagsfundir.

Á tveimur félagsfundanna á árunum 1989-91 héldu samtals fjórir félagsmenn fræðileg erindi fyrir kollegana. Auk þess stóð félagið fyrir átta almennum fyrirlestrum á þessum fyrstu árum (sjá viðauka B.1). Nokkrir þeirra voru haldnir í samvinnu við Stjörnuskoðunarfélag Seltjarnarness og Eðlisfræðifélag Íslands, upphaf hefðar sem enn ríkir. Til viðbótar má svo nefna Stjarnvísindi nútímans, fyrirlestraröð fyrir almenning, sem félagið stóð fyrir veturinn 1991-92 (sjá viðauka B.2).

Því miður á ég lítið til af myndum, sem lýsa stemmingunni á dæmigerðum fundi í Stjarnvísindafélaginu. Þessar fann ég þó eftir talsverða leit:

Aðalfundur Stjarnvísindafélagsins í Norræna húsinu í desember árið 1998. Í gluggaröðinni á efri myndinni sitja frá vinstri: Vilhelm S. Sigmundsson, Þórir Sigurðsson, ósýnilegi maðurinn, Þorsteinn Vilhjálmsson og Gunnlaugur Björnsson. - Á neðri myndinni eru frá vinstri talið: Þorvaldur Ólafsson, Karl H. Jósafatsson, Lárus Thorlacius, Þorsteinn Sæmundsson og Margrét Ó. Björnsdóttir. Fyrir framan þau, yfir kollinum á Vilhelm, má sjá leifarnar af einkennistákni aðalfunda félagsins, hinni gómsætu rjómatertu. Ljósmyndari: Einar H. Guðmundsson.

Hér er hvorki ætlunin að gefa frekari lýsingar á fundum félagsins né fara í saumana á öllum þeim málum, sem þar hafa verið til umfjöllunar. Í staðinn verður lögð áhersla á að segja frá hápunktunum í starfi félagsins, þeim málum og málaflokkum, sem skipt hafa félagsmenn mestu og snúa að þróun stjarnvísinda á Íslandi. Þar er um að ræða mál er varða uppbyggingu rannsókna og kennslu í greininni og þætti er tengjast almennri kynningu á stjarnvísindum meðal landsmanna.

Hápunktar:

Kennarastaða í stjarnvísindum við Háskóla Íslands

Á níunda áratugnum fór áhugi háskólanema á stjarnvísindum mjög vaxandi. Þetta gerði það meðal annars að verkum, að frá og með árinu 1987 bauð eðlisfræðiskor eigin nemendum upp á tvö námskeið, Stjarneðlisfræði I (sem í raun var gamla Stjarnfræði-námskeiðið undir nýju nafni) og framhaldsnámskeiðið Stjarneðlisfræði II. Að auki bauð skorin öðrum áhugasömum nemendum að taka námskeiðið Almenn stjarnvísindi, sem fljótlega náði talsverðum vinsældum. Það var sennilega af þessum ástæðum, sem umræður hófust í eðlisfræðiskor árið 1987 um nauðsyn þess að stofna nýja kennarastöðu í stjarnvísindum við skorina. Að auki hafði meirihluti skorarmanna greinilega áhuga á því að styðja við bakið á frekari uppbyggingu rannsókna í stjarneðlisfræði við Háskólann.

Á þessum árum var hver og ein af skorum Raunvísindadeildar með sinn eigin forgangsraðaða óskalista um nýjar stöður. Við gerð fjárlagatillagna á hverju ári, lögðu skorirnar fram rökstudda beiðni um eina til tvær nýjar stöður og sendu til deildar, sem vann úr tillögunum og setti fram sinn eiginn forgangsraðaða lista í fjárhagsáætlun. Sú áætlun var send háskólaráði, sem fjallaði um hana ásamt tilsvarandi áætlunum annarra deilda, áður en fjárhagsáætlun Háskólans í heild var send ríkisstjórn og Alþingi. Á Alþingi var svo tekin ákvörðun um það, hvaða nýjar stöður væru settar á fjárlög komandi árs. Þetta var langur og flókinn ferill, sem margir komu að, og það var reglan fremur en undantekningin, að það tæki nokkur ár að koma nýrri kennarastöðu inn í fjárlögin.

Í fjárlagatillögum fyrir árið 1990 var dósentsstaða í stjarnvísindum efst á óskalista eðlisfræðiskorar. Eftir eðlilega umfjöllun í Raunvísindadeild lenti hún í fimmta sæti á óskalista deildarinnar, á eftir dósentsstöðum í eðlisefnafræði, líffræði, jarðfræði og hagnýttri stærðfræði. Þegar háskólaráð skilaði sínum tillögum til stjórnvalda, hafði stjarnvísindastaðan hins vegar verið skorin aftan af óskalista deildarinnar.

Þetta kom mörgum raunvísindamönnum og ekki síst stjarnvísindamönnum Háskólans verulega á óvart. En nú kom sér vel, að til var félag í landinu, sem stóð vörð um hagsmuni elstu vísindagreinarinnar. Að beiðni stjórnar Stjarnvísindafélagsins, tók hópur valinkunnra heiðursmanna að sér að kanna málið nánar og fylgja eftir tillögu eðlisfræðiskorar og Raunvísindadeildar. Hópurinn, sem í voru þeir Þórir Sigurðsson, Þorsteinn Sæmundsson og Þorsteinn Vilhjámsson, höfðu samband við ráðherra og ýmsa alþingismenn og gengu auk þess á fund fjárveitinganefndar. Jafnframt barst hópnum stuðningur frá útlöndum. Þessi viðleitni bar árangur; stjarnvísindastaðan var samþykkt og sett á fjárlög ársins 1990.

Eftir smávægilega töf í stjórnsýslu ríkisins, birtist loks eftirfarandi auglýsing í fjölmiðlum landsins:

Auglýsingin um fyrstu kennarastöðuna í stjarnvísindum við Háskóla Íslands.

Umsækjendur um stöðuna voru þrír, og eftir venjulega meðferð í fræðasamfélagi Háskólans og stjórnkerfi ríkisins, var undirritaður skipaður dósent í stjarnvísindum við Háskóla Íslands frá og með 1. janúar 1991. Með þeirri fastráðningu var stjarnvísindum tryggður ákveðinn stöðugleiki í íslensku vísindasamfélagi næstu árin og hægt var að snúa sér að enn frekari uppbyggingu þeirra hér á landi.

Tillögur félagsins til ráðamanna og skýrslan Stjarnvísindi á Íslandi

Það var ekki fyrr en sumarið 1989, nokkru eftir að ég varð formaður Stjarnvísinda-félagsins, sem ég fór fyrir alvöru að hugsa um það, hvernig best væri að koma sjónarmiðum stjarnvísindamanna á framfæri við ráðamenn og skapa þannig grundvöll fyrir almenna umræðu um sviðið í íslensku vísindasamfélagi.

Til að koma málinu af stað, efndi félagið til „hugarflugsfundar“ í ágúst, þar sem rætt var um framtíð stjarnvísinda á Íslandi. Í kjölfarið ákvað ég að kanna, hvernig staðið væri að tilsvarandi málum erlendis. Ég varð mér því úti um tiltölulega nýlegar skýrslur nefnda, sem norrænu rannsóknaráðin höfðu skipað til að gera úttekt á stjarnvísindum, hvert í sínu landi: Svíþjóð 1980, Noregi 1983 og Danmörku 1988. Í öllum tilvikum settu nefndirnar fram tillögur um breytingar og forgangsröðun, og í lok áratugarins mátti þegar sjá jákvæð áhrif þeirra á starfsemina í Svíþjóð og Noregi. Einnig kynnti ég mér, hvernig bandarískir stjarnvísindamenn höfðu með góðum árangri fengið Vísindaakademíuna til að skipa sérstakar nefndir, eina á tíu ára fresti, til þess að forgangsraða kostnaðarsömum langtímaverkefnum næstu tíu árin. Sem fulltrúi Íslands í stjarneðlisfræðinefnd Nordita hafði ég líka haft tækifæri til að fylgjast með úttekt, sem Norræna ráðherranefndin lét gera á stofnuninni árið 1988.

Með allar þessar erlendu skýrslur á náttborðinu, tókst mér að sannfæra sjálfan mig um það, að besta leiðin til að skapa fastan grundvöll fyrir áframhaldandi uppbyggingu stjarnvísinda á Íslandi væri að gera almenna úttekt á greininni hér á landi og koma með fáar en vel grundaðar tillögur um skref til úrbóta. Jafnvel þótt ekki tækist að ná fram fullnægjandi niðurstöðu í öllum tilfellum, myndi skýrslan og tillögurnar að minnsta kosti móta skýra stefnu og koma þannig að góðu gagni í umræðum og ákvarðanatökum næstu ára.

Á aðalfundi Stjarnvísindafélagsins í október 1989 tókst mér að selja öðrum félögum þessa hugmynd. Þar var sú ákvörðun tekin að gera úttekt á stöðu stjarnvísindi á Íslandi, semja um það skýrslu og leggja fram stefnumótandi tillögur. Stjórnin var sett í verkið og skyldi hún skila niðurstöðum til félagsmanna í síðasta lagi í lok maí 1990. Jafnframt var ákveðið að senda ráðamönnum tillögurnar ásamt endanlegri skýrslu síðar á árinu.

Stjórnin reyndi eftir megni að standa fagmannlega að verkinu. Til að ná fram sem flestum sjónarmiðum var gerð könnun meðal félagsmanna í janúar, áður en skýrslugerðin hófst. Formaðurinn tók að sér að semja fyrsu drög skýrslunnar og voru nokkrir nálægir félagar beðnir um að fara yfir afraksturinn í byrjun maí. Endurskoðuð drög voru síðan send öllum félagsmönnum og rædd á félagsfundi í lok sama mánuðar. Tillögur stjórnarinnar voru svo samþykktar einróma á aðalfundi í október 1990 og ákveðið að senda þær ásamt skýrslunni til ráðamanna við hentugt tækifæri.

Stjórn Stjarnvísindafélagsins gekk á fund menntamálaráðherra hinn 19. desember 1990 og afhenti honum bréf með tillögum félagsins ásamt skýrslunni og fylgiskjölum.

Forsíðan á skýrslunni góðu um stöðu stjarnvísinda á Íslandi árið 1990 og framtíðaruppbyggingu rannsókna á því sviði.

Daginn eftir fundinn með ráðherra voru bréf um málið send formanni raunvísindadeildar Vísindaráðs, háskólarektor, stjórnarformanni Raunvísindastofnunar og samstarfsráðherra Norðurlanda. Hér er bréfið til rektors; hin eru því sem næst samhljóða.

Tillögur félagsins voru sem hér segir:

Tillögur Stjarnvísindafélagsins um uppbyggingu stjarnvísinda á íslandi frá 19. desember 1990.

Ítarlegan rökstuðning með tillögunum er að finna í skýrslunni, en í örstuttu máli má segja, að með þeim hafi verið bent á tiltölulega einfalda leið til að gera íslenskar rannsóknir í stjarnvísindum samkeppnishæfar á alþjóðavettvangi.

Það er almennt viðurkennt, að til þess að viðvarandi stöðugleiki ríki á einhverju sviði raunvísinda án stöðnunar, þarf mannaflinn að hafa náð „krítískum massa“, þ.e. fjöldi vísindamanna þarf að vera yfir ákveðnu marki. Í fyrri tillögunni var miðað við töluna fimm. Á þessum tíma störfuðu tveir fastráðnir stjarnvísindamenn við Háskólann, Þorsteinn Sæmundsson og undirritaður. Að okkar mati þurfti því að minnsta kosti þrjá til viðbótar til að ná „krítískum massa“. Í þessu sambandi ber einnig að hafa í huga, að árið 1990 voru skilyrði til mannaráðninga allt önnur en nú og umhverfið annað. Sem dæmi má nefna, að lausar sérfræðingsstöður við Raunvísindastofnun voru einu „nýdoktors-stöðurnar“, sem í boði voru, og enn var talsvert í það, að doktorsnám yrði tekið upp í Raunvísindadeild. Fyrri tillagan ber þess því nokkur merki á hvaða tíma hún var samin.

Lokaorð skýrslunnar segja kannski allt það, sem segja þurfti, um stöðu stjarnvísinda á Íslandi í upphafi tíunda áratugs tuttugustu aldar:

Stjórn Stjarnvísindafélags Íslands [telur] löngu tímabært að elsta vísindagreinin sláist í hóp annarra fræðigreina hér á landi sem fullgildur og sjálfstæður meðlimur í vísindasamfélaginu. Til þess að svo megi verða þurfa æðstu ráðamenn vísinda og mennta að veita íslenskum stjarnvísindamönnum nauðsynlegt öryggi og sjálfstæði til rannsókna með því að skapa þeim traustan starfsvettvang. Stjórnin vill undirstrika það sérstaklega að sú lausn sem hér hefur verið bent á [þ.e. tillögurnar tvær] er tiltölulega ódýr, og hún verður að teljast fullkomlega raunhæf bæði frá fjárhagslegu og félagslegu sjónarmiði. Með nýrri kennarastöðu við eðlisfræðiskor, stjarnvísindastofu með þremur nýjum sérfræðingum við Raunvísindastofnun og norrænu samstarfi, meðal annars í NOT og NORDITA, má telja fullvíst að stjarnvísindi nái að blómgast hér á landi á næstu áratugum.

Fyrsta svarið við erindi Stjarnvísindafélagsins barst frá stjórn Raunvísindastofnunar í ágúst 1991 og var þar brugðist við fyrri tillögu félagsins. Umfjöllun stjórnarinnar um seinni tillöguna kom hins vegar ekki fyrr en í janúar 1992. Bæði bréfin má sjá hér. Í millitíðinni, þ.e. í október 1991, fékk félagið afrit af bréfi frá Vísindaráði, sem menntamálaráðuneytið hafði leitað til sem umsagnaraðila.

Umsagnirnar um seinni tillöguna voru jafnvel betri en stjórn Stjarnvísindafélagsins hafði þorað að vona. Bæði Vísindaráð og stjórn Raunvísindastofnunar mæltu með því „að ráðuneytið [leitaði] leiða til þess að Íslendingar [gætu] gerst aðilar að norræna sjónaukanum á allra næstu árum“. Þessi yfirlýsing skipti miklu í þeirri baráttu, sem fram undan var, sérstaklega á lokasprettinum árin 1996-97, þegar aðildin varð að veruleika. Nánar verður um hana fjallað í næsta kafla.

Hvað fyrri tillöguna varðar, þá treysti stjórn Raunvísindastofnunar sér hvorki til að fallist á, að strax yrði farið í það að undirbúa ráðningu þriggja nýrra starnvísindamanna, né að sett yrði á fót ný stofa helguð stjarnvísindum. Ég verð að játa, að fyrirfram átti ég alls ekki von á öðrum viðbrögðum. Í mínum huga var tilgangurinn með tillögunni fyrst og fremst sá að minna menn hressilega á þá staðreynd, að nútíma stjarnvísindi væru alveg jafn mikilvæg og aðrar þær vísindagreinar sem stofnunin hýsti. Persónulega skipti það mig meira máli, að í bréfi stjórnarinnar var því lýst yfir, að hún væri sammála því „að efla [bæri] stjarnvísindi hér á landi“ og jafnframt „að [hún teldi] sjálfsagt að fullt tillit [yrði] tekið til sjónarmiða stjarnvísindamanna“, þegar óskir um nýjar stöður væru metnar. Ekki var látið sitja við orðin tóm, því strax haustið 1991 hóf Gunnlaugur Björnsson störf við eðlisfræðistofu sem lausráðinn sérfræðingur.

Af óhjákvæmilegum praktískum ástæðum og vegna ýmissa innri og ytri aðstæðna, héldu stjarnvísindamenn Háskólans áfram að stunda sín fræði í samfloti við aðra eðlisfræðinga. Skoðanaskipti á fundum (og utan þeirra) voru að sönnu ansi skörp á stundum, en sagan sýnir, að ávallt þegar á reyndi, stóð meirihluti starfsmanna eðlisfræðistofu og eðlisfræðiskorar með stjarnvísindamönnum. Ég tel að stjarnvísindamenn hafi og endurgoldið slíkan stuðning að fullu, þegar á þurfti að halda.

Allt frá árinu 1991 hafa stjarnvísindi við Háskólann náð að þróast nokkurn veginn með eðlilegum hætti, og ekki þarf annað en líta á myndirnar í lokakafla þessarar færslu til að sjá, að stjarnvísindahópur skólans hefur fyrir löngu náð „krítískum massa“. Í seinni tíð hafa nýjar áherslur stjórnvalda í málefnum vísindarannsókna og gjörbreytt fyrirkomulag styrkveitinga haft þar nokkur áhrif. Hins vegar er óhætt að fullyrða, að gróskan í stjarnvísindarannsóknum hérlendis sé ekki síst að þakka aðildinni að Norræna sjónaukanum og þeim samböndum við erlenda rannsóknarhópa, sem henni fylgdu.

Þegar litið er til baka, má glögglega sjá, að stefnumörkunin í skýrslunni góðu frá 1990 hafði afgerandi og jákvæð áhrif á þróun stjarnvísinda hér á landi næstu tvo áratugina. Í framhaldi af því, vaknar eðlilega sú spurning, hvort stjórn Stjarnvísindafélagsins þurfi ekki fljótlega að fara að huga að nýrri umræðu um framtíðina og frekari stefnumótun.

Norræni stjörnusjónaukinn

Skömmu eftir að jákvæð umsögn Vísindaráðs um Norræna sjónaukann barst félaginu í október 1991, hófst nýr áfangi í baráttunni fyrir fullri aðild Íslands að þessu mikilvæga rannsóknartæki. En þrátt fyrir margvíslegar viðræður og umtalsverð bréfaskipti við ráðamenn og aðra, dróst málið stöðugt á langinn. Stjarnvísindamenn voru orðnir ansi langeygir eftir viðunandi niðurstöðu, þegar sérstök tilviljun réði því, að málið fékk farsælan endi árið 1997. Þar lék lánið sannarlega við stjarnvísindamenn, eins og nánar er sagt frá í einu lýsingunni á atburðarásinni, sem enn hefur verð birt. Hana er að finna í gamansömum fréttapistli eftir Sigurð Steinþórsson jarðfræðing í Fréttabréfi Háskólans haustið 1997.

Björn Bjarnason menntamálaráðherra og Johannes Andersen stjórnarformaður NOTSA takast í hendur að lokinni undirskrift samningsins um aðild Íslands að samstarfinu um Norræna sjónaukann í júlí 1997. Á milli þeirra brosir Sveinbjörn Björnsson, rektor Háskóla Íslands. Að baki ráðamönnunum standa þeir Gunnlaugur Björnsson, Einar H. Guðmundsson og Þorsteinn Sæmundsson kampakátir.

Íslenskir stjarnvísindamenn brugðust skjótt við haustið 1996, þegar ljóst var að þeir myndu öðlast aðgang að hinum frábæra rannsóknarsjónauka á La Palma. Til að tryggja sem besta aðkomu, leitaði ég strax ráða á Norðurlöndum, í fyrstu aðallega hjá kollegum mínum á Nordita í Kaupmannahöfn, eins og nánar er sagt frá í fyrri færslu. Á öðrum stað má svo lesa meira um það, hvernig til tókst fyrstu árin og hvaða áhrif aðildin hafði á þróun stjarnvísinda hér á landi.

Sjónaukaröðin mikla á Strákafjalli á La Palma. Norræni sjónaukin (NOT) er lengst til vinstri á myndinni. Nánari umfjöllun um NOT og staðsetningu sjónaukans má finna hér. Hér má svo sjá stutt en fróðlegt myndband um sjónaukann.

Þegar það spurðist út hér heima, að Íslendingar hefðu eignast hlut í stórum stónauka á Kanaríeyjum, tóku fjölmiðlamenn eðlilega við sér, króuðu stjarnvísindamenn af og báðu um frekari upplýsingar. Menn fóru því í viðtöl í útvarpi og sjónvarpi og fengu heimsóknir blaðamanna. Hér er dæmi um blaðagrein frá þeim tíma, þegar vísindamennirnir voru búnir að ná áttum og komnir á kaf í mælingar með sjónaukanum og úrvinnslu mæligagna.

Vorið 1999, skömmu áður en fyrrnefnd grein birtist, var sýndur hálftíma þáttur á RÚV um stjarnvísindi á Íslandi. Undirbúningur og tökur höfðu að mestu farið fram árið áður og ástæðan fyrir þáttagerðinni var að sjálfsögðu aðildin að Norræna sjónaukanum. Þátturinn er enn til, en í dag hefur hann fyrst og fremst gildi sem söguleg heimild. Þó verð ég að viðurkenna, að það er viss skemmtun í því fólgin, að geta aftur fylgst með áhrifamiklum leikrænum tilburðum vina og fyrrum samstarfsmanna í þættinum. Ef menn hafa áhuga á því að skoða þetta tuttugu ára gamla myndband, þá er slóðin hér: Vísindi í verki: Undur alheimsins.

Orðaskráin

Strax á stofnfundi Stjarnvísindafélagsins í desember 1988 kom til tals, að eitt af verkefnum félagsins gæti verði að standa að útgáfu orðasafns í stjörnufræði. Eins og áður var nefnt, hafði stjörnufræðin reyndar verið höfð með í orðaskrá Eðlisfræðifélagsins árið 1985, en margir töldu, að jafn viðamikið svið og stjarnvísindin þyrfti að eignast sína eigin sérhæfðu orðaskrá.

Eftir að málið hafði borið nokkrum sinnum á góma í hópi félagsmanna, var það það tekið formlega fyrir á sérstökum félagsfundi í desember 1990 og orðanefnd stofnuð. Í mínum huga var þessi ákvörðun mikilvægur þáttur í sjálfstæðisbaráttu greinarinnar í íslensku vísindasamfélagi. Ég hygg, að þar hafi flestir aðrir félagar verið mér sammála.

Það var og mikilvægt atriði í þessu sambandi, að meðal félagsmanna var Þorsteinn Sæmundsson, einn snjallasti nýyrðasmiður þjóðarinnar. Hann var því einróma kjörinn formaður nefndarinnar.

Eftir markvissa og vel skipulagða vinnu, gaf orðanefndin út Orðaskrá úr stjörnufræði árið 1996. Óhætt mun að fullyrða, að vel hafi til tekist, enda ber ritið natni og nákvæmni ritstjórans fagurt vitni. Nánari upplýsingar um ritstjórnarstarfið er að finna í formála bókarinnar.

Forsíðan á orðaskrá Stjarnvísindafélagsins, sem kom í bókarformi árið 1996. Skrána má nú finna á vefnum, þar sem hún er uppfærð reglulega. Sjá: Ensk-íslensk orðaskrá. - Íslensk-ensk orðaskrá.

Orðaskrá Stjarnvísindafélagsins er hluti af mikilvægu safni íslenskra orða yfir fræðihugtök á sviði raunvísinda. Í safninu eru einnig orðaskrár Eðlisfræðifélagsins (sjá hér og útgáfuna frá 1996) og Stærðfræðafélagsins (sjá hér og hér; skráin er á vefnum). Ef þörf krefur, geta áhugasamir lesendur fundið ýmsar gagnlegar upplýsingar um þessi og önnur orðasöfn á sérstakri vefsíðu Árnastofnunar.

Barátta gegn ljósmengun

Af augljósum ástæðum er ljósmengun stjarnvísindamönnum mikill þyrnir í augum og þeir berjast gegn henni, hvar sem við verður komið. Eins og fram kom í blaðagrein eftir þá Gunnlaug Björnsson og Þorstein Sæmundsson árið 2003 er vandinn mikill, ekki síst í Reykjavík:

Reykjavík er nú þegar meira upplýst um nætur en flestar borgir af svipaðri stærð og ljósadýrðin sést langt út fyrir borgarmörkin. Frá sjónarmiði þeirra sem vilja njóta fegurðar stjörnuhimins og norðurljósa eru það bein umhverfisspjöll ef lýsingin í borginni verður aukin án þess að nokkra nauðsyn beri til. Margir myndu telja það brýnna að lagfæra fyrri mistök við lýsingu mannvirkja. Sem dæmi um slæma lýsingu má nefna ljósin við Perluna á Öskjuhlíð og flóðlýsinguna við Hallgrímskirkju og Háskólabíó, þar sem ljósin beinast að verulegu leyti í augu manna eða upp í himininn, engum til gagns.

Árið 1999 sendi stjórn Stjarnvísindafélagsins erindi til rektors Háskóla Íslands þar sem kurteisislega var farið fram á, að dregið yrði úr lýsingunni á háskólasvæðinu. Eftir smá bið barst eftirfarandi svar frá rektor:

Ég hef kynnt mér málið og hefur það m.a. verið rætt í háskólaráði. Af öryggisástæðum er talið mjög vafasamt að draga úr lýsingu við Aðalbyggingu Háskólans og Háskólabíó.

Málið var þar með afgreitt af hálfu Háskólans. En almennt má segja um þessa hvimleiðu mengun, að víða á landinu er hún beinlínis yfirþyrmandi. Frá sjónarhóli áhugasamra stjörnuskoðara er það því forgangsmál, að verulega verði dregið úr allri óþarfa lýsingu, Þá fyrst geta þeir, jafnt sem almenningur, notið næturhiminsins að fullu á heiðskírum nóttum.

Framhliðin á aðalbyggingu Háskóla Íslands er flóðlýst „af öryggisástæðum“ þegar myrkur ríkir. Af myndinni má m.a. ráða, að gluggaþvottamenn þurfi ekki að óttast um öryggi sitt við næturþvotta á þriðju hæð. Ljósmyndin er fengin að láni úr skýrslunni Myrkurgæði á Íslandi frá 2013. Meðal þeirra, sem þar koma við sögu, eru nokkrir félagsmenn Stjarnvísindafélagsins (sjá t.d. höfundaskrána sem og heimildaskrá á bls. 101-103 og grein á bls. 105-108).

Kennsla, kynning og almenningsfræðsla

Eins og lesa má í lögum Stjarnvísindafélagsins er helsta markmið félagsins að efla stjarnvísindi á Íslandi. Það skal meðal annars gert með því að stuðla að vexti og viðgangi rannsókna í greininni og kennslu í skólum landsins. Að auki er félaginu og félagsmönnum ætlað að beita sér fyrir aukinni alþýðufræðslu um stjarnvísindi og sögu þeirra.

Í þessum kafla verður einkum fjallað um síðastnefndu atriðin, kennslu og fræðslu. Til að lengja færsluna ekki um of, verður mjög stiklað á stóru.

1. Fyrirlestrar og ráðstefnur

Félagsmenn hafa frá upphafi lagt áherslu á það að hvetja erlenda gesti til að halda almenna fyrirlestra á vegum félagsins. Því hefur yfirleitt verið vel tekið og í gegnum tíðina hafa mörg slík erindi verið haldin, oft í samvinnu við Stjörnuskoðunarfélag Seltjarnarness, Eðlisfræðifélag Íslands og Nordita. Eins og sjá má á listanum í viðauka B.1, hafa allmargir Íslendingar einnig haldið stök alþýðleg erindi á vegum félagsins.

Í þessu sambandi skal einnig nefna, að veturinn 1991-92 stóð félagið fyrir sértakri fyrirlestraröð, Stjarnvísindi nútímans, sem ætluð var almenningi. Skrá yfir erindin er í viðauka B.2.

Tveir erlendir gestir, sem fluttu opinber erindi á vegum Stjarnvísindafélagsins. Í mars 1994 fræddi Igor D. Novikov (til vinstri) áheyrendur fyrst um hugsanlega tilvist tímavéla og síðar um hulduefni. Í júní 2016 sagði Alex Nielsen (til hægri) frá fyrstu mælingunum á þyngdarbylgjum frá samruna svarthola í fjarlægum vetrarbrautum. Sjá nánari upplýsingar í viðauka B.1.

Sumarið 2004 var haldin í Reykjavík fjölmenn alþjóðleg ráðstefna, Bioastronomy 2004 - HabitableWorlds. Að undirbúningi hennar komu meðal annars nokkrir meðlimir Stjarnvísindafélagsins og að þeirra frumkvæði var íslenskum almenningi boðið upp á mjög áhugaverða fyrirlestraröð í Öskju og Háskólabíói (sjá viðauka B.3).

Þegar erlendir stjarnvísindamenn koma til Íslands, er erindið oftast að sitja ráðstefnur eða heimsækja kollega við Háskólann. Þar halda þeir venjulega fræðileg erindi um eigin rannsóknarverkefni á fundum, sem ekki eru opnir almenningi. Því miður gerist það æ oftar, að gestirnir hafa hreinlega ekki tíma til að halda alþýðleg erindi fyrir stærri hóp áheyrenda.

Í seinni tíð hafa stjarnvísindamenn Háskólans sjálfir lent í svipaðri stöðu. Hér heima messa þeir hver yfir öðrum, en sjaldan fyrir almenning. Skýringin á þessu er líklega meira vinnuálag en áður, og sú staðreynd, að vönduð alþýðleg kynning á raunvísindum er lítils metin í háskólasamfélagi samtímans. Til allrar hamingju hafa almennir fyrirlestrar þó ekki horfið með öllu af dagskrá félagsins. Það má til dæmis sjá af listanum í viðauka B.1.

Á alþjóðlegu ári stjörnufræðinnar 2009, sem nánar verður fjallað um síðar í færslunni, var boðið upp á heila sex fyrirlestra, sem allir voru vel sóttir (sjá viðauka B.4).

Á næsta ári, 2019, stendur svo til að halda hér mikla alþjóðlega ráðstefnu um fjarreikistjörnur. Ég vona, að þar beiti Stjarnvísindafélagið sér fyrir almennri kynningu á þessu áhugaverða sviði nútíma stjarnvísinda.

2. Tímarit um raunvísindi og stærðfræði

Allt frá dögum Björns Gunnlaugssonar hafa íslenskir stjarnvísindamenn verið tiltölulega duglegir að skrifa um fræði sín á íslensku. Það var því tilhlökkunarefni, þegar fjögur fagfélög íslenskra raunvísindamanna, þar á meðal Stjarnvísindafélagið, tóku þá ákvörðun árið 2003 að gefa sameiginlega út tímarit, sem væri

ætlað áhugamönnum og sérfræðingum á þessum fræðasviðum, ekki síst kennurum og nemendum í þessum greinum. Tímaritinu er jafnframt ætlað að örva umræðu um stöðu þessara greina í skólakerfinu og auka áhuga á þeim hér á landi.

Fyrsta ritstjórn Tímarits um raunvísindi og stærðfræði. Frá vinstri: Sigmundur Guðbjarnason frá Efnafræðifélagi Íslands, Ragnar Sigurðsson. frá Íslenska stærðfræðafélaginu, Ari Ólafsson frá Eðlisfræðifélagi Íslands og Gunnlaugur Björnsson frá Stjarnvísindafélagi Íslands. Ljósmyndari: Sverrir Vilhelmssom. Sjá nánar hér.

Um ritstjórnarstefnuna segir á vefsíðu tímaritsins:

Stefna ritstjórnar er að birta fjölbreytilegt efni á öllum fræðasviðum félaganna. Má þar nefna almennar greinar um vísindi og samfélag, sögu vísindanna, fréttir af rannsóknum, nýleg verðlaun, óleyst vandamál, frægar tilgátur, kennslumál, áhugavert efni sem kennarar hafa hnotið um í starfi sínu, kynningar á nýlegum meistara- og doktorsverkefnum, yfirlitsgreinar um einstök fræðasvið, rannsóknaniðurstöður o.s.frv.

Fyrsta hefti Tímarits um raunvísindi og stærðfræði barst áskrifendum árið 2003 og næstu sjö árin eða svo, kom tímaritið út með nokkuð reglubundnum hætti. Þar birtust ýmsar forvitnilegar greinar, meðal annars eftir meðlimi Stjarnvísindafélagsins og nemendur þeirra.

Það urðu því mörgum vonbrigði, þegar þetta ágæta tímarit dó árið 2011, að því er virðist þegjandi og hljóðalaust. Enn þann dag í dag, sjö árum síðar, hef ég ekki fengið neina skiljanlega skýringu á því hvað gerðist, og mér vitanlega hefur útförin ekki heldur farið fram. Ég rígheld því enn í vonina um lífgun úr dauðadái.

3. Stjörnufræðikennsla í skólum

Í fyrsta kafla færslunnar var rætt um tilraunir áhugasamra kennara til að bæta stjörnu-fræðikennslu í framhaldsskólum á síðasta fjórðungi síðustu aldar. Það var gert með námskeiðum, fyrst árið 1977 (sjá einnig hér) og aftur 1987. Til þess að öðlast smá innsýn í hugmyndafræðina, sem lá að baki þessum og öðrum álíka tilraunum, má til dæmis kynna sér stutta greinargerð undirritaðs frá árinu 1986. Hún fylgdi tillögu eðlisfræðiskorar um nýtt valnámskeið, Almenn stjarnvísindi, sem í upphafi var ætlað öllum stúdentum Háskóla Íslands. Námskeiðið varð strax vinsælt meðal nemenda og ég veit ekki betur en að það sé enn kennt í boði námsbrautar í eðlisfræði.

Eftir stofnun Stjarnvísindafélagsins voru kennslumál oft til umræðu, bæði innan stjórnar og á félagsfundum. Að beiðni stjórnarinnar tók Karl Jósafatsson að sér, árið 1989, að gera könnun meðal framhaldsskóla um stöðu stjörnufræðinnar í námsefni skólanna. Niðurstöðurnar má sjá hér. Til stóð að fylgja könnuninni eftir með tillögum til úrbóta, en af einhverjum ástæðum varð lítið úr framkvæmdum í það skiptið.

Meðan á könnuninni stóð, kom hins vegar í ljós, að stjörnufræði var ekki nefnd á nafn í Námsskrá handa framhaldsskólum frá 1987. Stjórn félagsins fann sig knúna til að gera athugasemdir við þetta, en sendi Menntamálaráðuneytinu í leiðinni tillögur um námskeiðslýsingar, sem setja mætti í næstu útgáfu námsskrárinnar. Þótt ekkert svar hafi borist frá ráðuneytinu, geri ég ráð fyrir að athugasemdirnar hafi verið teknar til greina.

Það næsta, sem gerðist í þessum málaflokki, var að beiðni barst frá kennslumálanefnd IAU um upplýsingar varðandi stjörnufræðikennslu á Íslandi. Ég tók að mér að svara og sendi nefndinni skýrslu sumarið 1996. Stjórn Stjarnvísindafélagsins kom afriti af plagginu til íslenskra fjölmiðla og ýmissa annarra aðila. Það varð að lokum til þess, að Morgunblaðið birti stutt viðtal við undirritaðan um stöðu raungreinakennslu hér á landi. Mér vitandi urðu engar frekari umræður um málið í það skiptið.

Árið 1998 sendi Menntamálaráðuneytið félaginu til umsagnar drög að nýrri Námsskrá fyrir framhaldsskóla. Hér má sjá svar félagsins.

Þótt næsti kafli fjalli allur um alþjóðlegt ár stjörnufræðinnar 2009, er við hæfi að minnast einnig á það hér. Fullyrða má, að á því ári hafi orðið bylting í stjörnufræðikennslu hér á landi, einkum á yngri skólastigum, þökk sé sameiginlegu átaki Stjarnvísindafélagsins og Stjörnuskoðunarfélags Seltjarnarness. Svo heppilega vildi til, að meðal félagsmanna voru þá nokkrir forfallnir áhugamenn um stjörnufræði, sem á árunum þar á undan höfðu verið duglegir við að kynna greinina í skólum og meðal almennings. Ár stjörnufræðinnar gaf þeim gullið tækifæri til að gera enn betur.

Frumkvöðlar í stjarnvísindafræðslu á Íslandi á tuttugustu og fyrstu öld. Frá vinstri: Snævarr Guðmundsson, Sævar Helgi Bragason og Sverrir Guðmundsson. Þeir hafa unnið mikið og óeigingjarnt srarf við að fræða skólabörn og allan almenning um undur alheimsins. Allir eru þeir jafnframt félagar í Stjörnuskoðunarfélagi Seltjarnarness og Stjarnvísindafélagi Íslands.

Ár stjörnufræðinnar 2009

Á allsherjarþingi IAU í Sydney sumarið 2003 ákvað þingheimur að senda UNESCO tillögu þess efnis, að árið 2009 yrði útnefnt sem alþjóðlegt ár stjörnufræðinnar. Tveimur árum síðar ákvað UNESCO að styðja tillöguna formlega og sendi hana áfram til allsherjarþings Sameinuðu þjóðanna. Þar var hún samþykkt í desember 20o7.

Haustið 2006 var að beiðni IAU sett á fót sérstök íslensk landsnefnd til að skipuleggja og hafa umsjón með stjörnufræðiárinu hér á landi. Undirritaður tók að sér formennskuna og nefndin hóf formlega störf vorið 2007. Fljótlega varð ljóst, að samfélag stjarnvísinda-manna stóð frammi fyrir risastóru verkefni á íslenskan mælikvarða. Það var því ákveðið, að sameina krafta Stjarnvísindafélagsins og Stjörnuskoðunarfélagsins í undirbúnings-vinnunni og snemma árs 2008 var nefndin fullskipuð. Í henni voru Einar H. Guðmundsson formaður, Gunnlaugur Björnsson, Snævarr Guðmundsson, Sverrir Guðmundsson, Sævar Helgi Bragason og Vilhelm S. Sigmundsson.

Fyrsta verk nefndarinnar var að senda út fréttatilkynningu um ákörðun allsherjarþings Sameinuðu þjóðanna í desember 2007 og birtist hluti hennar meðal annars hér.

Landsnefndin starfaði síðan af fullum krafti allt árið 2008 og í árslok voru menn tilbúnir í slaginn. Í nóvember var birt stutt kynningarmyndband á veraldarvefnum og rétt fyrir áramót var fjölmiðlum send ný fréttatilkynning. RÚV fjallaði um stjörnufræðiárið nær samstundis og Fréttablaðið strax í byrjun janúar. Aðrir fjölmiðlar voru aðeins seinni til.

Einkennismynd stjörnufræðiársins.

Í árslok 2008 var opnuð sérstök vefsíða helguð stjörnufræðiárinu og í febrúar 2009 kom út glæsilegur bæklingur, Undur alheimsins, í ritstjórn Sævars Helga Bragasonar. Þar var stjörnufræðiárið kynnt og birtar fallega myndskreyttar greinar eftir nokkra unga (og örfáa miðaldra) íslenska stjarnvísindamenn. Um mitt sumar komu svo út tvö íslensk frímerki í tilefni ársins.

Meðal efnis á dagskrá stjörnufræðiársins var röð sex fyrirlestra, sem dreift var á tímabilið frá febrúar til apríl. Í mars voru haldin stjörnufræðinámskeið fyrir börn og sérstakt vísindamiðlunarverkefni, 100 stundir af stjörnufræði, var svo í boði fyrir börn og fullorðna í mars og apríl.

Í lok júní var haldið sérstakt kynningarkvöld fyrir almenning í Háskólabíói um stjörnulíffræði (sjá einnig viðauka B.4) í tengslum við alþjóðlegan sumarskóla á vegum NASA og ýmissa norrænna stofnanna.

Haustið hófst með glæsilegri ljósmyndasýningu á Skólavörðuholti, sem vakti talsverða athygli, eins og sjá má af þessum myndum af sýningarsvæðinu.

Ljósmyndasýningin From Earth to the Universe á Skólavörðuholti, 22. ágúst - 10. september 2009. Ljósmynd: Morgunblaðið.

Í byrjun október 2009 voru birt úrslit í ritgerðarsamkeppni, sem efnt hafði verið til þá um vorið. Verðlaunin voru ekki af lakari endanum. Næstsíðasta stórverkefni ársins var svo hið víðfeðma stjörnuskoðunarverkefni, Galíleó-nætur, sem stóð yfir dagana 22.-24. október og naut mikilla vinsælda.

Af óviðráðanlegum ástæðum þurfti síðasta og kannski mikilvægasta verkefni stjörnufræði-ársins að bíða langt fram á næsta ár. Það var dreifing á hinum svokallaða Galíleó-sjónauka í alla grunn- og framhaldsskóla landsins. Með fádæma dugnaði og ósérplægni tókst umsjónarmönnum Stjörnufræðivefsins þó að ljúka verkinu í kringum áramótin 2010-11.

Það er mitt persónulega mat, að skipulag og framkvæmdir á hinu alþjóðlega ári stjörnufræðinnar 2009 hafi heppnast með ágætum hér á landi. Allir meðlimir landsnefndarinnar gerðu sitt besta og margir lögðu á sig ómælda vinnu. Það er samt á engan hallað, þegar ég fullyrði, að framlag Sævars Helga Bragasonar hafi ráðið enna mestu um það, hversu vel tókst til. Án hans hefði ýmislegt farið öðruvísi en ætlað var.

Sem betur fer, hefur Sævar sjálfur notið góðs af þeirri reynslu, sem hann öðlaðist á stjörnufræðiárinu og af samskiptum við stjarnvísindamenn Háskólans. Hann opnaði, ásamt öðrum, hinn mjög svo gagnlega Stjörnufræðivef árið 2010 og er nú orðinn landsfrægur undir gælunafninu Stjörnu-Sævar fyrir alþýðufræðslu á sviði stjarnvísinda og önnur uppátæki.

Ýmislegt annað en Stjörnufræðivefurinn fylgdi í kjölfar stjörnufræðiársins. Kennsla í greininni hefur batnað í grunnskólum landsins og aukinn almennur áhugi á stjörnufræði hefur leitt til þess, að nú hafa bæst við þrjú ný áhugamannafélög: Stjörnu-Odda félagið (2010), Stjörnufræðifélag Vestmannaeyja (2012) og Stjörnuskoðunarfélagið á Varmalandi (2012). Er þá ekki allt talið.

Að lokum er hér stutt en hnitmiðað yfirlit yfir stjörnufræðiárið 2009 í alþjóðlegu samhengi

Að endingu

Á þeim þrjátíu árum, sem liðin eru frá stofnun Stjarnvísindafélagsins, hefur staða stjarnvísinda á Íslandi gjörbreyst. Greinin er löngu orðin fullgildur meðlimur í íslensku vísindasamfélagi og meðal almennings ríkir nú meiri áhugi á stjörnufræði en nokkru sinni fyrr. Ástæður þessara breytinga eru að sjálfsögðu margvíslegar, en nokkrar þær mikilvægustu má rekja beint eða óbeint til Stjarnvísindafélagsins.

Sem dæmi má nefna, að vettvangur rannsókna og kennslu í stjarnvísindum hefur tekið ótrúlegum breytingum á síðustu áratugum. Þar vega þyngst tveir samtvinnaðir þættir. Annars vegar er það uppbygging grunnrannsókna við Háskóla Íslands. Hins vegar er það aðildin að Norræna stjörnusjónaukanum, sem skipti sköpum fyrir rannsóknir og kennslu í stjarnvísindum á sínum tíma, og gerir það að vissu leyti enn. Grunnurinn að þessari jákvæðu þróun var lagður með tillögum og skýrslu Stjarnvísindafélagsins í desember 1990.

Rannsóknir í stjarnvísindum við Háskólann hafa aukist jafn og þétt á síðustu þremur áratugum. Þegar þetta er ritað (í nóvember 2018), starfa við skólann tveir kennarar í greininni (Páll Jakobsson og Jesús Zavala Franco), þrír sérfræðingar (Gunnlaugur Björnsson, Guðlaugur Jóhannesson og Kári Helgason), tveir nýdoktorar (Mark Lovell og Chaichalit Srisawat) og þrír doktorsnemar (Sebastian Bohr, Jan Burger og Kasper Heintz). Að auki hafa tveir emerítusar (Einar H. Guðmundsson og Þorsteinn Sæmundsson) aðstöðu hjá hópnum.

Brosandi andlit í félagsmiðstöð stjarnvísindahóps Háskóla Íslands. Myndin til vinstri er tekin í júlí 2013 og sýnir Sævar Helga Bragason, Zach Cano nýdoktor, Stefanie Courty fyrrverandi nýdoktor, Pál Jakobsson prófessor, Gunnlaug Björnsson forstöðumann Háloftadeildar, Andreas Johansson doktorsnema, Mette Friis doktorsnema og Þorstein Sæmundsson fyrrverandi forstöðumann Háloftadeildar. Hin myndin er frá því í nóvember 2015. Frá vinstri: Gunnlaugur Björnsson, Magnus F. Ivarsen BS-nemi, Zach Cano, Einar H. Guðmundsson prófessor, Mette Friis, Páll Jakobsson, Guðlaugur Jóhannesson sérfræðingur, Andreas Johansson og Guðjón H. Hilmarsson meistaranemi.

Þegar ég horfi á öll þessi glöðu andlit á myndunum hér fyrir ofan og hugleiði þann mikla árangur á sviði stjarnvísinda, sem náðst hefur hérlendis á undanförnum árum og áratugum, get ég ekki annað en verið fullur bjartsýni um framtíðina.

VIÐAUKAR

A. Stjórnarmeðlimir Stjarnvísindafélagsins á tímabilinu 1988 til 2018

Ár Formenn Gjaldkerar Ritarar

1988-89:   Einar H. Guðmundsson        Karl H. Jósafatsson       Einar Júlíusson
1989-90: -                                                  -                                         -
1990-91:    -                                                  -       -
1991-92:    -                                                  -                                             Guðmundur G. Bjarnason
1992-93:   Gunnlaugur Björnsson        -                                  -
1993-94: -                                                 Vilhelm S. Sigmundsson    -
1994-95:   -                                                   - -
1995-96: -                                                   -                                              -
1996-97: -       -                                              -
1997-98: -                                                   -                                            Einar Júlíusson
1998-99: Einar H. Guðmundsson          -    -
1999-00: -                                                  -    -
2000-01:  Þorsteinn Sæmundsson       -                                              -
2001-02:   -                                                  -    -
2002-03: -                                                 -    -
2003-04: -                                                   -                                              -
2004-05: Gunnlaugur Björnsson           -                                              -
2005-06: -                                                  -                                             Snævarr Guðmundsson
2006-07: Einar H. Guðmundsson         -                                              -
2007-08: -                                                  -                                              -
2008-09: -                                               -                                              -
2009-10: -                                                  -    -
2010-11: Páll Jakobsson                          -                                              -
2011-12:    -                                                 Sævar Helgi Bragason         -
2012-13: -                                                   -                                              -
2013-14: -                                                   -                                              -
2014-15: -                                                   -    -
2015-16: -                                                   -                                              -
2016-17: - -    -
2017-18: -                                                   -                                              -

B. Opinberir fyrirlestrar á vegum félagsins

Stakir fyrirlestrar 1988-2018 (drög):

03.08.89. Katsuhiko Sato: The Physics of Supernovae and the Neutrino Burst from SN1987A.
04.08.89. Katsuhiko Sato: Quark-Hadron Phase Transition and Primordial Nucleosynthesis.
12.09.89.   Örnólfur E. Rögnvaldsson: Voyager 2 við Júpíter.
31.10.89.   Christopher J. Pethick: Superfluidity in the Laboratory and the Cosmos.
01.02.90.   Þorsteinn Vilhjálmsson: Af surti og sól.
22.05.90.   Geoffrey E. Perry: Gervitungl.
12.03.91.    Claes Fransson: Supernovae.
12.06.91.    Bernard E. J. Pagel: The Age of the Universe.
29.04.92.   Marek Abramowicz: Inertial Forces in General Relativity.
16.05.92.    Arne Ardeberg The Nordic Optical Telescope.
29.12.92.    Vésteinn Þórsson: Þétting káeinda í nifteindastjörnum.
29.11.93.    Jean-Paul Villain: SuperDARN.
17.03.94.   Igor D. Novikov: Can We Change the Past? (Modern Physics and Time Machines.)
21.03.94.   Igor D. Novikov: The Nature of Dark Matter in the Universe.
10.05.94.   Wesley M. Stevens Alternatives to Ptolemy: Astronomy in Carolingian Schools.
06.10.94.   Marek Abramowicz Gamma-Ray Bursts from Neutron Stars Mergers.
30.03.95.   Einar H. Guðmundsson: Fortíðarkeilan og þróun alheims.
04.05.95.   Gunnlaugur Björnsson: Sérkenni svarthola.
14.03.98.   Johannes Andersen: The New Giant Telescopes.

17.04.99.   Kaare Aksnes: The Dynamics of the Galilean Moons.
03.03.03.   C. Frankel og B. Maxwell: Euro-MARS: rehearsing the Exploration of Mars in Iceland.
07.03.07.   Michael Segre: Physics vs. Astronomy: the Background to the Galileo Affair.
24.01.08.   Þórir Sigurdsson: Spútnik: 50 ár frá upphafi geimaldar.
20.05.08. Haraldur Páll Gunnlaugsson: Mars Phoenix geimfarið.

18.12.09.   Anna S. Árnadóttir: A closer look at the Galactic disks with Strömgren photometry.
19.02.10.   Ingólfur Ágústsson: Probing Dark Matter Halos Using Satellite Galaxies
19.10.10.   Guðlaugur Jóhannesson: Háorkurannsóknir með Fermi-tunglinu.
31.05.11.   Jay Pasachoff: Sólin og sólmyrkvar.
21.06.11.   Shadia Habbal: Sólin.
21.06.11.   Karen Meech: Halastjörnur.
09.02.13. Sævar Helgi Bragason: Örnefni í sólkerfinu.
13.09.13.   James B. Garvin: Marsjeppinn Curiosity.
30.09.13. Pedro Russo: Astronomy Education and Public Outreach for Development.
20.09.14. Nir J. Shaviv: Cosmic Rays, Solar Forcing and 20th Century Climate Change. 13.06.16:   Alex Nielsen: Gravitational Waves with Advanced LIGO.                                  21.09.17.   Guðmundur K. Stefánsson: Fjarreikistjörnur og líf í alheimi.                                         07.11.17:    Volker Springel: Supercomputer Simulations of the Dark and Luminous Universe.

2. Fyrirlestraröðin Stjarnvísindi nútímanns 1991-92:

16.11.91. Einar H. Guðmundsson: Hvers vegna er myrkur á nóttinni?
30.11.91. Gunnlaugur Björnsson: Á sveimi um sólkerfið.
25.01.92. Karl H. Jósafatsson: Lífið og stjörnurnar.
22.02.92. Þorsteinn Sæmundsson: Sól og jörð í fortíð og nútíð.

3. Fyrirlestrar um stjörnulíffræði 2004:

09.07.04. Karen Meech: NASA Astrobiology Institute.
13.07.04. Eric Gaidos: Life under Ice: From Iceland to the Outer Solar System.
13.07.04. Alan Boss: Looking for Earths in Nearby Solar Systems.

4. Fyrirlestrar í tilefni Alþjóðlegs árs stjörnufræðinnar 2009:

21.02.09. Páll Jakobsson: Gammabossar og sprengistjörnur: Leiftur úr fjarlægri fortíð.
07.03.09. Einar H. Guðmundsson: Uppruni frumefnanna.
31.03.09. Johannes Andersen: The Future of European and Nordic Astronomy.
04.04.09. Lárus Thorlacius: Hugleiðingar um heimsfræði.
06.04.09. David Des Marais: Leit að vísbendingum um líf og lífvænlegar aðstæður á Mars.
18.04.09. Árdís Elíasdóttir: Hulduefni og þyngdarlinsur.

29.06.09. David Fisher: Ice on Mars: New highlights from the Phoenix mission.
29.06.09. Paul Helfenstein: Icy moons in the outer solar system.
29.06.09. Karen Meech: Comets: Icy remnants of the early solar system.

Viðbót 1 (3. des. 2018): Á aðalfundi Stjarnvísindafélagsins, 1. desember 2018, flutti Þorsteinn Sæmundsson stutt erindi um IAU og trúnaðarstörf sem hann hefur sinnt á þeim vettvangi undanfarin 30 ár fyrir hönd íslenskra stjarnvísindamanna. Hlaut hann hinar bestu þakkir fyrir og jafnframt var eftirmanni hans, Gunnlaugi Björnssyni, óskað velfarnaðar í hlutverki nýs landsfulltrúa hjá sambandinu.

Viðbót 2 (27. júní 2020): Nýleg þróun mála í tengslum við aðild Íslands að IAU varð til þess að kalla fram hjá mér skondið minningarbrot um aðdragandann að aðildinni: Í hinni ágætu skýrslu Þorsteins Sæmundssonar frá 1. desember 2018 (sjá viðbót 1) segir frá samskiptum hans við Derek McNally um hugsanlega aðild Íslands að IAU á sínum tíma. Ég man ekki til að hafa haft veður af þeim samskiptum fyrr en síðar. Hitt man ég, að um það leyti, sem ég var hvað mest að hugsa um framtíð stjarnvísinda á Íslandi, datt mér í hug að skrifa IAU um hugsanlega aðild Íslands, sem ég og gerði. Þrátt fyrir nokkra leit finn ég því miður ekki afrit, hvorki af þessu bréfi mínu né svarbréfinu frá IAU, sem barst skömmu síðar. Ekki man ég heldur, hvort svarbréfið var stílað á okkur báða, Þorstein og mig, eða hvort við fengum sitt hvort bréfið. Í bréfi IAU var okkur Þorsteini kurteisislega bent á að hafa samband hvor við annan og vinna sameiginlega að undirbúningi umsóknar, ef okkur hugnaðist svo. Þeir voru því hálf kindarlegir stjarnvísindamennirnir tveir sem hittust í kjölfarið og tóku ákvörðun um að sækja um aðild. Þorsteinn tók að sér að sjá um málið, eins og nánar er greint frá í fyrrnefndri skýrslu hans.

Birt í Eðlisfræði, Stjörnufræði, Tuttugasta og fyrsta öldin, Tuttugasta öldin

Halastjörnur fyrr og nú - 1. Frá miðöldum til loka sautjándu aldar

Posted on: 19/09/2018 by Einar H. Guðmundsson

Inngangur

Þessi færsla er sú fyrsta af fjórum um halastjörnur. Hinar eru:

Halastjörnur fyrr og nú - 2. Átjánda og nítjánda öld.
Halastjörnur fyrr og nú - 3. Tuttugasta öld.
Halastjörnur fyrr og nú - 4. Upphaf tuttugustu og fyrstu aldar.

Að stofni til er hér um að ræða heimildaskrá og safn minnispunkta höfundar. Inn á milli er og skotið myndum og frásögnum af sérlega áhugaverðum halastjörnum, kenningum um eðli þeirra og einstaklingum sem koma við sögu. Auk tilvísana í færslunum sjálfum, má í lok fjórðu færslu finna lista yfir ýmsar aðrar gagnlegar vefsíður og ritsmíðar.

Umfjöllunin er langt frá því að vera tæmandi og verður nýjum upplýsingum bætt við eftir þörfum, bæði í megintexta og með viðaukum. Ef einhver lumar á vitneskju um áhugavert efni, sem ætti heima hér, þætti mér vænt um að fá fréttir af því.

Áður en lengra er haldið er rétt að benda á nokkrar vefsíður þar sem hægt er að rifja upp fyrri kynni af halastjörnum og mikilvægi þeirra í menningu og heimsmynd:

ESA: A history of comets.
Public Domain Review: Flowers of the Sky.
Stjörnufræðivefurinn: Halastjörnur.
Wikipedia: (a) Comet og (b) Observational history of comets. Yfirlit yfir eðli og eiginleika halastjarna og sögu rannsókna á þeim, allt frá fornöld til dagsins í dag.
Wikipedia: Comets in Fiction.
P. McCouat, 2014: Comets in Art.

Þótt umfjöllunin í færslunum fjórum sé frekar almenn, er lögð áhersla á að tengja hana við ritsmíðar, mælingar og hugmyndir Íslendinga um halastjörnur. Slíkt ætti meðal annars að gefa dágóða mynd af tíðarandanum hverju sinni.

Um halastjörnur í Rímbeglu og öðrum fornritum

Íslenska miðaldahandritið Rímbegla kom ekki á prenti fyrr en sex öldum eftir að það var upphaflega sett á skinn. Það var árið 1780 í frægri útgáfu Stefáns Björnssonar reiknimeistara. Þar segir um halastjörnur á blaðsíðu 478:

Latneska orðið yfir halastjörnu, cometes, er komið úr grísku, (ἀστὴρ) κομήτης, sem merkir síðhærð (stjarna), og þannig ber að skilja orðalagið „stjörnur lokkaðar“. Með „mjólkhring“ er átt við Vetrarbrautina. Í Alfræði íslenzk II, útgáfu Kr. Kaalunds og N. Beckmans frá 1914-16, segir Beckman (neðanmáls, bls. 119) að sennilega sé þessi umfjöllun um halastjörnur að hluta sótt í verkið De natura rerum, sem Beda prestur samdi snemma á áttundu öld. Svipaða lýsingu megi einnig finna hjá Honorius Augustodunensis í ritinu Imago mundi frá fyrri hluta tólftu aldar. Nánar verður vikið að verkum þessara fornu spekinga hér á eftir.

Eins og nánar kemur fram í næsta kafla, er oft getið um halastjörnur í íslenskum annálum. Eina lýsingin á halastjörnu í íslenskum fornritum mun hins vegar vera í Hákonar sögu Hákonarsonar eftir Sturlu Þórðarson. Þar segir:

Þat var níu nóttum eftir jól er konungr gekk um kveldit út, ok var heiðviðri á. Hann sá undarliga stjörnu, miklu meiri en aðrar ok ógurligri ok af sem skaft væri. Konungr lét kalla til sín meistara Vilhjálm, ok er hann kom ok sá stjörnuna mælti hann: „Guð gæti vár. Þetta er mikil sýn. Þessi stjarna heitir kómeta, ok sýnisk hon fyrir fráfalli ágætra höfðingja ella fyrir stórum bardögum.“ Þessi stjarna var sén á mörgum löndum um vetrinn.

Eftir öllum sólarmerkjum að dæma er þetta lýsing á halastjörnunni miklu árið 1240, sem var í sólnánd 21. janúar það ár. Sjá nánari umfjöllun hér:

C. Andersson og N. Björgo, 1986: Kometen av år 1240 i Håkon Håkonssons saga.

Verk Árna Hjartarsonar um halastjörnur og íslenska annála

Fyrir um það bil þremur áratugum kannaði Árni Hjartarson jarðfræðingur umfjöllun íslenskra annála um halastjörnur. Niðurstöður hans er að finna hér:

Árni Hjartarson, 1985: Halastjarnan Halley í íslenskum heimildum.
Árni Hjartarson, 1989: Halastjörnur, sólmyrkvar, eldgos og áreiðanleiki annála.
Árni Hjartarson (vefsíða): Annálaðar kómetur.

Þegar vitnað er íslenska annála í eftirfarandi bloggfærslum, er textinn yfirleitt fenginn að láni hjá Árna.

Halastjörnur í jarðmiðjuheimi Aristótelesar og Ptólemaíosar

Elstu heimildir um halastjörnur munu vera frá Kína, en þar var fylgst vel með þessum fyrirbærum vegna mikilvægis þeirra fyrir stjörnuspádóma. Það voru hins vegar kenningar Aristótelesar (384-322 f.Kr.), sem fyrst og fremst mótuðu hugmyndir manna á Vesturlöndum um halastjörnur, allt fram á sautjándu öld.

Í heimsmynd Aristótelesar tilheyra halastjörnur þeim hluta heimsins, sem er milli hvela jarðar og tungls. Hann fjallar því um þær í riti sínu um fyrirbæri neðan tungls (Meteorologica), en ekki í bókinni um hnetti himinsins og hvel þeirra (De caelo).

Mynd úr íslenska handritinu AM 732b 4to (bls. 3v) frá fjórtándu öld. Hún sýnir þversnið af hinum endanlega og afmarkaða jarðmiðjuheimi Aristótelesar með þrívíðum hvelum sínum. Fyrir neðan tunglhvelið er síbreytilegur og forgengilegur heimur höfuðskepnanna fjögurra: Innst er þurr og köld jörðin, þá hið raka og kalda vatn, næst rakt og heitt loftið og loks þurr og heitur eldurinn (með eldi er hér átt við eldfim efni). Fyrir ofan eldhvelið er óbreytanlegur heimur fimmtu höfuðskepnunnar, eisunnar (etersins), með hvelum föruhnattanna sjö. Tunglið er þar neðst, þá Merkúríus, Venus, sólin, Mars, Júpíter og loks Satúrnus, sem er efstur. Fyrir ofan (utan) hvel hans kom svo fastastjörnuhvelið, sem af einhverjum ástæðum er ekki sýnt á myndinni. Utan um það kom Ptólemaíos síðar fyrir frumhreyfihvelinu (primum mobile), sem miðlar snúningshreyfingu til hvelanna fyrir neðan (innan). Þar fyrir utan er ekkert, ekki einu sinni tóm. Þar fundu kristnir menn á sínum tíma stað fyrir himnaríki.

Kenning Aristótelesar var sú, að halastörnur yrðu til við það að þurrar, heitar og samþjappaðar gufur leituðu frá jörðu upp til eldhvelsins, þar sem núningur við hvelið kveikti í þeim. Eftir það snerust eldstjörnurnar óreglulega um jörðu vegna áhrifa frá hringhreyfingu tunglhvelsins. Þegar eldsneytið þryti slokknaði svo á þessum skammlífu fyrirbærum.

Eins og áður sagði, voru hugmyndir Aristótelesar um efnisheiminn ráðandi allt fram á sautjándu öld. Sem dæmi má nefna, að Ptólemaíos (100-170) minnist ekki á halastjörnur í hinu mikla stjörnufræðiriti sínu Almagest. Aftur á móti fjallar hann um þær í fjórbók sinni um stjörnuspádóma, Tetrabiblos. Sú staðreynd, að þessi víðfrægi stjörnufræðingur kynnti halastjörnur ekki sem himinhnetti, heldur sem fyrirboða (yfirleitt válegra) tíðinda í mannheimum, hefur eflaust átt sinn þátt í að viðhalda fornri hjátrú manna um halastjörnur sem óheillakrákur.

Ekki voru þó allir sömu skoðunar og þessir grísku spekingar. Seneca hinn yngri (4-65) var til dæmis á öndverðum meiði við Aristóteles og færði fram sterk rök fyrir því, að halastjörnur væru hluti af heimi föruhnattanna. Ægivald skoðana Aristótelesar kom þó í veg fyrir, að slíkar hugmyndir hlytu almennan hljómgrunn fyrr en á seinni hluta sautjándu aldar.

Aristóteles: Um halastjörnur í Meteorologica (bls. 38-57).
Ptólemaíos: Um halastjörnur í Tetrabiblos (bls. 62-63 og 161).
Seneca yngri: Um halastjörnur í Naturales questiones VII (kaflar 22 og 23).
A. A. Barrett, 1978: Observations of Comets in Greek and Roman Sources Before A.D. 410.
Wikipedia: Historical comet observations in China.

Eftir fall Rómaveldis á fimmtu öld má segja að vísindaleg þekking hafi að mestu verið horfin í Vestur-Evrópu. Sú litla bókþekking, sem varðveist hafði á þessu svæði, var einkum geymd í alfræðiritum eftir kristna lærdómsmenn eins og Böþíus (477-524), Kassíodórus (485-585) og Ísidór frá Sevilla (560-636). Í kristnum klaustrum var jafnframt reynt af veikum mætti að viðhalda þekkingunni með kennslu og uppskriftum handrita.

Höfundar eins og Beda prestur (672/3-735) og Honorius Augustodunensis (1080-1150/51), sem áður voru nefndir sem mikilvægir heimildarmenn Rímbeglu, virðast hafa sótt talsvert af þekkingu sinni um stjörnur og lofthjúp til Ísidórs. Hann mun aftur hafa leitað talsvert í ruglingslegan þekkingarsjóð Plíníusar eldra (23-79) og ef til vill til fleiri höfunda rómverskra alfræðirita.

Plíníus eldri: Um halastjörnur í Naturalis historia.
Ísidór frá Sevilla: Um halastjörnur í De natura rerum (bls. 36) og Etymologiae (bls.105).
Beda prestur: Um halastjörnur í De natura rerum (24. kafli, bls. 111).
Honorius Augustodunensis: Um halastjörnur í Imago mundi (bls. 194).

Sú vísindalega þekking, sem finna má hjá þessum höfundum, var hverfandi miðað við það, sem áður hafði þekkst, einkum í Grikklandi hinu forna. Hún reyndist samt gagnleg undirstaða, þegar næringin úr fornum þekkingarbrunnum tók að flæða yfir Vestur-Evrópu í þýðingarbylgjunum miklu á tólftu og þrettándu öld. Á þeim miklilvægu endurnýjunartímum voru öll helstu verk hinna grísku spekinga þýdd á latínu úr arabísku eða grísku.

Wikipedia: European science in the Middle Ages.
Wikipedia: Transmission of the Greek Classics.
Wikipedia: Latin translations of the 12th century.

Myndin á að sýna skelfilega atburði, sem fylgdu í kjölfar halastjörnu á fjórðu öld. Úr ritinu Theatrum cometicum frá 1668.

Nokkrar íslenskar heimildir um halastjörnur á 13. og 14. öld

Áður hefur verið sagt frá lýsingu Sturlu Þórðarsonar á halastjörnunni 1240 í Hákonar sögu Hákonarsonar. Í Íslendinga sögu minnist Sturla einnig á heimsókn halastjörnu, nú árið 1222, án þess þó að lýsa henni nánar:

Þetta sumar er næst var og nú hefir frá verið sagt tók sótt Sæmundur í Odda, og andaðist inn sjöunda idus novembris. Það sama haust og öndverðan vetur sást oft stjarna sú er kómeta heitir. Þá sýndist og sólin rauð sem blóð.

Þarna var að öllum líkindum um að ræða halastjörnuna, sem síðar var kennd við Edmond Halley.

Árið 1301 sást þessi sama stjarna aftur hér á landi. Lögmannsannáll lýsir henni svo:

Cometa var sén af kaupmönnum í hafi um Mikjálsmessuskeið [29. sept]. Sýndist þeim hún meiri og dökkvari en aðrar stjörnur og var kleppur niður og fór hún hvern aftan er þeir sáu hana öfugt frá landnorðri til norðurs. Item fyrir sunnan land var sén cometa hálfan mánuð nær veturnáttum.

Í Gottskálksannál fyrir árið 1316 segir:

Sást cometa á himni á Íslandi oftliga frá fyrstu jólanótt allt til purificationem beate Marie. [þ.e. frá 25. des. 1315 til 2. feb. 1316].

Bæði kínverskir og evrópskir annálar geta um þessa stjörnu, sem ferðaðist hátt uppá norðurhimininn. Í Kína sást hún frá 28. nóvember 1315 til 12. mars 1316. Hennar er víða getið í tengslum við hungursneyðina miklu á árunum 1315-1317.

Árni Hjartarson: Halastjörnur á þrettándu og fjórtándu öld.
L. Thorndyke, 1950: Latin treatises on comets between 1238 and 1368 A. D. Þarna má meðal annars finna enskar þýðingar á verkum Alberts mikla (1200-1280) og Tómasar af Aquino (1225-1274) um halastjörnur.

Endurreisnin

Með endurreisninni hófst smám saman nýtt skeið í náttúruvísindum. Það lýsti sér meðal annars í tilraunum lærdómsmanna til að framkvæma sífellt betri athuganir og nákvæmari mælingar á náttúrfyrirbærum. Í stjörnufræði voru það stærðfræðilegu lærdómsmennirnir G. Peuerback (1423-1461) í Vínarborg og nemandi hans og eftirmaður Johannes Müller, betur þekktur undir nafninu Regiomontanus (1436-1476), sem riðu á vaðið.

Eitt af því, sem þessir frumkvöðlar gerðu, var að beita hliðrunarmælingum til þess að ákvarða fjarlægð halastjana frá miðju jarðar. Það gekk reyndar fremur illa vegna ófullkomins tækjabúnaðar. Niðurstaða þeirra varð að lokum sú, að halastjörnur væru nær jörðinni en tunglið, í samræmi við kenningar Aristótelesar.

Regiomontaus var með fyrstu mönnum til að nýta sér hina nýju prenttækni og árið 1473 gaf hann út fyrstu prentuðu kennslubókina í stjörnufræði (Theoricae novae planetarum eftir Peuerback). Hann prentaði einnig bækur eftir sjálfan sig, en bæklingur hans um stjarnfræðilegar mælingar á halastjörnum kom af einhverjum ástæðum ekki út fyrr en 1531.

◊ Halastjarnan 1472:

Þessarar halastjörnu er nú einkum minnst vegna þeirra mælinga, sem Regiomontanus gerði á henni. Ekki er til þess vitað að hún hafi sést hér á landi.

Til vinstri má sjá Regiomontanus halda á stjörnuskífu, sem e.t.v. var notuð til að ákvarða hliðrun halastjarna. Til hægri er táknræn mynd af halastjörnunni 1472. Myndirnar eru báðar úr ritinu Liber chronicarum frá 1493. Sjá nánari umfjöllun hér.

J. L. Jervis, 1985: Cometary Theory in Fifteenth-Century Europe.
Árni Hjartarson: Myrkar aldir. Um halastjörnur í íslenskum annálum á fimmtándu og sextándu öld.

◊ Halastjarnan 1531:

Þarna var í enn eitt skiptið á ferðinni sú halastjarna, sem síðar var kennd við Halley. Þessarar heimsóknar er nú einkum minnst vegna teikninganna, sem P. Apian (1495-1552) birti af stjörnunni skömmu síðar. Þar má greinilega sjá, að halinn beinist ávallt frá sólinni.

Lituð útgáfa af forsíðumynd bókar Apians, Practica, frá 1531. Sólin er í Ljónsmerki, en bæði hún og halastjarnan fyrir ofan færast smám saman til miðað við bakgrunn fastastjarnanna.

Niðurstaðan þótti furðuleg, því kenning Aristótelesar um halastjörnur sem brennandi gufur í lofthjúpnum átti enga sannfærandi skýringu á þessu. Einnig má geta, að samtímamaður Apians, G. Fracastoro (1478-1553), tók eftir þessu einkenni halastjarna á svipuðum tíma. Hvorugur þeirra Apians höfðu hugmynd um, að Kínverjar höfðu uppgötvað þetta sjö öldum fyrr.

Apian reyndi að útskýra hegðun halans með því, að höfuð halastjarna væru gagnsæjar kúlur og verkuðu eins og linsur. Halinn væri myndaður við ljósbrot sólargeisla í kúlunni og beindust því ávallt frá sólinni. Þessa hugmynd notuðu fleiri síðar, oftast þó í breyttu formi. Þar má til dæmis nefna G. Frisius (1508-1555), G. Cardano (1501-1576) og fleiri.

P. Apian, 1531: Practica auff dz. 1532. Jar.
G. Fracastoro, 1538: Homocentrica.
P. Apian, 1540: Astronomicum Caesareum.

◊ Halastjarnan 1533:

Þessi stjarna er aðeins höfð með í þessari upptalningu vegna þess að hinn frægi Kóperníkus (1473-1543) fylgdist með henni á sínum tíma og skrifaði stuttlega um þær athuganir. Sú ritsmíð mun því miður glötuð.

Jafnframt er ástæða til að nefna, að Kóperníkus minnist aðeins einu sinni á halastjörnur í tímasmótaverki sínu De revolutionibus frá 1543. Þar segir hann fullum fetum í 8. kafla fyrstu bókar, að halastjörnur séu lofthjúpsfyrirbæri.

W. Kokott, 1981: The Comet of 1533.

Halastjarnan 1577 og Tycho Brahe

Halastjarnan mikla árið 1577 skipar sérstakan sess í vísindasögunni. Með mælingum á henni tókst stærðfræðilegum lærdómsmönnum í fyrsta sinn að sýna fram á, að halastjarna væri mun lengra í burtu en tunglið. Hún ætti því heima meðal föruhnatta, en ekki í forgengilegum heimi höfuðskepnanna fjögurra, eins og gert var ráð fyrir í hinum gömlu og grónu kenningum Aristótelesar.

Halastjarnan yfir Nürnberg í nóvember 1577. Endurgerð samtímamyndar eftir G. Mack eldri.

Þessar áhugaverðu fréttir bárust þó ekki hingað fyrr en löngu síðar og í íslenskum annálum var umfjöllunin um stjörnuna svipuð og um fyrri halastjörnur, og reyndar einnig þær sem á eftir komu. Gísli Oddsson, biskup í Skálholti, fjallar til dæmis um þessa stjörnu í Íslenskum annálabrotum á eftirfarandi hátt:

Frá allraheilagramessu [1. nóv.] sást óvenjulega stór stjarna samfleytt í 66 daga; stóð hún ekki öðrum stjörnum að baki að ljóma, en eldgeislar hennar, er hún varpaði aftur af sér, líktust staf miklum og dreifðum yfir stórt svæði.

Í Biskupaannálum Jóns Egilssonar er lýsingin heldur ítarlegri:

Anno 1577 sást ein stjarna á himnum, sást hún fyrst um allraheilagra-messu, á miðvikudaginn eptir hana, og var á himnum 66 daga, fram til sunnudagsins eptir þrettánda; sást hún á kvöldin í miðju lopti, nærri svo sem þá sólin er há og hefir miðjan gáng sinn á haust á millum miðmunda og hádegis, en gekk undir í miðsaptans stað. Hún var svo skær, sem sú glaðasta stjarna verða má, en aptur af henni var sem brennandi eldslogi, og vildi loginn nokkuð í lopt upp, og breiddist í sundur, eins sem þá víður vöndur eða mikill sófl er. - Önnur stjarna sást á einu eður tveimur árum seinna, en þó hvergi nærri þessari lík, því hvorki var hún svo björt, né heldur mikið skin af henni. Þessum báðum stjörnum, þó heldur þeirri fyrri, eptir (fylgði) peníngafall og grasleysi [...] Þriðja ár eptir þessa stjörnu kom svo lítið grasár, að af öllum Hóla túnum í Hrunamanna hrepp fengust ekki utan tíutigi kaplar, með þó lítið band. Svo lítið grasár þóttust fáir muna. [...] Þá var datum 1580.

Þar sem halastjarnan 1577 tengist fyrst og fremst nafni Danans Tychos Brahe (1546-1601) má til gamans geta þess, að þetta ár var fyrrum samstúdent hans við Hafnarháskóla, Guðbrandur Þorláksson, þegar orðinn biskup á Hólum. Guðbrandur hefur eflaust fylgst með stjörnunni, þótt engar heimildir séu til um það. Einnig er ástæða til að nefna, að það er á þessum tíma, sem Íslendingar fara fyrir alvöru að sækja háskólanám til Kaupmannahafnar þar sem þeir lærðu meðal annars stjörnufræði og náttúruspeki í grunnnáminu.

Einar H. Guðmundsson, 1996: Tycho Brahe og Íslendingar.
Einar H. Guðmundsson, Eyjólfur Kolbeins og Þorsteinn Vilhjálmsson, 2006: Heimsmyndin í ritum lærðra Íslendinga á sautjándu og átjándu öld.
Einar H. Guðmundsson, 2010: Heimildir Íslendinga um heimsmynd stjarnvísinda 1550-1750.
Árni Hjartarson: Halastjarna Tycho Brahes og fleiri kómetur.

Af þeim fjölda lærdómsmanna, sem fylgdust vandlega með halastjörnunni 1577, voru þeir M. Mästlin (1550-1630) og Tycho Brahe fremstir í flokki. Þeim tókst báðum að sýna fram á það með aðstoð hliðrunarmælinga, að stjarnan væri ofan tungls.

Mästlin, sem síðar varð prófessor við háskólann í Tübingen og kennari Keplers, varð fyrri til að gefa út kver um niðurstöður sínar, en mælingar Brahes á Hveðn voru mun nákvæmari og rökstuðningur hans fyrir fjarlægð halastjörnunnar hnitmiðaðri. Hann notaði jafnframt mælingar annarra lærdómsmanna við útreikningana, sem varð til þess að niðurstöður hans urðu mun þekktari.

Auk mælinga Brahes á halastjörnunni 1577 ber að hafa í huga, að fimm árum áður hafði hann sýnt fram á, að nýstirni sem hann uppgötvaði og fylgdist náið með, var mun lengra í burtu en tunglið og sennilega staðsett meðal fastastjarnanna. Þessar mælingar eru ástæðan fyrir því, að þegar afrek Brahes eru til umræðu í kennslubókum, fær hanna réttilega heiðurinn af því að hafa splundrað kristalshvelum Aristótelesar.

Til vinstri eru teikningar úr vinnubók Brahes af halastjörnunni 1577 á hvelfingunni. Þarna er hún í stjörnumerkinu Bogmanninum. Myndin til hægri er úr bók Brahes frá 1588. Eina leiðin, sem hann sá til þess að koma halastjörnunni fyrir í sínu eigin jarðmiðjukerfi, var að gera ráð fyrir að braut hennar væri hringbogi með miðju í sólinni, ofan tungls og fyrir utan braut Venusar. Mästlin, sem aðhylltist sólmiðjukenningu Kóperníkusar, gerði hins vegar ráð fyrir á halastjarnan væri á braut um sólina milli brauta jarðar og Venusar og lengra frá jörðinni en tunglið.

Brahe var með sínar eigin hugmyndir um eðli halastjarna. Hann taldi þær vera úr himnesku efni, en ólíku eisunni að því leyti, að það væri ekki fullkomlega hreint og aðeins gagnsætt að hluta. Höfuð stjarnanna væru því gropin, sem gerði það aftur að verkum að sólargeislarnir lokuðust inni og gerðu höfuðin glóandi. Hluti ljóssins læki þó út og myndaði halana.

J. R. Christianson, 1979: Tycho Brahe's German Treatise on the Comet of 1577: A Study in Science and Politics. Ítarlegur inngangur ásamt enskri þýðingu á yfirliti Brahes frá 1578, sem sennilega var ætlað Friðriki öðrum Danakonungi.
T. Brahe, 1588: De Mundi Aetherei Recentioribus Phaenomenis. Bók Brahes um halastjörnuna 1577 (útgáfa frá 1610).
M. Mästlin, 1578: Observatio & demonstratio cometae aetherei … anno 1577 et 1578.
C. Doris Hellman, 1944: The Comet of 1577.

Sautjánda öld

◊ Halastjarnan 1607:

Þarna var halastjarna Halleys enn á ferðinni. Í þessari heimsókn sást hún stuttlega á Íslandi eins og Gísli Oddsson getur um í Íslenskum annálabrotum:

15. og 16. desember, sást í Skálholti í heiðskíru veðri halastjarna af annarri eða þriðju stærð á milli Drekans og Stórabjarnar; hún var ekki skærari en aðrar stjörnur, en stærri og frá henni stöfuðu geislar eða stafur til suðuráttar. Rigningar sem gengu fyrir og eftir, skyggðu fyrir, svo að eigi var hægt að sjá hana.

Í útlöndum fylgdust margir með stjörnunni, þar á meðal þeir Kepler (1571-1630) og Longomontanus (1562-1647). Sá síðarnefndi var fyrrverandi nemandi Brahes og Kepler hafði aðstoðað hinn mikla stjörnumeistara á starfsárum hans í Prag. Báðir framkvæmdu einnig mælingar á halastjörnunni miklu árið 1618, sem fjallað verður um hér á eftir.

Eina myndin í grein Keplers um halastjörnuna 1607 sýnir slóð stjörnunnar á himinhvelinu.

Tveimur árum eftir að halastjarnan 1607 sást á stjörnuhimninum, birti Kepler fyrstu tvö lögmál sín um hreyfingar reikistjarna í sólkerfinu. Þriðja lögmálið birti hann svo 1619. Það merkilega er, að það hvarlaði ekki að honum að beita þessum lögmálum á halastjörnur. Hann vissi, að þær voru lengra frá jörðu en tunglið, en að öðru leyti voru hugmyndir hans um halastjörnur frekar forneskjulegar.

Kepler taldi að halastjörnur væru hverful fyrirbæri og því hlytu þær að ferðast eftir beinum línum, í samræmi við hugmyndir Aristótelesar um hreyfingu hluta. Þær væru sjálfsprottnar úr „fitubólum“ í eisunni (á svipaðan hátt og hvalir og sæskrýmsli mynduðst úr engu í hafinu). Samhliða yrðu til einskonar leiðsöguandar, sem stýrðu stjörnunum eftir beinum brautum þeirra. Hluti ljósgeislanna frá sólinni færi í gegnum höfuð hverrar halastjörnu, drægi með sér efni þess og myndaði þannig halann, sem sæist vegna endurkasts sólarljóss. Þegar höfuðefnið væri upp urið, hyrfi stjarnan.

J. Kepler, 1608: Ausführlicher Bericht von dem Newlich im Monat Septembri vnd Octobri diss 1607. Jahrs erschienenen Haarstern oder Cometen vnd seinen Bedeutungen. Bls. 23-41 í 7. bindi af Joannis Kepleri astronomi opera omnia.
J. Kepler, 1619: De cometis libelli tres. Um stjörnurnar 1607 og 1618 og kenningu Keplers um halastjörnur.
Longomontanus, 1622: Astronomica Danica. Fjallað er um halastjörnurnar 1607 og 1618 í viðauka.

◊ Halastjarnan mikla árið 1618:

Þetta ár sáust þrjár halastjörnur, en sú sem mesta athygli vakti var númer tvö í röðinni. Jón Indíafari mun hafa séð hana frá Krónborgarkastala í Danmörku. Í reisubók sinni frá 1661 lýsir hann meðal annars ýmsum atburðum, sem á daga hans drifu árið 1618. Þar segir undir lokin: „Þetta skeði á því ári er vöndur sást á lofti (eða sú halastjarna).“

Skarðsárannáll hefur þetta að segja um stjörnuna:

Sást ein cometa fyrir norðan land um veturinn fyrir jólaföstuinngang, nær í mánuð; hún hafði ei svo eðlilegan gang sem aðrar stjörnur. Undan henni gekk fyrst, þá hún sást, svo sem einn langur stafur, en þá síðar, móti því hún hvarf, kvíslaðist sú rák og var að sjá sem vöndur. Sást ormurinn í Lagarfljóti.

Í hinni vönduðu hugvekju um halastjörnur frá 1797 segir Hannes Finnsson (bls. 53):

Hali stjörnunnar, sem sást 1618, og um hverja hér í Íslandi voru ortir nokkrir sálmar, skein yfir meir en helming himinsins.

Meðal íslenskra kvæða, sem minnast á þessa stjörnu, er Harmavottur Jóns Jónssonar prests, sem sennilega er ort 1628. Þar telur höfundur meðal annars upp fyrirboða Tyrkjaránsins árið 1627. Í 40. erindi er fjallað um halastjörnuna 1618:

Á lopti, himni, láði og sjá
ljósleg teiknin hljóma.
halastjarnan hermir frá,
að hirting fylgi eptir á;
skot í lopti skýra hið sama og róma.

Þarna mun orðið halastjarna koma fyrir í rituðu máli í fyrsta sinn.

Í kvæði Ólafs Einarssonar, Árgalanum, frá 1757 er einnig minnst á þessa halastjörnu í 13. erindi:

Sína birtu sólin klára
svo og tunglið missa nú,
loftið sendir læki tára,
lýsir hrísi stjarna sú,
eyðing landi sýnir sára,
sést hjá flestum engin trú.

Halastjarnan yfir Augsburg í nóvember 1618.

Í hinu mikla kvæði Paradise Lost eftir John Milton frá 1667(?) eru margar tilvísanir í stjörnufræði samtímans. Þar á meðal er erindi, þar sem myrkvahöfðingjanum er líkt við halastjörnu, þegar hann hittir Dauðann við hlið helvítis. Færa má sterk rök fyrir því, að þarna sé Milton að vísa til halastjörnunnar 1618 (sumir segja halastjörnunnar 1664, en það er ólíklegra, þar sem Milton var þá orðinn blindur). Erindið er svona (Bók 2, línur 706-711):

On th' other side,
Incensed with indignation, Satan stood
Unterrified, and like a comet burned,
That fires the length of Ophiucus huge
In th' arctic sky, and from his horrid hair
Shakes pestilence and war.

Í þýðingu Jóns Þorlákssonar, sem birtist 1796, er erindið svona (bls. 294h-295v; sjá einnig hér, bls. 45v):

Stóð samt Satan á
sínu máli
honum andspænis
hvörgi smeikr.
Likr var hann logandi
á lopti norðrs,
af heipt heitt kyndtr,
halastjörnu,
sem bálast breiðum
brautum eptir
Ophíocci*
at endilaungu,
ok fársfullu úr
faxi hristir
ókjör, orrostur
ok illa pest.

(* Ophíoccus, ein himinmynd fyri norðan þau 12 merki, hefir eigi, þat ek veit, íslenzkt heiti.)

Eins og fyrr sagði fylgdust margir stærðfræðilegir lærdómsmenn með þessari stjörnu, þar á meðal bæði Longomontanus og Kepler. Þetta mun jafnframt hafa verið fyrsta halastjarnan, sem skoðuð var vandlega í sjónauka.

J. Kepler, 1619: De cometis libelli tres. Um stjörnurnar 1607 og 1618 og kenningu Keplers um halastjörnur.
Longomontanus, 1622: Astronomica Danica. Fjallað er um halastjörnurnar 1607 og 1618 í viðauka.
T. H. Orchard, 1896: The Astronomy of Milton’s Paradise Lost.
Árni Hjartarson: Forboði Tyrkjaráns.

Óvissa um eðli og brautir halastjarna

Nú þegar hefur verið sagt frá hinum fjölbreyttu og ólíku kenningum spekinga eins og Aristótelesar, Apians, Brahes og Keplers um halastjörnur. Sú saga sýnir vel, hversu erfitt menn áttu með að koma böndum á þetta flókna viðfangsefni. Ástæðan var að sjálfsögðu sú, að eðlisfræðin, sem nauðsynleg var til frekari skilnings, var ekki enn komin til sögunnar.

Þetta sést jafnvel enn betur, þegar litið er á framlag eins af frumkvöðlum aflfræðinnar, Galíleós (1564-1642), til halastjörnufræða. Eins og þekkt er, átti þessi mikli vísindamaður í stöðugum deilum við jesúíta og þegar einn þeirra O. Grassi (1583-1654) gaf út rit um halastjörnuna 1618, þar sem byggt var á hugmyndum Brahes, brást Galíleó við með ádeiluriti. Það var gefið út árið 1619 undir nafni nemanda hans, M. Guiducci (1585-1646), en allir vissu að innihaldið kom frá meistaranum.

Ritið fjallar meðal annars um nýja kenningu Galíleós um halastjörnur, en hún var sú, að halastjörnur væru hraðfleyg gufuský sem ferðuðust eftir beinum línum í andrúmslofti jarðar og skin þeirra væri endurkastað sólarljós. Sömu kenningu er að finna í ritinu Il saggiatore frá 1623. Þannig var Galíleó lengi hallur undir hugmyndir Aristótelesar um halastjörnur, þótt margir samtímamenn hans væru komnir á þá skoðun, að halastjörnur væru handan tungls.

O. Grassi, 1619: De tribus cometis anni MDCXVIII disputatio astronomica.
M. Guiducci, 1619: Discosro delle comete. - Wikipedia: Discourse on Comets.
G. Galileo, 1623: Il saggiatore. - Wikipedia: The Assayer.

Margir aðrir af fremstu stærðfræðilegu lærdómsmönnum sautjándu aldar settu einnig fram sínar eigin kenningar um halastjörnur. Þar má til dæmis nefna P. Gassendi, W. Snel, G. Borelli, G. D. Cassini, C. Huygens og R. Hooke. Ekki er ástæða til að fjalla um þessar hugmyndir hér, en þó má minna á, að hvað brautir varðar skiptust menn aðallega í tvo hópa. Annars vegar voru þeir (t.d. Cassini og Borelli), sem töldu halastjörnur eilífar og því væru brautir þeirra hringir. Hinir (t.d. Huygens) voru vissir um, að brautirnar væru beinar línur, því að halastjörnurnar væru skammlíf fyrirbæri. Þarna má greinilega sjá hin sterku áhrif Aristótelesar á hugsunarhátt manna á sautjándu öld.

Þótt hún hafi aldrei notið mikillar hylli, er rétt að nefna hér kenningu Descartes (1596-1650) um halastjörnur. Samkvæmt henni voru halastjörnur dauðar sólir, sem megnuðu ekki að viðhalda sínum eigin hvirfli og hröktust því eftir útjöðrum hvirfla annarra og enn virkra sólna. Höfuð stjarnanna endurköstuðu sólarljósinu beint, en halarnir voru sjónvilla. Þar var um að kenna sérstöku ljósbroti í agnadreifingu þyrlanna, þannig að athugendum sýndust þessar dauðu stjörnur hafa hala.

Teikningin til vinstri á að sýna braut halastjörnu í andrúmslofti jarðarinnar skv. kenningu Galíleós. D er jarðarmiðja, EF er braut halastjörnunnar og A er athugunarstaður. AG er sjóndeildarplanið og að næturlagi er sólin neðan þess, undir G. Úr grein Guiduccis (og Galíleós) frá 1619. - Til hægri er mynd af ferðalagi halastjörnu (dauðri stjörnu) frá einum hvirfli til annars skv. kenningu Descartes. S er sólin okkar og D, L, F, f, Y aðrar sólir, hver í sínum hvirfli. Halastjarnan hefur för í N og hreyfist eftir bugðóttri braut sem merkt er með tölustöfunum 2, 3, 4, 5 og 6. Úr Principíum Descartes frá1644, bls. 106.

Eins og margir aðrir, var hinn þekkti stjörnufræðingur J. Hevelíus (1611-1687) með sína eigin kenningu um halastjörnur. Samkvæmt henni mynduðst höfuð þeirra við útgufun úrgangsefna frá ystu reikistjörnunum, Júpíter og Satúrnusi. Þær væru skammlífar og því ættu brautirnar að vera beinar, eða svo hafði Aristóteles sagt. Hevelius tók þó eftir því, að þetta var ekki í samræmi við athuganir hans sjálfs, svo hann neyddist til að gera ráð fyrir að brautirnar sveigðust örlítið um sólina. Ástæðuna taldi hann vera einskonar viðnám í eisunni.

Þarna má sjá þrjá merka spekinga ræða saman um halastjörnur og brautir þeirra. Til vinstri er Aristóteles með kort af lofthjúpskenningu sinni. Hevelíus er í miðjunni að útskýra sína kenningu og til hægri er Kepler með sínar beinu brautir. Yfir höfðum þeirra svífur halastjarna, sem áhugasamir athugendur fylgjast vel með af svölunum til hægri. Teikningin er úr Cometographia Hevelíusar frá 1668.

R. Descartes, 1644: Principia philosophiae.
J. Hevelius, 1668: Cometographia.
J. A. Ruffner 1971: The Curved and the Straight: Cometary theory from Kepler to Hevelius.

◊ Halastjarnan 1652:

Gísli Einarsson skólameistari í Skálholti mældi stöðu þessarar halastjörnu á hvelfingunni og áætlaði hliðrun hennar. Mun það vera í fyrsta sinn, sem slíkar mælingar voru framkvæmdar hér á landi og markar það Gísla og stjörnunni sérstakan sess í íslenskri vísindasögu.

Ekki er vitað hvaða tækjum Gísli beitti við mælingarnar, þótt hugsanlegt sé, að þar hafi hann notast við gamlan kvaðrant, sem Gísli Oddson biskup (1593-1638) hafði á sínum tíma fengið hjá Longomontanusi, en ekki getað notað „vegna fákunnáttu“.

Gísli gerði grein fyrir athugunum sínum í bréfi til H. Bjelkes (1615-83) árið 1653. Bréfið mun nú týnt og tröllum gefið, en innihaldinu er lýst í Íslandslýsingu P. H. Resens (1625-88), sem kom í þýðingu Jakobs Benediktssonar árið 1991 (bls. 286-87):

10. desember árið 1652 sást [halastjarnan] á sunnanverðu Íslandi í nautsmerki; 12. sama mánaðar sást hún í Skálholti undir auga Nautsins hjá stjörnu í vinstra læri og gekk undir sjóndeildarhring samtímis henni og með sömu hreyfingu. Síðar sýndi hún sjálfstæða hreyfingu og gekk yfir á norðurhvel himins. Frá því á sjöttu stund að kvöldi hins 14. fram til níundu stundar um kvöldið fór hún fram hjá austurhlið sjöstjörnunnar, og á fjórðu stundu að morgni hins 16. var hún komin að daufri stjörnu í tánni á vinstra fæti Perseus. Því næst gekk hún í höfuð Medúsu og staðnæmdist þar í tvo sólarhringa, en var þá orðin dauf og ógreinileg. En 25. desember sást hún síðast um það bil þremur gráðum norðan við höfuð Medúsu. Hún sást alla nóttina yfir sjóndeildarhring, og Gísli segist hafa mælt suðurhæð hennar 68 gráður en norðurhæð 13 gráður. Með því að bera saman mismun þessara talna við breidd Skálholts, þar sem athugunin var gerð, en hún er 64 gráður og 14 mínútur, þá hafi hliðrunin reynst þrjár gráður og 17 mínútur. Af því leiði að hún hafi verið undir tungli á himni, og af því ályktar hann að hún hafi ekki verið lengra frá jörðu en hálft ummál hennar.

Þessi gamla erlenda teikning sýnir hluta af braut halastjörnunnar 1652 á hvelfingunni. Þarna er stjarnan í stjörnumerkinu Perseifi á leið fram hjá höfði Medúsu. Rétt er að taka fram að dagsetningarnar á myndinni eru samkvæmt nýja stíl en Gísli Einarsson notaði gamla stíl í lýsingu sinni.

Ef lýsing Resens á niðurstöðum Gísla er rétt, voru verulegir annmarkar á mælingum skólameistarans. Til dæmis benda þær til þess, að halastjarnan hafi verið neðan tungls, sem er rangt. Nánri umfjöllun um þetta efni er að finna í grein Einars H. Guðmundssonar frá 1998.

Erlendis fylgdust margir með stjörnunni, þar á meðal þekktir stjörnufræðingar eins og Hevelíus og Cassini (1625-1712). Báðir gáfu þeir út ítarlegar lýsingar á athugunum sínum.

Einar H. Guðmundsson, 1998: Halastjarnan 1652 (kafli í greininni um Gísla Einarsson skólameistara)
G. D. Cassini, 1653: De cometa anni 1652 et 1653. - Hér eru myndir úr greininni.
J. Hevelius, 1668: Cometographia.
Árni Hjartarson: Halastjarnan 1652.

◊ Halastjarnan mikla árið 1664:

Sögur herma, að þessi stjarna hafi jafnvel verið enn glæsilegri en halastjarnan fræga árið 1618. Hún sást víða um lönd, meðal annars hér á landi og er hennar getið í nokkrum íslenskum annálum. Í Vallholtsannál segir:

24. Dec. sén fyrst cometa á lopti, vestur frá sjöstirni, með löngum hala sem vöndur, sást hvert kveld fram um jól, horfði til austurs. Hún var svo:

Teikningin af halastjörnunni 1664 í handriti af Vallholtsannál (Lbs. 158 4to). Sjá til samanburðar mynd af stjörnunni á prentuðum þýskum einblöðungi frá þessum tíma.

[...] Gott veður áttadag. Vetur góður upp þaðan. Nóttina næstu eptir [2. jan.] sást regnbogi gegnt tungli í harða frosti, og þar eptir rauður kross yfir og undir tunglinu og í kring um það allt. Sén vígabrandur frá vestri til austurs, rann á oddinn og vígaknöttur frá vestri til austurs. Enn sást stjarna ný, er gekk um þvert lopt til austurs mjög hrapalega. Önnur stjarna sást um kveld neðarlega á lopti í suðri, gekk með hasti til vesturs, og svo undir. Enn sást teikn mikið á lopti aflangt sem ský. Upp frá 19. Jan. sást ekki cometan, sem fyrr var getið.

Halastjarnan vakti verulega athygli bæði í Evrópu og Bandaríkjunum og var mikið um hana skrifað, þótt mest af því hafi tengst spádómum og vangaveltum um reiði Guðs. Til dæmis töldu margir, að hún hefði verið forboði plágunnar miklu í London 1665-66 og brunans sem fylgdi í kjölfarið.

Newton fylgdist með stjörnunni sem stúdent í Cambridge og ef til vill hefur hún vakið hjá honum þann áhuga á halastjörnum, sem síðar átti eftir að skila sér með eftirminnanlegum hætti í tengslum við stjörnurnar miklu árin 1680 og 1682.

Ein af dagbókarfærslum Newtons með staðarmælingum og teikningu af halastjörnunni 1664. Þarna er hún í stjörnumerkinu Hvalnum. Til vinstri má sjá sólstjörnurnar Rígel í Óríon og Aldebaran í Nautinu

Meðal þeirra lærdómsmanna, sem fylgdust með halastjörnunni og gáfu út rit um niðurstöður sínar, voru þeir Hevelius, Borelli og Cassini. Sá síðastnefndi var þeirrar skoðunar, að braut stjörnunnar væri risastór hringur með miðju í stefnu á fastastjörnuna Síríus og jarðnánd fyrir utan braut Satúrnusar. Tilgátan var byggð á jarðmiðjukenningu Brahes.

Í Kaupmannahöfn gerði R. Bartholin (1625-1698) nákvæmar mælingar á stjörnunni, bæði fyrir og eftir jól. Talið er fullvíst, að þar hafi hann notið aðstoðar nemanda síns O. Rømers (1644-1710). Til gamans má benda á, að í lok greinar sinnar um stjörnuna víkur Bartholin að halastjörnunum 1222 og 1301 og vitnar í því sambandi í íslenska annála (sjá einnig hér).

R. Bartholin, 1665: De cometis anni MDCLXIV. & MDCLXV. opusculum.
G. D. Cassini, 1665: Theoriae motus cometae anni 1664.
J. Hevelius, 1668: Cometographia.
L.Boschiero, 2009: Giovanni Borelli and the Comets of 1664-1665.
Árni Hjartarson: Stjörnurnar 1664, 1665 og 1668.

Sjá einnig Viðbót 2 aftast í færslunni.

◊ Halastjarnan 1665:

Aðeins nokkrum dögum eftir að halastjarnan 1664 hvarf af sjónarsviðinu í mars 1665, birtist ný stjarna á himni. Flestir þeirra lærdómsmanna, sem fylgst höfðu með fyrri stjörnunni, voru fljótir að hefja mælingar á hinum nýja gesti. Niðurstöður sumra þeirra er að finna í ritum, sem áður voru nefnd.

Teikning af slóð halastjörnunnar 1665 á stjörnuhimninum. Úr bók Rasmusar Bartholin frá 1665.

Íslenskir annálar nefna að hér hafi sést halastjarna árið 1665, en ekki er ljóst að þar sé um þessa ákveðnu stjörnu að ræða.

Árni Hjartarson: Stjörnurnar 1664, 1665 og 1668.

◊ Halastjarnan mikla árið 1680:

Mikil og björt halastjarna sást víða um lönd veturinn 1680. Reyndar töldu flestir, þar á meðal I. Newton (1643-1727), að um tvær stjörnur væri að ræða, sem báðar ferðuðust eftir beinum línum. Þetta var í samræmi við hugmyndir Keplers, en við vitum nú, að „fyrri stjarnan“, sem sást á austurhimni fyrir dögun, var halastjarnan á innleið og „hin“, sem sást síðar og sem kvöldstjarna á vesturhimni, var halastjarnan á útleið.

Halastjarnan 1680 yfir Rotterdam. Málverk eftir L. Verschuier.

Stjarnan sást vel hér á landi oig er hennar getið í íslenskum annálum. Í Kjósarannál segir (dagsetningar skv. gamla stíl):

Um haustið sást vígabrandur. - 12. Decembris að áliðnum degi, undir dagsetur, sást teikn á himnum í útsuðri, gult að lit; að neðanverðu var það bjartara en ofantil, og stundum meira en stundum minna. Það hækkaði alltaf á himninum um 4 grader á hverju kveldi; um síðir sáu menn, að stjarna var við það að neðanverðu og að þetta teikn var ein cometa, þó með annarlegum gangi við aðrar stjörnur; lengd halans meintist 42 gráður, en elevatio 48 gr.; sást syðra til 30. Januarii. Fyrir austan var sagt, einn maður séð hefði á loptinu þvílíkt sem mannshönd, haldandi á vendi, og víðar um landið sáust teikn og furðanlegar veifanir á loptinu.

Séra Páll í Selárdal, sem almennt er talinn í hópi merkustu lærdómsmanna sinnar samtíðar hér á landi, hélt sérstaka predikun í tilefni þessarar heimsóknar og var hún ætluð „Syndurum til guðrækilegrar kristilegrar Uppvakningar“.

Titillinn á iðrunarpredikun Páls í Selárdal um halastjörnuna 1680.

Í predikuninni upplýsti séra Páll söfnuðinn meðal annars um eðli halastjarna:

Cometa kann ei vera í tölu himinsins stjarna. […] Guð skapar cometurnar af því blóði og blóðugum syndum, sem á jörðina út hellast, og á jörðinni drýgjast, hvað allt upp stígur í hæðirnar. Þessi illska er sá suddi og brennisteinn, sem bálast í þessum cometueldi, svo sem Esajas segir (9. kap.): Ranglætið brennir sem eldur. [...] Sjáið, nú tekur að bálast sú arfasátan vorrar synda slyðru; sá brennisteininum, sem er sú eitraða ístra holdlegra girnda, hefur sig dregið saman á himnum, hverri vér í vind slóum. En sá fortærandi eldur hefur kveikt þar í einn vítaeld yfir oss og vor börn, hús og heimili. Ég segi: Ógnarligan cometen, líka sem glóandi axarfaxi að oss sé snúið, og reitt Guðs reiðfax.

Rétt er að hafa í huga, að á sautjándu öld voru samskonar predikanir fluttar víða erlendis, þegar bjartar halastjörnur birtust á himni. Einnig má minna á, að á þessum tímum voru prentaðir erlendir bæklingar, með svipuðu innihaldi sem og spádómum, margfalt fleiri en þau rit, sem fjölluðu um mælingar á halastjörnum og náttúruspekilegar vangaveltur um eðli þeirra.

Árni Hjartarson: Halastjarna Newtons 1680.
Kolbeinn Þorleifsson (viðtal), 1985: Að fljúga með höndunum og æða með fótunum.

Stjarnan mikla árið 1680 mun vera fyrsta halastjarnan, sem uppgötvuð var í gegnum sjónauka. Þýski stjörnufræðingurinn G. Kirch (1639-1710) sá hana fyrstur og er stjarnan stundum við hann kennd. Einn þeirra mörgu, sem fylgdust með halastjörnunni, var lærdómsmaðurinn G. S. Dörffel (1643-1688) sem benti á, að sennilega væri braut hennar fleygbogi (parabóla) með sólina í brennipunkti. Þar sem enginn fræðilegur rökstuðningur fylgdi niðurstöðunni, tóku fáir mark á henni.

Hinn konunglegi enski stjörnufræðingur J. Flamsteed (1646-1719) taldi einnig, að aðeins væri um eina halastjörnu að ræða, en ekki tvær, eins og Newton og flestir aðrir héldu fram. Hugmynd Flamsteeds var sú, að í sólnánd hefði halastjarnan endurkastast frá sólinni vegna einskonar „fráhrindandi segulkrafts“.

Newton fylgdist vel með stjörnunni og gerði á henni margar staðarmælingar í því skyni að finna braut hennar. Hann var nærsýnn og í byrjun notaðist hann því við einglyrni. Þegar áhugi hans jókst, keypti hann sér linsusjónauka, fyrst einn þriggja feta og síðan annan sjö feta með míkrómæli. Hann átti einnig í bréfaskiptum við Flamsteed og fékk hjá honum mæliniðurstöður, jafnframt því sem hann safnaði gögnum frá öðrum stjörnufræðingum.

En allt kom fyrir ekki; þrátt fyrir talsverða reikninga tókst Newton ekki að ákvaða brautina með þeirri nákvæmni sem hann vildi. Hann missti því áhugann í bili. Nokkrum árum síðar komu mæliniðurstöðurnar þó að góðum notum. Að auki tók Newton til við að endurbæta spegilsjónauka sinn og gerði við það nýjar uppgötvanir um liti, sem hann gat birt í Ljósfræðinni árið 1704.

G. S. Dörffel, 1681: Astronomische Betrachtung des Grossen Cometen.
D. W. Hughes, 1988: The Principia and Comets.
J. A. Ruffner, 2010: Isaac newton's historia cometarum and the quest for elliptical orbits.

Sjá einnig Viðbót 1 aftast í færslunni.

◊ Halastjarnan 1682:

Margir, þar á meðal E. Halley (1656-1742), fylgdust náið með bjartri halastjörnu, sem sást vel á hvelfingunni haustið 1682. Þótt stjarnan hafi bæði verið björt og fögur, er hún þó fyrst og fremst þekkt í sögu stjörnufræðinnar vegna þess, að árið 1705 sýndi Halley fram á, að hún hefði áður komið í heimsókn. Jafnframt spáði hann því, að hún myndi birtast aftur árið 1758. Það gekk eftir og hefur stjarnan síðan borið nafn þessa merka lærdómsmanns.

Íbúar borgarinnar Augsburg fylgjast með halastjörnunni 1682 við hlið minnkandi tungls.

D. W. Hughes og A. Drummond, 1984: Edmond Halley's Observations of Halley's Comet.
I. Ridpath, 1985: A Brief History of Halley’s Comet.

Ekki er að fullu ljóst, hvort halastjarnan 1682 hefur sést hér á landi. Þó er rétt að vitna í Eyrarannál, þar sem eftirfarandi kemur fram:

Sást halastjarna í hálfan mánuð, og þá dreymdi Sigurð Sigurðsson á Lágagnúpi, að hann sá 3 sólir, en sú í miðið var öllum fegri, og varð að manns ásjónu og sagði við Sigurð: Hvað heldur fólkið, að stjarnan hafi að þýða, sem hér sást nýlega? Sigurður svaraði: Það vita menn ei af. Andlitið svaraði: Ég vil segja þér það; hún merkir það, að hér eigi að koma ræningjar [...] haltu þetta fyrir enga draumóra, sem ég segi þér, því það er satt. Og vaknaði Sigurður. - Item 3 vikum seinna dreymdi Sigurð gamlan mann, gráhærðan, og sagði við Sigurð: Satt er það sem sólin sagði þér um stjörnuna og ræningjana.

Ekki er til þess vitað, að hinir undarlegu draumar Sigurðar hafi ræst.

Árni Hjartarson: Stjarna Halleys 1682.

Newton leysir brautarþrautina

Í ágúst árið 1684 fór Halley í fræga heimsókn til Newtons í Cambridge og spurði meistarann, hvort hann vissi hver yrði lögun reikistjörnubrauta, ef aðdráttarkrafturinn á þær frá sólinni væri í öfugu hlutfalli við annað veldi fjarlægðarinnar. Newton mun hafa svarað að bragði, að samkvæmt sínum reikningum væru brautirnar sporbaugar. Honum tókst þó ekki að finna útreikningana til að sýna Halley, en lofaði að senda þá til hans seinna.

Í nóvember sama ár fékk Halley loks drög að grein frá Newton undir nafninu Um hreyfingu hluta eftir himinbrautum. Í drögunum sýndi Newton fram á, að ef aðdráttarkrafturinn hefði þau einkenni sem áður var lýst, væru brautirnar keilusnið, það er sporbaugar (ellipsur), fleygbogar (parabólur) eða gleiðbogar (hýperbólur), með sólina í brennipunkti. Newton benti á, að brautir reikistjarnanna væru augljóslega sporbaugar og jafnframt mætti nota niðurstöðuna til að finna brautir halastjarna, þótt það væri ekki auðvelt verk.

Halley varð himinlifandi við fréttirnar og mánuði seinna hélt hann erindi í Konunglega breska vísindafélaginu um þessa tímamótaniðurstöðu Newtons. Það tók Newton hins vegar rúm tvö ár til viðbótar að ganga frá fyrstu útgáfunni af meistaraverki sínu, Principia, þar sem þessar niðurstöður og margar aðrar voru kynntar. Hér verður ekki rætt frekar um mikilvægi þessa stórbrotna verks (sjá þó hér) og þess aðeins getið, að því lýkur með ítarlegri umfjöllun um halastjörnur (frá og með lemmu 4 í þriðju bók) og hvernig frumreikna má brautir þeirra í fleygboganálgun út frá þremur staðarmælingum. Þessa aðferð notaði Newton svo í bókinni til finna braut halastjörnunnar 1680 (sjá ítarlegri umfjöllun um brautarreikninga í upphafi næstu færslu).

Braut halastjörnunnar 1680 í fleygboganálgun. Myndin er úr halastjörnuhluta Principíu.

Þegar hér var komið sögu var Newton orðinn þess fullviss, að halastjörnur væru ekki jafn frábrugðnar reikistjörnum og áður var talið. Þær væru því eilífar eins og aðrir himinhnettir og kjarni þeirra eða höfuð væru úr föstu samþjöppuðu efni. Þær fengju ljós sitt frá sólinni og sólarhitinn framkallaði jafnframt yfirborðsgufur, sem mynduðu hjúp stjörnunnar. Hluti agnanna í hjúpnum bærist svo með upphitaðri eisu í átt frá sólinni, líkt og reykur berst frá reykháfi með heitu lofti.

Til gamans má geta þess, að hinn einlægi aðdáandi Newtons, Voltaire (1694-1778), var ekki sáttur við þessa skýringu meistarans. Að hans mati voru halarnir raunverulegur reykur frá brennandi efnum á yfirborði stjörnunnar. Ýmis önnur tilbrigði við kenningu Newtons um eðli halastjarna komu fram á næstu árum, áratugum og öldum. Vandamálið var þó ekki að fullu leyst fyrr en vel var liðið á tuttugustu öldina.

Fyrsti Íslendingurinn sem kynnti sér aflfræði Newtons var Stefán Björnsson reiknimeistari. Í dispútatíu frá 1758 fjallar hann um halastjörnur og þyngdarlögmálið, eins og nánar er sagt frá í næstu færslu. Á einum stað færir hann fram rök fyrir því, að

góðfús Guð [hafi] af óendanlegri visku sinni réttilega fengið halastjörnunum stað utan dýrahringsins, einmitt í þeim tilgangi að komast hjá of miklum truflunum á gangi og brautum reikistjarnanna, sem annars yrðu óhjákvæmilegar.

Þarna notar Stefán markhyggjurök til að útskýra, hvers vegna brautir halastjarna eru ekki bundnar við sólkerfisplanið (dýrahringinn) heldur komi inn í reikistjörnukerfið úr öllum áttum. Þessa hugmynd hefur Stefán sótt í eftirmála Principíu, náttúruspekilega hugvekju, sem Newton gaf nafnið General scholium og einkennist að hluta af markhyggju og náttúruguðfræði. Í framhaldi af fyrri orðum í dispútatíunni vitnar Stefán í 6. kafla í þriðju efnisgreinina í hugvekju Newtons og segir:

Önnur markhyggjurök fyrir því að halastjörnur séu fjarri dýrahringnum færir snillingurinn Newton í Principíu, þriðju bók [...]: „Af þessu gefur að skilja hvers vegna halastjörnurnar eru ekki í dýrahringnum eins og reikistjörnur, en flakka þaðan og berast á ýmsa vegu um geiminn. Auðvitað í þeim tilgangi að í sólfirð sinni, þegar þær hreyfast hægast, séu þær sem fjærst hver annarri og togi sem minnst gagnkvæmt hver í aðra.“ Og þessi tvennu markhyggjurök reynist fullnægjandi, hlutlæg, frumspekileg röksemd sem orkaði á Guð, svo hann setti halastjörnurnar víðsfjarri dýrahringnum.

I. Newton, 1684 (handrit): De motu corporum in gyrum (ftrst prentað 1838).
I. Newton, 1726: Philosophiae naturalis principia mathematica (þriðja útgáfa). Ensk þýðing F. Cajoris frá 1934: The mathematical principles of natural philosophy.
Voltaire, 1738: Élémens de la philosophie de Neuton.
Stefán Björnsson, 1758: De effectu cometarum descendentium in systema nostrum planetarium.
A. N. Kriloff, 1925: On Sir Isaac Newton's method of determining the parabolic orbit of a comet.
D. W. Hughes, 1988: The Principia and Comets.
J. A. Ruffner, 2010: Isaac newton's historia cometarum and the quest for elliptical orbits.
T. Heidarzadeh, 2006: The Reception of Newton´s Theory of Cometary Tail Formation.

Halastjörnurit Halleys 1705

Reikniaðferðin, sem Newton kynnti til sögunnar í lok Prnicipíu árið 1687 og notaði til að finna braut halastjörnunnar 1680, var bæði erfið og tímafrek. Halley, sem las próförk af Principíu og aðstoðaði Newton við að búa verkið undir prentun, var í sérstakri aðstöðu til að tileinka sér aðferðina og beita henni á fleiri halastjörnur. Vegna þess hversu flóknir reikningarnir voru, liðu hartnær tveir áratugir þar til aðrir stjörnufræðingar tóku að nota þá til ákvarðana á brautum halastjarna. Halley fór sér því að engu óðslega, enda upptekinn við önnur störf á þessu tímabili.

Það var fyrst einum átta árum eftir útkomu Principíu, sem Halley var farið að gruna, að brautarreikningar hans gæfu til kynna að halastjörnurnar frægu, árin 1531, 1607 og 1682, væru í raun ein og sama stjarnan. Hún væri á sporbaug um sólina og færi eina umferð á um það bil 76 árum.

Eftir að hafa rætt málin við Newton, kynnti Halley þessa hugmynd í Konunglega breska vísindafélaginu árið 1696. Það var þó ekki fyrr en 1705, sem hann lét prenta niðurstöður reikninga sinna á brautum 23 halastjarna í handhægri töflu (niðurstöður Newtons fyrir stjörnuna 1680 eru einnig með í töflunni):

Hin merka tafla Halleys frá 1705 þar sem sjá má líkindin með halastjörnunum árin 1531, 1607 og 1682. Tölulegar upplýsingar um þessar þrjár stjörnur eru undirstrikaðar með appelsínugulum lit.

Í þessari sömu grein setti Halley fram hina frægu tilgátu að halastjarnan, sem áður hafði sést 1531, 1607 og 1682, myndi birtast á nýjan leik árið 1758:

Whenever a new comet shall appear, we may be able to know, by comparing together the elements, whether it be any of those which has appeared before, and consequently to determine its period, and the axis of its orbit, and to foretell its return. And, indeed, there are many things which make me believe that the comet which Apian observed in the year 1531 was the same with which Kepler and Longomontanus took notice of and described in the year 1607, and which I my self have seen return, and observd in the year 1682. All the elements agree, and nothing seems to contradict this my opinion. […] Hence I dare venture to foretell, that it will return again in the year 1758.

Í næstu færslu (nr. 2) verður rætt nánar um endurkomu halastjörnu Halleys árið 1758.

Halley, 1705: A synopsis of the astronomy of comets. Ensk þýðing á latnesku frumútgáfunni, Astronomiae Cometicae Synopsis.
R. E. Wilson, 1910: The Story of Halley and His Comet.
R. L. Newburn og D. K. Yeomans, 1982: Halley’s comet.
P. Broughton, 1985: The First Predicted Return of Comet Halley.
R. J. M. Olson og J. M. Pasachoff, 1987: New Information on Comet p/Halley as Depicted by Giotto DI Bondone and Other Western Artists.
R. M. Jenkins, 2004: The Star of Bethlehem and the comet of AD 66.
Árni Hjartarson, 1985: Halastjarnan Halley í íslenskum heimildum.

Framhaldsfærslur:

Halastjörnur fyrr og nú - 2. Átjánda og nítjánda öld.
Halastjörnur fyrr og nú - 3. Tuttugasta öld.
Halastjörnur fyrr og nú - 4. Upphaf tuttugustu og fyrstu aldar (með lista yfir ýmsar aðrar gagnlegar vefsíður og ritsmíðar).

Viðbót 1 (20. sept. 2018): Ég var ekki fyrr búinn að birta færsluna en þessi skemmtilega grein um Pierre Bayle (1647-1706) birtist í vefritinu AEON. Þar er minnt á, að Bayle notaði heimsókn halastjörnunnar miklu árið 1680 til að færa rök fyrir því, að guðleysingjar (atheists) gætu verið dyggðugir einstaklingar: Various Thoughts on the Occasion of a Comet. Þótt í dag sé þetta fullljóst öllum öðrum en ofstækismönnum, var ekki svo í lok sautjándu aldar.

Viðbót 2 (24. sept. 2018): Sama ár og Rasmus Bartholin gaf út verkið um rannsóknir sínar á halastjörnunum 1664 og 1665, kom út öðruvísi bók um halastjörnur í Kaupmannahöfn. Höfundurinn var Thomas Bartholin (1616-1680), bróðir Rasmusar og frægur læknaprófessor við Hafnarháskóla. Hans er nú einkum minnst fyrir að hafa verið meðal hinna fyrstu til að lýsa sogæðakerfi líkamans.

Th. Bartholin, 1665: De Cometa, Consilium Medicum, cum Monstrorum Nuper in Dania narorum Historia.

Í verki sínu Lækningar, Curationes, séra Þorkels Arngrímssonar frá 1949 segir Vilmundur Jónsson þetta um Thomas (bls. 154):

Tómas Bartholín […] var yfirleitt engin betrungur Óla Worms um tök sín á veruleikanum, og er hann tilvalið dæmi þeirra tímaskiptamanna, sem náð höfðu haldi á litlum skækli reynsluvísindanna og voru að vísu staðreyndum háðir á því þrönga sviði en utan þess enn allir á bandi hinna huglægu vísinda og staðlausu hugmyndaflugi þeirra þar engin takmörk sett.

Í verkinu um halastjörnur er hinn frægi prófessor fullkomlega á valdi hjátrúar og hindurvitna. Almennt telur hann, að fyrirbæri á himni, svo sem staða sólar, fasar tunglsins og sólblettir hafi mikil áhrif á líf og heilsu manna. Þetta á ekki síst við um hinar hverfulu halastjörnur. Allt frá dögum Jeremíasar spámanns hafi þær reynst forboðar um slys og plágur. Enda ekki furða, því halastjörnur verði til úr útblæstri frá jörðu og endursendi svo botnfallið til okkar sem úrgang og saur. Gott dæmi um slíkar sendingar eru vansköpuð börn, sem fæðist vegna illsku syndugra manna.

Birt í Eðlisfræði, Miðaldir, Sautjánda öldin, Sextánda öldin, Stærðfræði, Stjörnufræði

Halastjörnur fyrr og nú - 2. Átjánda og nítjánda öld

Posted on: 19/09/2018 by Einar H. Guðmundsson

Þessi færsla er önnur í röðinni af fjórum og beint framhald af þeirri fyrstu: Halastjörnur fyrr og nú - 1. Frá miðöldum til loka sautjándu aldar.

Á átjándu öld og fyrri hluta þeirrar nítjándu snerust rannsóknir á halastjörnum fyrst og fremst um leitina að nýjum leiðum til þess að ákvarða brautir þeirra með sem mestri nákvæmni. Til þess þurfti bæði vandaðar athuganir og nýjar og betri reikniaðferðir.

Eins og fram kom í fyrstu færslunni, notaði Newton fleygboganálgun og rúmfræðilegar reikniaðferðir til að ákvarða braut halastjörnunnar 1680 út frá þremur staðarmælingum. Hið sama gerði Halley við sína brautarreikninga, en vegna þess hversu flóknir reikningarinir voru, leið talsverður tími þar til aðrir stærðfræðilegir lærdómsmenn náðu tökum á þeim. Mönnum varð því fljótlega ljóst, að frekari úrbóta var þörf og á seinni hluta átjándu aldar endurbættu og útvíkkuðu spekingarnir L. Euler, J. H. Lambert, J. L. Lagrange, P. S. Laplace, H. W. Olbers og fleiri aðferð Newtons, þannig að hægt væri að frumreikna brautir halastjarna í fleygboganálgun án mjög flókinna og tímafrekra rúmfræðilegra aðferða. Jafnframt voru þróaðar aðferðir til að taka tillit til truflandi þyngdaráhrifa reikistjarnanna. Fljótlega upp úr aldamótunum 1800 fann C. F. Gauss svo almenna aðferð til að finna hvaða keilusniðs-braut sem er út frá þremur staðarmælingum.

J. M. Vinter Hansen, 1944: The Orbits of Comets.
D. Teets og K. Whitehead, 1999: The Discovery of Ceres: How Gauss Became Famous.
W. Olbers, 1797: Abhandlung über die leichteste und bequemste Methode die Bahn eines Cometen zu berechnen. (útgáfa Enckes frá 1847).
C. F. Gauss, 1809: Theoria motus corporum coelestium in sectionibus conicis solem ambientium.
T. Bugge, 1796: De første Grunde til den sphæriske og theoretiske Astronomie, samt den mathematiske Geographie. (bls. 194-209)
J. E. Bode, 1808: Erläuterung der Sternkunde und der dazu gehörigen Wissenschaften (bls. 222-282).

Reikningarnir snúast um það að ákvarða svokallaðar grunnstærðir brautarinnar (stundum kallaðar brautarstikar) út frá stöðu halastjörnunnar á stjörnuhimninum á þremur mismunandi tímum. Gengið er út frá því að grunnbrautin sé keilusnið, það er sporbaugur (ellipsa), fleygbogi (parabóla) eða gleiðbogi (hýperbóla), með sólina í brennipunkti. Þessi forsenda er í samræmi við hina frægu niðurstöðu Newtons um hreyfingar í sólkerfinu, sem rætt var um í síðustu færslu. Bæði sporbaug og gleiðboga má nálga með fleygboga umhverfis sólnánd, sem einfaldar frumreikningana verulega. Frekari mælingar ákvarða brautina betur og í framhaldinu er jafnframt beitt svokölluðum truflanareikningi. til að meta áhrif reikistjarnanna á braut halastjörnunnar.

Grunnstærðir brautar halastjörnu (og reyndar sérhvers hnattar í sólkerfinu): Á myndinni táknar gráa svæðið (plane of reference) jarðbrautarplanið með sólina í miðjunni. Rauða línan til hægri (reference direction) stefnir á vorpunktinn ♈︎. Svarti ferillinn sem afmarkar gula svæðið er braut (orbit) halastjörnunnar um sólina. Í þessu tilviki gengur halastjarnan (celestial body) rangsælis eftir brautinni, frá okkur séð. Fjólubláa línan tengir saman sólina og sólnándarpunkt halastjörnunnar. Skurðlína jarðbrautarplansins og brautarplans halastjörnunnar sést greinilega á myndinni. Halastjörnubrautin sker jarðbrautarplanið í tveimur gagnstæðum punktum: rishnútnum (ascending node) og sighnútnum (descending node). - Grunnstærðir brautarinnar eru sex, og eru fjórar þeirra sýndar á myndinni, þ.e. hornin Ω = sólbaugslengd rishnúts (longitude of ascending node), i = brautarhalli (inclination), ν = rétt brautarhorn (true anomaly) og ω = stöðuhorn sólnándar (argument of periapsis). Síðustu tvær grunnstærðirnar eru svo e = miðskekkja (eccentricity) og a = hálfur langás (semimajor axis) halastjörnubrautarinnar. - Mynd: Wikipedia.

Ýmis verk um halastjörnur, ætluð íslenskri alþýðu á 18. og 19. öld

Það var ekki fyrr en vel var liðið á íslenska upplýsingartímann, sem fyrstu fræðsluritin um stjörnufræði byggða á sólmiðjukenningunni og heimsmynd Newtons tóku að birtast hér á landi.

Lok átjándu aldar:

Hannes Finnson, 1797: Um halastjörnur. Vönduð hugvekja um halstjörnufræði síns tíma.
Magnús Stephensen, 1797: Vorir sólheimar (halastjörnur: bls. 62-64).
P.F.Suhm og Jón Jónsson, 1798: Sá guðlega þenkjandi náttúruskoðari (halastjörnur: bls. 118-120). Neðanmálsgreinar Jóns eru mikilvægur hluti þessa verks og því er hann skráður hér sem meðhöfundur.

Hannes Finnsson biskup skrifaði fyrstu íslensku fræðslugreinina um halastjörnur, sem kom á prenti.

Miðbik nítjándu aldar:

G. F. Ursin, 1842: Stjörnufræði (halastjörnur: bls. 115-135). Vönduð umfjöllun, byggð á þekkingu stjarnvísindamanna á fyrri hluta 19. aldar. Ekki skemmir það fyrir, að þýðandi bókarinnar var Jónas Hallgrímsson.

Síðasti fjórðungur nítjándu aldar:

Þórarinn Böðvarsson, 1874: Lestrarbók handa alþýðu á Íslandi (halastjörnur: bls. 137).
Páll Jónsson, 1883: Halastjörnur.
Þorvaldur Thoroddsen, 1883: Halastjörnur og stjörnuhröp.
Björn Jensson, 1889: Stjörnufræði (halastjörnur: bls. 45-50).
H. de Parville, 1891-93: Hvers vegna?-Vegna þess! (halastjörnur: bls. 210-212).

Nokkrar áhugaverðar halastjörnur á átjándu öld

Á meginlandi Evrópu voru það Frakkar, sem fyrstir tóku hugmyndir Newtons til til umræðu og alvarlegrar umfjöllunar. Þessi skemmtilega mynd af fjölda sólkerfa með reikistjörnum, tunglum og halastjörnum er úr bókinni Discours sur les differentes figures des astres eftir M. de Maupertuis frá 1742.

Samkvæmt athugunum Árna Hjartarsonar er aðeins getið um tvær halastjörnur í íslenskum annálum á 18. öld, það er árin 1742 og 1744. Íslendingar hér heima virðast jafnvel hafa misst af hinni frægu endurkomu Halley halastjörnunnar árið 1759, hvernig sem á því stendur. Hins vegar eru til íslenskar heimildir um halastjörnuna miklu 1769 eins og vikið verður að hér á eftir.

Annað sem vekur athygli, er að Rasmus Lievog stjörnumeistari, sem vann meira eða minna samfellt að stjörnuathugunum hér á landi frá haustinu 1779 til loka átjándu aldar, nefnir ekki halastjörnur í skjölum sínum. Allavega rakst ég ekki á neinar færslur um halastjörnur í sjarnmælingabókum hann, þegar ég renndi nýlega í gegnum þær á handritadeild Þjóðarbókhlöðu. Þó er skýrt tekið fram í erindisbréfi stjörnumeistarans, að eitt af verkefnum hans sé að fylgjast með slíkum fyrirbærum og senda upplýsingar um þau til Kaupmannahafnar. Skýringuna á þessari halastjörnuþurrð þekki ég ekki.

◊ Halastjarnan 1742:

Í íslenskum annálum má finna tvær umsagnir um stjörnuna: „Þennan vetur sást halastjarna bæði hér og í Khöfn“ (Djáknaannálar 1742) og „Þann vetr sáu menn halastjörnu, ok ætluðu þá enn flestir at nokkut mundi boða“ (Árbækur Espólíns 1742).

Halastjarnan 1742 yfir Zürich í Sviss.

Þarna mun um að ræða halastjörnuna C/1742 C1, sem nú er einkum þekkt fyrir að hafa vakið sérstakan áhuga Eulers. Glíman við að ákvarða braut hennar varð til þess, að hann þróaði nýjar reikniaðferðir, sem á síðustu áratugum átjándu aldar lögðu aftur grunninn að einfaldari leiðum til að finna brautir halastjarna:

L. Euler, 1743: Determinatio orbitae cometae qui mense Martio huius anni 1742 potissimum fuit observatus.
L. Euler, 1744: Theoria motuum planetarum et cometarum.

◊ Halastjarnan mikla árið 1744:

Þessarar halastjörnu er getið í nokkrum íslenskum heimildum. Meðal annars segir í Höskuldsstaðaannál 1744:

Þann vetur sást jafnan, þá heiðríkt var, comete með löngum vendi frá sér, er stóð til suðvesturs, þá sú stjarna í nónstað var. Það varaði frá jólum fram til gói. Ýmisleg himinteikn önnur sáust þá að mörgum þann vetur og árið fyrirfarandi, líka vel fyrri, og munu þau boðað hafa eftirkomandi harðindi til lands og sjóvar og þar af rísandi fólksfelli, fyrst norðaustur á landinu, hvert hallæri þar byrjaði 1741.

Í áðurnefndri hugvekju sinni um halastjörnur minnist Hannes Finnsson á stjörnuna og segir (bls. 53-54):

Halinn á þeirri [stjörnu], sem sást 1744, hver þó var ei nærri svo stór, sem á þeim er ég fyrr nefndi [1618 og 1680], var mældur að vera 1 milljón og 400 þúsund þingmannaleiðir.

Þótt þess sé ekki getið í íslenskum heimildum, var glæsilegur hali eitt helsta einkenni þessarar björtu halastjörnu. Halinn klofnaði þegar stjarnan var í sólnánd og myndaði um skeið einskonar blævæng með sex fjöðrum.

Franski stjörnufræðingurinn J.P. de Cheseaux fylgdist vel með halastjörnunni 1744. Myndin er úr ritsmíð hans um stjörnuna og sýnir vel sexfaldan hala hennar eftir sólnánd.

J. P. de Cheseaux, 1744: Traité de la comete qui a paru en decembre 1743 & en janvier, fevrier & mars 1744.

Halastjarna Halleys snýr aftur

Eins og fram kom í fyrri færslu, spáði Halley því opinberlega árið 1705 að halastjarna, sem hann hafði fylgst náið með 1682, myndi birtast á nýjan leik árið 1758. Þegar spáin rættist, tóku stjörnufræðingar fljótlega að tengja nafn Halleys við stjörnuna. Í dag, 260 árum síðar, ber hún enn nafn hans og er án efa frægasta halastjarna allra tíma.

Á sjötta áratug átjándu aldar var endurkomu stjörnunnar beðið með mikilli eftirvæntingu, ekki aðeins í Englandi heldur um alla Evrópu. Ástæðan var fyrst og fremst sú, að spá Halleys var byggð á kenningum Newtons um þyngdina og þeirri tilgátu hans í Principíum, að hreyfing halastjarna væri háð þyngdarlögmálinu á sama hátt og hreyfing annarra hnatta í sólkerfinu. Endurkoman var því mikilvægur prófsteinn á kenningu Newtons um þyngdina. Þegar svo halastjarnan birtist nokkurn veginn á tilteknum stað og tíma, var henni tekið með miklum fögnuði.

R. Wallis, 1984: The Glory of Gravity - Halley's Comet 1759.
C. B. Waff, 1986: Comet Halley's First Expected Return: English Public Apprehensions, 1755-58.
P. Broughton, 1985: The First Predicted Return of Comet Halley.
C. Wilson, 1993: Clairaut's Calculation of the Eighteenth-Century Return of Halley's Comet.
Wikipedia: Halley's Comet.
G. W. Kronk: 1P/Halley.

Halastjarna Halleys yfir ánni Thames árið 1759. Málverk eftir Samuel Scott.

Eins og áður hefur komið fram, virðist Halley-stjarnan ekki hafa sést á Íslandi árið 1759. Hennar er þó getið í hugvekju Hannesar Finnssonar frá 1797 (bls. 48-49):

Halastjörnurnar hafa svo vissan, reglubundinn og afmarkaðann gang, að lærðir menn geta reiknað nær þær komi aftur á sama stað, og þannig hafa þeir reiknað gang hérum 80 halastjarna, sem sést hafa síðan 837. Halley, mikill stjörnuspekingur í Englandi, reiknaði þær manna fyrstur fyrir 100 árum, og þá þegar 24 af þeim. Hann sagði líka fyrir, að halastjarnan sem sást 1682 mundi aftur koma 1759, og munaði einum mánuði í reikningi hans, hvar til stjörnuspekingar hafa síðan sagt orsökina, svo að raunar skeikaði ekki reikningur hans í hinu allra minnsta.

Einnig má benda á ágæta umfjöllun um endurkomuna og aðdragandann að henni í Stjörnufræði Ursins (bls. 118-121).

Þess má og geta, að árið 1758 hélt Stefán Björnsson, síðar reiknimeistari, fyrirlestur við Hafnarháskóla um halastjörnur, sem hann gaf jafnframt út á prenti:

Stefán Björnsson, 1758: De effectu cometarum descendentium in systema nostrum planetarium.

Forsíðan á dispútatíu Stefáns Björnssonar frá 1758. Á íslensku er titill hennar: Um verkan halastjarna sem ganga niður í reikistjörnukerfi vort.

Það er ekki ósennilegt, að Stefán hafi valið þetta efni vegna umræðunnar um endurkomu Halley-stjörnunnar. Umfjöllunin er öll byggð á náttúruspeki og heimsmynd Newtons og vitnar Stefán meðal annars í verk hans. Fjallað er ítarlega um þyngdarlögmálið og því lýst, hvernig halastjörnur hreyfast vegna þyngdarhrifa frá sólinni. Jafnframt ræðir Stefán áhrif halastjarna á hreyfingu sólar og reikistjarna og einnig um sjávarföll af þeirra völdum.

◊ Halastjarnan mikla árið 1769:

Einn af þeim, sem sáu þessa halastjörnu hér á landi, var Hannes Finnsson, þá staddur tímabundið í Skálholti. Í hugvekju sinni um halastjörnur frá 1797 segir hann um stjörnuna (bls. 54):

Halastjarnan, sem sást 1769, og sem ég hér í landi sýndi nokkrum, sást í 4 mánuði. Hali hennar reiknaðist 8 milljónir þingmannaleiðir, en ekki sýndist hann með beru auga ofsa-langur.

Eins og fram kemur í hugvekjunni, hafði Hannes ekki miklar áhyggjur af áhrifum halastjarna á mannlífið, hvorki stjörnunnar 1769 né annarra. Hið sama verður ekki sagt um síra Jón Hjaltalín, eins og sjá má í 23. erindi kvæðis hans, Andvara, sem fjallar um atburði ársins 1770 (sálminn í heild má finna í viðauka við Ævisögu Jóns prófasts Steingrímssonar):

Þá tók drottinn að hóta hörðu,
halastjörnuna sáum vér.
En þegar skrifa þjóðir gjörðu
þúsund sjö hundruð sjötiger,
kom hörkuvetur kyngi með,
kollfeldi bæði hesta og féð.

Í höfuðborginni Kaupmannahöfn fylgdust stjörnufræðingarnir í Sívalaturni, þar á meðal Eyjólfur Jónsson, vel með stjörnunni. Þetta má til dæmis sjá á nokkrum færslum þeirra í stjarnmælingabækur stjörnuturnsins.

Úr mælingabókum stjörnumeistaranna í Sívalaturni, 1. september 1769. Þarna er verið að ákvaða staðsetningu halastjörnukjarnans á hvelfingunni. Beina línan frá sjöstirninu (efst til hægri) gengur í gegnum kjarnann og stefnir á stjörnuna π í Óríon. Hornpunkrarnir í samsíðungnum eru allir í Nautsmerki: Fastastjörnurnar α (Aldebaran), λ, ν og kjarni halastjörnunnar. - Úr meistararitgerð C. S. Jörgensen frá 2017 (bls. 231).

Prófessor Christian Horrebow virðist ekki hafa hirt um að birta niðurstöður þessara dönsku mælinga, Starfsbóðir hans í Stokkhólmi, Pehr Wargentin, lá hins vegar ekki á sínum niðurstöðum. Í grein hans um halastjörnuna má meðal annars finna ágætis kort af hreyfingu hennar á hvelfingunni.

P. Wragentin, 1770: Observationer på 1769 års Comet, gjorda i Stockholm.

Teikning P. Wargentins af slóð halastjörnunnar 1769 dagana 3. til 12. september.

Leit að nýjum halastjörnum

Skömmu eftir miðja átjándu öld tók að bera á samkeppni milli stjörnufræðinga í Frakklandi um það, hver yrði fyrstur til að finna nýjar halastjörnur. Lengi var C. Messier þar í ótvíræðu forusthlutverki, en síðar fékk hann harða samkeppni frá P. Méchain. Í byrjun nítjándu aldar slóst J.-L. Pons svo í hópinn og áður en yfir lauk hafði honum tekist að finna fleiri halastjörnur en nokkur annar.

Margir aðrir, bæði í Frakklandi og annars staðar, blönduðu sér í baráttuna og þegar leið á nítjándu öldina, tóku Bandaríkjamenn smám saman forustuna. Þeirra duglegastur var án efa W. R. Brooks.

Af öllum þessum mönnum er Messier lang þekktastur. Það er þó ekki vegna halastjarnanna, sem hann fann, heldur fyrir lista yfir þokukennda hnoðra á himni, sem ekki eru halastjörnur. Listann setti hann saman, til þess að hnoðrarnir tefðu hann ekki við halastjörnuleitina, en að öðru leyti hafði hann lítinn áhuga á þessum hreyfingarlausu fyrirbærum. Það flokkast því kannski undir kaldhæðni örlaganna, að Messier-listinn er núna ein þekktasta gagnaskrá stjörnufræðinnar.

Líkt og á öðrum fræðasviðum voru karlar í yfirgnæfandi meirihluta í lærdómsheimi stjörnufræðinnar á sautjándu og átjándu öld. Því er ástæða til að nefna sérstaklega þrjár konur, sem stunduðu almennar rannsóknir í stjörnufræði á þessu tímabili, þar á meðal á halastjörnum. Þær eru Maria Margaretha Kirch, fyrsta konan sem vitað er til að fundið hafi nýja halastjörnu (C/1702 H1), Caroline Lucretia Herschel, sem fann að minnsta kosti fimm slíkar og loks Maria Mitchell, sem fyrst sá nýja halastjörnu árið 1847. Sú sjarna er oft við hana kennd.

Að lokum má nefna, að enginn Íslendingur mun enn hafa verið svo heppinn að finna nýja halastjörnu. Til mikils er að vinna, því yfirleitt er halastjörnunni gefið nafn finnandans auk skrárarnúmers.

Wikipedia: Discoverers of comets.
Wikipedis: Naming of comets.

Nítjánda öldin

Langt fram eftir nítjándu öld lögðu stjörnufræðingar megináherslu á það að nýta sem best stærðfræðilegu aðferðirnar, sem þeir höfðu fengið í arf eftir þá Euler, Lambert, Lagrange, Laplace, Olbers og Gauss. Brautir himinhnatta, þar á meðal halastjarna, voru ákvarðaðar með æ meiri nákvæmni. Jafnframt var mikil vinna lögð í þróun og smíði nýrra sjónauka, ekki síst linsusjónauka, einkum til þess að geta framkvæmt sem nákvæmastar staðar- og tímamælingar.

Upp úr miðri öldinn var í sívaxandi mæli farið að beita nýjungum í eðlisfræði og efnafræði, einkum litrófsgreiningu og ljósmyndatækni, til að afla nýrrar þekkingar á eðliseiginleikum og hegðun himinhnatta. Þetta olli sannkallaðri byltingu í rannsóknum á sólinni og öðrum sólstjörnum, reikistjörnum og tunglum þeirra sem og halastjörnum og smástirnum.

Eftirtaldar heimildir gefa, sem heild, allgóða mynd af þróun stjarnvísinda á nítjándu öld:

Einar H. Guðmundsson, 2018: Halastjarnan mikla árið 1858 - Mælingar og hughrif í upphafi nýrra tíma í stjörnufræði.
A. W. Hirsfeld, 2004: Picturing the Heavens.
A. W. Hirsfeld, 2004: Starlight Detectives.
J. Hearnshaw, 2010: Auguste Comte's blunder: an account of the first century of stellar spectroscopy and how it took one hundred years to prove that Comte was wrong!.
A. Guillermin, 1875: The World of Comets.
S. P. Langley, 1888: The New Astronomy.
A. M. Clerke, 1902: A Popular History of Astronomy during the Nineteenth Century.

◊ Halastjarnan mikla árið 1807:

Ég hef aðeins fundið eina heimild um það, að þessi halastjarna hafi sést hér á landi. Thomas Bugge getur þess í lok greinar um rannsóknir sínar á stjörnunni, að landmælingamennirnir Frisak og Scheel hafi séð hana frá Eyjafirði. Þrátt fyrir að þeir hafi verið nýkomnir þangað og mælitæki þeirra enn á leiðinni, tókst þeim að gera nokkrar mælingar á stjörnunni með einföldum aðferðum og senda Bugge. Prófessorinn birti þær svo í greininni (bls. 221-22).

Úr grein Bugges um halastjörnuna 1807 (bls. 271). Í neðra horninu vinstra megin má sjá teikningar af stjörnunni á þremur mismunandi tímum. Hinar myndirnar tengjast ýmsum útreikningum, sem finna má í greininni.

Th. Bugge, 1810: Betragtninger over Cometer i Almindelighed og Observationer paa Cometen i October, November og December 1807.
Arnar B. Ólafsson, 2014: Af merkilegu korti.

◊ Halastjarnan mikla árið 1811:

Í Árbókum Espólíns segir um þessa þekktu stjörnu: „Haust var gott fyrir norðan; sást þá halastjarna, ok svo öndverðan vetrinn.“

Í frétt í Fjölni um komu halastjörnu Halleys árið 1835 (sjá síðar) segir í lokin:

Prófessor Ursin gerir ekki ráð fyrir að [Halley-stjarnan] verði mjög fögur í þetta sinn eða geti jafnast við þá sem sást 1811; enda var sú stjarna voðaleg, og mun vera öllum í minni, sem muna til sín þá.

Árið 1839 minnist Jón Bjarnason í Þórormstungu einnig á stjörnuna í bréfi til Björns Gunnlaugssonar (sjá nánar síðar) og segir: „Mér er minnisstæð Cometan af 1811 vegna hennar stærðar.“

G. W. Kronk: C/1811 F1 (Great Comet).

Sjá einnig Viðbót 1 aftast í færslunni.

◊ Halastjarnan 1818:

Í áðurnefndu bréfi sínu til Björns Gunnlaugssonar minnist Jón Bjarnason á stjörnuna með þessum orðum: „Mér er minnisstæð [...] halastjarnan 1818 (sem þó fáir munu hafa séð) vegna hennar langa og mjóa hala.“

Þarna var væntanlega á ferðinni ein af fjórum halastjörnum, sem Pons fann þetta árið. Hin stutta lýsing Jóns bendir og eindregið til þess, að þarna sé um að ræða hina frægu halastjörnu Enckes.

Wikipedia: Encke's comet.
G. W. Kronk: 2P/Encke.
G. F. Ursin, 1842: Stjörnufræði (bls. 121-123).

◊ Halastjarnan mikla árið 1823:

Magnús Stephensen fjallar um þessa stjörnu í erlendum fréttum í Klausturpóstinum í september 1824 og segir hana hafa sést í Berlín og Danmörku í janúar það ár. Svo bætir hann við: „Á Íslandi sást hún og á þorranum.“

◊ Halastjarnan 1826:

Þetta er halastjarna, sem Björn Gunnlaugsson fylgdist með frá Álftanesi í byrjun desember 1826 og skrifaði um í Klausturpóstinn. Nýleg könnun mín hefur leitt í ljós, að þarna var á ferðinni halastjarna, sem áðurnefndur Pons sá fyrstur manna 22. október 1826. Skrárheiti hennar er nú C/1826 U1 (Pons) en var áður Comet 1826 V. Stjarnan var í sólnánd 18. nóvember 1826 og Björn sá hana því á útleið. Í reikningum sínum gerði hann hins vegar ráð fyrir, að hún væri á innleið og líklega er það skýringin á því, hvers vegna niðurstöður hans eru rangar.

Björn Gunnlaugsson, 1826: Halastjarnan 1826.
A. Hnatek, 1908: Nachtrag zur definitiven Bahnbestimmung des Kometen 1826 V.

◊ Biela halastjarnan 1832:

Árið 1832 kom upp orðrómur þess efnis að Biela-stjarnan, sem var væntanleg seinna það ár, myndi rekast á jörðina. Af þessu skapaðist nokkur ótti, ekki síst í París. Til að róa samlanda sína greip F. Arago pennann og skrifaði langan bækling um halastjörnur og hverfandi áhrif þeirra á jörðina. Óttinn við stjörnuna hefur þó greinilega borist til Íslands, því í þýðingu sinni á Stjörnufræði Ursins breytti Jónas Hallgrímsson frá upphaflegum texta höfundarins um atburðinn og segir meðal annars (bls. 132):

Stjörnufræðingarnir sögðu til að mynda, að halastjarna Bielas mundi koma svo nærri jarðbrautinni í októbermánuði 1832, að hún yrði 13 sinnum nær henni en tunglið er jörðinni og það geti borið oftar við; en hitt sögðu þeir ekki, að hún yrði þá svo nærri jörðunni sjálfri; því jörðin var þá langt á eftir og kom ekki á þann stað á braut sinni, er halastjarnan hafði farið framhjá, fyrr en mánuði seinna, og þá var hin komin þaðan langar leiðir. Samt var þetta svo misskilið, hvað sem vitrari menn sögðu, að almenningur ærðist að kalla mátti víða um lönd og Júpíter sjálfur, er þá var nálægt jarðstefnu sinni og fagur og bjartur á að sjá, var lengi um sumarið kallaður „halastjarna“ og „loðinn fjandi“, sögðu þeir hérna í Reykjavík.

Teikning af Biela-halastjörnunni frá árinu 1846, skömmu eftir að hún klofnaði í tvennt.

F. Arago, 1832: Tract on Comets: And Particularly on the Comet that is to Intersect the Earth's Path in October, 1832.
G. W. Kronk: 3D/Biela.

◊ Halley halastjarnan 1835:

Í frétt í tímaritinu Fjölni um endurkomu Halley-stjörnunnar árið 1835 er að finna eftirfarandi spá:

Snemma í ágúst á hún að vera í nauts-merkinu, nálægt sjöstjörnunum. Þaðan færist hún norður á við og sýnist fara hraðast fyrst í október. Þann 5ta, 6ta og 7da í þeim mánuði fer hún yfir vagninn og þann 11ta á hún að verða í krónunni rétt hjá björtu-stjörnu (gemma coronæ); Þá er hún á Íslandi að sjá í norðvestri seint á kvöldin. Eftir miðjan mánuðinn fer hún suður yfir línuna, stendur kyrr nokkru seinna og kemur í sólarnánd 7da nóvember; […] Úr þessu fer hún að þokast austurávið, en verður þá svo lágt á suðurloftinu, að hún er horfin á Íslandi um jólaleytið.

Því miður hef ég ekki fundið neinar heimildir um það, að gesturinn hafi sést hér á landi.

Halastjarna Halleys yfir bænum Cork á Írlandi árið 1835.

Ritstórn Fjölnis (Jónas Hallgrímsson?), 1835: Halastjarna.
G. W. Kronk: 1P/Halley.

◊ Halastjarnan 1838:

Á handritadeildinni í Þjóðarbókhlöðu er varðveitt sendibréf, sem Jón Bjarnason bóndi í Þórormstungu skrifaði Birni Gunnlaugssyni 12. febrúar árið 1839 (Lbs. 386, fol). Aðalefni bréfsins er umfjöllun um halastjörnu, sem Jón sá haustið 1838 og hefur sennilega verið Encke-stjarnan, sú hin sama og Jón hafði áður séð 1818. Lýsing Jóns hljóðar svo:

Mér er minnisstæð Cometan af 1811 vegna hennar stærðar og líka halastjarnan 1818 (sem þó fáir munu hafa séð) vegna hennar langa og mjóa hala. [...] Kjarni eður höfuð Cometunnar af 1811 virðist ei stærra heldur en þeirrar sem sýndi sig á næst liðnu hausti. Sú (af 1811) færðist daglega minna til suðurs eptir himni heldur en sú í haust eð var og því hygg eg sú hafi ekki eins nærri komið ⊕ og þar hjá sást sú miklu lengur.

Það sem er samt áhugaverðast við þetta bréf er lýsing á útreikningum, sem Jón er að glíma við. Áður hefur Björn greinilega sent honum leiðbeiningar um það, hvernig finna skuli brautir halastjarna, bæði reikniaðferðir og formúlur. Auk þess hefur Björn sent honum dæmi og í bréfi Jóns eru lausnir, sem hann biður Björn að líta á. Að auki lýsir hann þeirri von sinni, að hann geti notað aðferðirnar til að ákvarða braut halastjörnunnar, sem hann sá haustið 1838. Ekki veit ég hvort sú ráðagerð heppnaðist, en gaman væri að vita, hvort einhvers staðar sé að finna fleiri af þeim bréfum, sem fóru milli þeirra félaga um stjörnufræði.

Björn Gunnlaugsson, 1862: Jón Bjarnason í Þórormstúngu.
Wikipedia: Encke's comet.
G. W. Kron: 2P/Encke.

◊ Donati halastjarnan 1858:

Þessari halastjörnu hafa verið gerð ítarleg skil í fyrri færslu og leyfi ég mér að vísa lesendum þangað.

Björn Gunnlaugsson, 1858: Halastjarnan 1858.
Benedikt Gröndal, 1858: Halastjarnan 1858.
Einar H. Guðmundsson, 2018: Halastjarnan mikla árið 1858 - Mælingar og hughrif í upphafi nýrra tíma í stjörnufræði.
A. Gasperini, D. Galli og L. Nenzi, 2011: The worldwide impact of Donati’s comet on art and society in the mid-19th century.

◊ Loftsjónin í nóvember 1866:

Þriðjudaginn 27. nóvember 1866 birtist í Þjóðólfi stutt frásögn af hrinu stjörnuhrapa, sem sést hafði í Reykjavík nóttina 13. til 14. nóvember. Þar segir meðal annars:

Að kveldi 13. þessa mánaðar sást hér í Reykjaivík fögr loptsjón. […] Nætrverðir bæarins komu á strætin kl. 10 um kveldið og tóku þegar eptir því, að stjörnuhröp í frekara lagi sáust um austrloptið; aðrir menn sátu inni og vissu svo eigi hvað úti gjörðist. Þessi stjörnuhröp fóru alltaf vaxaudi, og þegar kom fram um 11. stund voru þau mörg á lopti í einu, ofar og neðar í lopti og til beggja hliða; Þá urðu nokkrir aðrir menn hér í bænum þessa varir, og horfðu á um stund; hér um bil kl. 12 stóð þetta sem hæzt, en síðan fór það heldr mínkandi. […] Þessi loptljós komu úr norðaustri (landnorðri) og flugu upp á loptið til suðvestrs (útsuðrs). […] Öll voru þau smá, eins og venjuleg stjörnuhröp, nema eitt, það var allmikill eldhnöttr (vígahnöttr?) og lýsti mjög af, er hann þaut upp á loptið, en þar hvarf hann; eigi heyrðu þeir þyt eða bresti til þessara loptsjóna, en mjög hafði sjón þessi verið fögr.

Þarna var um að ræða loftsteinadrífu, sem kölluð er Leonítar, en það nafn kom til síðar. Í pistlinum, sem Páll Melsteð skrifaði, útskýrir hann fyrirbærið eftir bestu getu. Skýring hans er í meginatriðum hin sama og áður hafði komið fram í öðrum hluta greinar Björns Gunnlaugssonar um vígahnöttin mikla í október 1851. Þar segir Björn og hefur eftir kennslubók þeirra Pouillets og Müllers (2. hefti, bls. 608-09):

Menn geta varla lengur efast um að stjörnuhröp, vígahnettir og loptsteinar hafi cosmiskan uppruna, eða sjeu til orðnir, sem reykistjörnurnar, að þeir að líkindum sjeu himinlíkamir, sem fari í kring um sólina og detti niður á jörðina, þegar þeir komast inn í hennar aðdráttarsvið. […] Þegar menn gjöra ráð fyrir, að auk hinna óteljandi þess háttar kroppa, sem einstakir renna í kring um sólina, þá sjeu líka til skarar af þeim, sem gjöri hring i kring um sólina, og að flötur þessa hrings sneiði jarðarinnar ganghring á vissum stað, þá verður manni skiljanlegt hvernig standi á þeim stjörnuhröpum, er koma á vissum tímum ársins.

Skæðadrífa stjörnuhrapa yfir smábæ í Nýja Englandi hinn 13. nóvember 1833. Þarna var því um Leoníta að ræða. Ekki er ljóst hversu nákvæm myndin er, því hún var teiknuð 54 árum eftir atburðinn. Teiknarinn var Karl Jauslin.

Páll Melsted, 1866: Loptsjón.
Páll Melsted, 1867: Loptsjón-framhald.
Björn Gunnlaugsson, 1852: Um loptsjón, er sást á nœstliðnum vetri, þann 26. Octobris-1. hluti, 2. hluti, 3. hluti.
J. Müller, 1845: Pouillet's Lehrbuch der Physik und Meteorologie, Zweiter Band.

Hvorki Björn né Páll minnast einu orði á samband loftsteinadrífa og halastjarna. Ekki er heldur við því að búast, því þótt hugmyndir um slík tengsl hafi verið til umræðu meðal stjörnufræðinga allt frá því á fjórða áratugnum, var það ekki fyrr en árið 1866, sem mönnum tókst í fyrsta sinn að sýna fram á þau væru til staðar.

Í greinum, sem birtust á árunum 1866-67, sýndi G. Schiaparelli fram á, að Persítarnir ættu ættir að rekja til Swift-Tuttle halastjörnunnar. Árið 1867 færði C. F. W.Peters svo fram sterk rök fyrir því að Tempel-Tuttle halastjarnan væri móðir Leónítanna og um svipað leyti sýndi E. Weiss fram á að hið sama ætti við, annars vegar um Thatcher halastjörnuna og Lýríta og hins vegar um Biela halastjörnuna og Andrómedíta (Biela-stjarnan var þá reyndar horfin).

Í grein sinni um halastjörnur og stjörnuhröp frá árinu 1883 lýsir Þorvaldur Thoroddsen þessum ættartengslum svo:

Er það ætlun manna, að halastjörnur og stjörnuhröp standi í nánu sambandi hvort við annað. Schiaparelli og aðrir náttúrufræðingar eru því á eitt sáttir með það, að þegar halastjarna heldur braut sína, skilist frá henni sí og æ eintómar smáagnir, er verða eptir á brautinni, en fara sama hring og móðir þeirra; þetta sést af því, að brautirnar eru sameiginlegar fyrir stjörnuhröpin og halastjörnurnar. Þegar halastjörnur eyðast, er mjög líklegt að þær verði að eintómum smáögnum, og svo hefir efalaust verið með Biela's stjörnu.

Þorvaldur Thoroddsen, 1883: Halastjörnur og stjörnuhröp.
I. W. Williams, 2011: The origin and evolution of meteor showers and meteoroid streams. Ágætis söguyfirlit.
Þorsteinn Sæmundsson, 2017: Loftsteinar.
D. W. Hughes, 1995: The Perseid Meteor Shower.

Nokkrar íslenskar greinar um svipað efni:

Þorvaldur Thoroddsen, 1886: (Stjörnuhröp.) Þarna voru Andrómedítar á ferð.
Páll Bjarnason, 1934: Stjörnuhröpin í Vestmannaeyjum. Þessi loftsteinadrífa heitir Drakonítar.
Árni Friðriksson, 1934: Um stjörnuhröp. Þýdd í framhaldi af grein Páls.
Þorsteinn Sæmundsson, 2008: Óvenjulegur vígahnöttur yfir Íslandi.

◊ Wells halastjarnan 1882:

Ekki má rugla Wells-stjörnunni saman við halastjörnuna miklu árið 1882, sem ekki virðist hafa sést hér á landi. Reyndar var Wells-stjarnan björtust í júnímánuði og hefur því að öllum líkindum ekki heldur sést hér heima. Hins vegar er til skemmtileg lýsing á stjörnunni, sem birtist í Ísafold í júlí þetta ár. Þar segir meðal annars:

Á leiðinni milli Orkneyja og Færeyja sáum vjer farþegjar með póstskipinu „Valdemar“ stjörnuna með beru auga, oss til mikils gamans; þetta var kvöldið 2. júní kl. [11:30]; veður var gott, heiður himinn og loptið bjart af dagsbrún í norðri og vestri, eigi að síður sást stjarnan nálægt hánorðri, skammt frá sólunni, spölkorn fyrir ofan hafsbrúnina. Hún var silfurbjört að lit — ekki rauðleit — og á stærð við stjörnu í öðrum flokki; meðal annars var það merkilegt, að halinn, sem var talsvert langur, stóð lóðrjett upp, en ekki aptur af henni, eins og á halastjörnu þeirri, er sást hjer á landi árið 1858.

Tr. G., 1882: Ný halastjarna.
W. W. Payne, 1883: The Comets of 1882.

Framhaldsfærslur:

Halastjörnur fyrr og nú - 3. Tuttugasta öld.
Halastjörnur fyrr og nú - 4. Upphaf tuttugustu og fyrstu aldar (með lista yfir ýmsar aðrar gagnlegar vefsíður og ritsmíðar).

Viðbót 1 (16. nóv. 2018): Í gær barst mér eftirfarandi skeyti frá Trausta Jónssyni veðurfræðingi: „Rakst á þetta í dagbók Jóns Jónssonar á Möðrufelli – í lok ársins 1811. Handritið er númer íbr84 8vo og myndin af síðu 359 (í myndgerð handritsins). Ég sá að Jón var búinn að geta um halastjörnu í september.“ Með skeytinu fylgdi þessi mynd:

Lýsing Jóns lærða á braut halastjörnnnar 1811 á hvelfingunni á tímabilinu 7. nóvember til 12. desember 1811. Til viðmiðunar á teikningunni eru stjörnurnar Vega í Hörpunni og Altair í Erninum.

Til samanburðar má benda á ítarlegri umfjöllun um brautina hjá R. Stoyan, 2015: Atlas of Great Comets, bls. 110-114. Eftirfarandi teikning er á bls. 111:

Birt í Átjánda öldin, Eðlisfræði, Nítjánda öld, Stærðfræði, Stjörnufræði

Halastjörnur fyrr og nú - 3. Tuttugasta öld

Posted on: 19/09/2018 by Einar H. Guðmundsson

Þessi færsla er sú þriðja af fjórum og framhald af tveimur fyrri færslum: Halastjörnur fyrr og nú - 1. Frá miðöldum til loka sautjándu aldar og Halastjörnur fyrr og nú - 2. Átjánda og nítjánda öld.

Halastjörnur í upphafi tuttugustu aldar

Í lok janúar árið 1910 sáu nokkrir Reykvíkingar halastjörnu lágt á himni í útsuðri og töldu að þar væri komin hina fræga Halley-stjarna, sem menn höfðu haft fréttir af úr dagblöðum og tímaritum. Svo reyndist þó ekki vera, heldur var þarna á ferðinni óvæntur gestur, hin svokallaða janúarhalastjarna 1910:

Björn M. Ólsen, 5. feb 1910: Halastjarnan.
Björn M. Ólsen, 10. feb. 1910: Halastjarnan.
Ingólfur, 18. feb. 1910: Halastjarnan.

Janúarhalastjarnan 1910. Ljósmynd frá Lowell athugunarstöðinni í Flagstaff í Arizona.

Eftir að menn höfðu náð sér eftir mestu undrunina, var tiltölulega lítið fjallað um þessa merku halastjörnu hér á landi. Allir voru að bíða komu Halley-stjörnunnar á vormánuðum.

◊ Halley halastjarnan 1910:

Ég hef ekki enn fundið neinar áreiðanlegar heimildir um það, að halastjarna Halleys hafi sést á Íslandi vorið 1910. Á norðurslóðum voru skilyrði til þess að koma auga á stjörnuna fremur óhagstæð og hér á landi var sennilega allt of bjart til þess að hún sæist.

Mikið var þó fjallað um Halley-stjörnuna í íslenskum blöðum. Strax haustið 1909 var farið að undirbúa almenning fyrir komu gestsins:

Ísafold, 4. sept. 1909: Halastjarna í heimsókn.
Þjóðólfur, 1. okt. 1909: Halastjarna.

Braut Halley halastjörnunnar 1910. Myndin birtist í grein í heimilisblaðinu Frækorni í nóvember 1909. Hún er greinilega tekin úr dönsku blaði.

Frækorn, 22. nóv. 1909: Halley's halastjarna.
Lögberg, 2. des. 1909: Um halastjörnur + Halastjarna Halley's.
Lögrétta 16. feb. 1910: Halley's halastjarna.

Um vorið komu tveir Þjóðverjar til landsins og var megintilgangur ferðarinnar að kanna hugsanleg segul- og rafhrif frá halastjörnunni. Engin slík hrif fundust:

Ísafold, 20. apríl 1910: Halastjarna Halleys. Þýsk rannsóknarferð til Íslands.
Vestri, 30. apríl 1910: Halastjarnan.
Leó Kristjánsson, 1985-88: Þrjár greinar um norðurljósaleiðangra til Íslands á árunum 1883-1910 (sjá tvær síðustu síðurnar).

Að erlendri fyrirmynd lögðu íslensk blöð áherslu á, að lítil sem engin hætta væri af halastjörnunni, en áætlað hafði verið að jörðin gæti lent í hala hennar 18. eða 19. maí. Það sem einkum mun hafa hrætt menn, var þrálátur orðrómur þess efnis, að halinn væri fullur af bráðdrepandi blásýrugasi:

Ísafold, 4. maí 1910: Halastjarnan. Algjörlega hættulaus jarðarbúum.
Lögrétta, 4. maí 1910: Halleys halastjarnan.
Reykjavík, 7. maí 1910: Halastjarnan nálgast jörðina + Halastjörnu-hræðsla + Harðindin og halastjarnan.
Ingólfur, 9. maí 1910: Halastjörnuhræðsla.
Fjallkonan, 11. maí 1910: Halastjarnan.
Helgi Pjeturss, 14. maí 1910: Halastjörnudagar.
Frækorn, 18. maí 1910: Stjörnur.

Myndin sýnir halastjörnu Halleys yfir bænum Gary í Indiana, 20. maí 1910.

Eins og flestir stjarnvísindamenn höfðu sagt fyrir, urðu jarðarbúar ekki fyrir neinum beinum áföllum af völdum halastjörnu í þetta sinn:

Þjóðólfur, 20. maí 1910: Halastjörnudagarnir.
Ísafold, 21. maí 1910: Halastjarnan.
Vestri, 21.maí 1910: Halley's halastjarnan.

Þetta sérkennilega uppistand í maí 1910 fékk fljótlega sinn fasta sess í menningarsögunni og er oft til þess vitnað:

E. E. Barnard, 1914: Visual Observations of Halley's Comet in 1910.
Ýmsar skopmyndir: The Earth will pass through the Comets Tail.
The Guardian, 20. des. 2012: Apocalypse postponed: how Earth survived Halley's comet in 1910.
Stefán Pálsson, 22. feb. 2016: Morgundagurinn kemur aldrei.

Almennt um halastjörnu Halleys og heimsóknina 1910:

J. C. Dean, 1908: The Story of Halley's Comet.
R. E. Wilson, 1910: The Story of Halley and his Comet.
G. W. Kronk: 1P/Halley.

Tveir íslenskir stjarnvísindamenn í Bandaríkjunum á 20. öld

Margir íslenskir raunvísindamenn störfuðu í Bandaríkjunum á tuttugustu öld, sumir alla starfsævina, aðrir aðeins tímabundið. Í þessum hópi voru nokkrir stjarnvísindamenn, þar á meðal tveir sem hér verður sérstaklega rætt um, þeir Sturla Einarsson (1879-1974) og Gísli Hlöðver Pálsson (f. 1943). Ástæðan fyrir valinu er sú, að þeir lögðu báðir til sinn skerf í rannsóknum á halastjörnum, þótt með ólíkum hætti væri.

Sturla Einarsson

Um þessar mundir er í vinnslu sérstök færsla um Sturlu og störf hans og því verður aðeins minnst á örfá atriði hér.

Sturla fæddist í Skagfirði árið 1879, sonur hjónanna Jóhanns Einarssonar og Elínar Benónýsdóttur. Fjögra ára gamall fluttist hann alfarinn til Bandaríkjanna með foreldrum sínum og flokkast því samkvæmt hefð sem Vestur-Íslendingur.

Sturla lauk doktorsprófi í stjörnufræði frá Kaliforníuháskóla í Berkeley árið 1913 með ritgerð um brautir Trójusmástirna. Hann starfaði síðan við skólann allan sinn starfsaldur og varð prófessor í stjörnufræði 1918.

Í akademískum störfum sínum lagði Sturla mesta áherslu á kennslu og stjórnunarstörf, en á námsárunum stundaði hann öflugar rannsóknir við útreikninga á brautum nýuppgötvaðra halastjarna. Alls munu hafa birst eftir hann niðurstöður um brautir 16 slíkra stjarna (ekki þó halastjörnu Halleys):

Sturla Einarsson: Greinar 1906-1935.

Til vinstri má sjá prófessor Sturla Einarsson við einn af sjónaukunum í Berkeley árið 1944 - Til hægri er mynd af Morehouse halastjörnunni 1908. Sturla gerði tvær tilraunir til að ákvarða braut hennar, fyrst 6. sept. 1908 og aftur 22. sept. 1908.

Frekari upplýsingar um störf og persónu Sturlu eru að finna í eftirfarandi minningargrein eftir þrjá fyrrum stúdenta hans og samstarfsmenn:

H. F. Weaver, L. E. Cunningham og C. D. Shane, 1980: Sturla Einarsson.

Gísli Hlöðver Pálsson (Jack G. Hills)

Foreldrar Keflvíkingsins Gísla Hlöðvers voru þau Kristín Gísladóttir og Páll S. Pálsson. Árið 1949 fluttist hann til Bandaríkjanna með móður sinni, þá sex ára gamall. Í hinu nýja landi tók hann upp ættarnafn stjúpföðurs síns og nefndist eftir það Jack Gilbert Hills.

Gísli Hlöðver/Hills vakti snemma athygli fyrir framúrskarandi hæfileika á sviði raunvísinda, einkum þó stjörnufræði og eðlisfræði, eins og sjá má á þessum íslenska fréttapistli:

Morgunblaðið, 1. mars 1962: Menn og málefni.

Árið 1969 lauk Hills doktorsprófi í stjarneðlisfræði frá Michigaháskóla með ritgerð um uppruna og þróun sólkerfisins. Þetta verk hans vakti talsverða athygli:

Timinn, 2. apríl 1970: Ungur Keflvíkingur hlýtur viðurkenningu í Bandaríkjunum sem vísindamaður.
Jack G. Hills, 1970: Dynamic Relaxation of Plaetary Systems and Bode's Law.
Jack G. Hills, 1970: The Formation of the Terrestrial Planets.

Að námi loknu vann Hills áfram að rannsóknum í stjarneðlisfræði við Michiganháskóla og fleiri skóla. Árið 1981 þáði hann svo stöðu sem stjarneðlisfræðingur við Los Alamos Rannsóknarstofnunina í Nýju Mexíkó.

Prófessor Jack G. Hills á skrifstofu sinni í stjarneðlisfræðideild ríkisháskólans í Michigan árið 1979.

Jack Hills er sérfræðingur í útreikninum á hreyfingu himintungla, sviði sem kalla mætti stjörnuaflfræði á íslensku, og þar hefur hann gert ýmsar mikilvægar uppgötvanir. Fyrir utan áðurnefndar niðurstöður um reikistjörnukerfi, færði hann meðal annars rök fyrir því árið 1981, að flesta halastjörnukjarna sé að finna, ekki í hinu fjarlæga Oort-skýi, heldur í skífulaga svæði í plani sólkerfisins fyrir utan svokallað Kuiper-belti. Þessi skífa er nú við hann kennd og kölluð Hills-skýið, en stundum er einnig talað um innra Oort-skýið.

J. G. Hills, 1981: Comet showers and the steady-state infall of comets from the Oort cloud.

Á þessari skýringarmynd er stjörnukerfið, sem við köllum venjulega sólkerfið okkar, í miðjunni. Þar fyrir utan er skífulaga Kuiper-beltið (litað ljósblátt). Skífan fyrir utan Kuiper-beltið er Hills-beltið. Hið kúlulaga Oort-ský umlykur svo allt saman.

Á níunda og tíunda áratugnum vann Hills meðal annars að rannsóknum á hreyfingum smástirna og halastjarna í sólkerfinu og áhrifum hugsanlegra árekstra slíkra fyrirbæra við jörðina:

J. G. Hills og M. P. Goda, 1993: The fragmentation of small asteroids in the atmosphere.
J. G. Hills og C. L. Mader, 1997: Tsunami Produced by the Impact of Small Asteroids.
J. G. Hills og M. P. Goda, 1999: Damage from comet-asteroid impacts with Earth.
Morgunblaðið, 1998 (viðtal við Hills): Eins og þruma úr heiðskíru lofti.
Kvikmyndin Deep Impact frá 1998.

Árið 2005 fannst sólstjarna, sem ferðaðist með ofsahraða í gegnum Vetrarbrautina. Fljótlega kom í ljós, að Hills hafði spáð fyrir um tilvist slíkra stjarna sautján árum áður:

Jack G. Hills, 1988: Hyper-velocity and tidal stars from binaries disrupted by a massive Galactic black hole.
Wikipedia: Hypervelocity stars.
Lifandi vísindi, 2010: Stjörnur flýja frá útskýringum fræðimanna.
BBC, 2015: Hypervelocity stars wander cosmos.

Hills hefur unnið að mörgum öðrum áhugaverðum verkefnum á sviði stjörnuaflfræði. Eftirfarandi listi gefur góða mynd af helstu viðfangsefnum hans:

Jack G. Hills: Greinar frá og með 1970.

Meira um halastjörnur á tuttugustu öld

Áður hefur verið minnst á nokkrar 20. aldar halastjörnur, til dæmis janúarstjörnuna 1910 og Halley-stjörnuna, sem kom í heimsókn skömmu síðar. Einnig ýmsar halastjörnur, sem Sturla Einarsson reiknaði brautir fyrir á árunum 1906 til 1929. Hér á eftir verða hins vegar taldar upp aðrar helstu halastjörnur tuttugustu aldar og þá einkum þær, sem vöktu sérstaka athygli hér á landi, annað hvort vegna birtu og fegurðar eða af öðrum ástæðum.

Tímabilið frá 1900 til 1950

◊ Atburðurinn í Tunguska árið 1908:

Lesbók Morgunblaðsins, 1960: Sprengingin mikla í Síberíu.
J. Baxter, 1977: Með blindandi leiftri og ægilegum gný.
Gunnlaugur Björnsson, 1999: Hvað gerðist í Tunguska?

◊ Pons-Winnecke halastjarnan 1921:

Sturla Einarsson og fleiri, 1921: Elements and ephemeris of Comet B 1921 (Pons-Winnecke).
Morgunblaðið, maí 1921: Árekstur á halastjörnu?
Morgunblaðið, júní 1921: Pons-Winnecke halastjarnan.
Lesbók Morgunblaðsins, okt. 1927: Halastjörnur og hjátrú í sambandi við þær.
G. W. Kronk: 7P/Pons-Winnecke.

◊ Steinþór Sigursson og Comas Solà halastjarnan 1926:

Á þriðja áratug tuttugustu aldar lagði Reykvíkingurinn Steinþór Sigurðsson stund á stjörnufræði við Háskólann í Kaupmannahöfn. Þar naut hann leiðsagnar Elis Strömgren, eins fremsta sérfræðings heims á þeim tíma í útreikningum á brautum halastjarna og smástirna.

Elis Strömgren og Steinþór Sigurðsson.

Steinþór lauk magisterprófi í stjörnufræði árið 1929 með ritgerð um nýja útreikninga á brautum svokallaðra Trójusmástirna. (Það er skemmtileg tilviljun, að sextán árum áður hafði Sturla Einarsson fjallað um svipað efni í doktorsritgerð sinni.)

Steinþór Sigurðsson, 1929 (birt 1933): Über die Bewegung des Planeten der Jupitergruppe 588 Achilles in der Zeit von 1906 bis 1929.

Á námsárunum stundaði Steinþór meðal annars athuganir á breytistjörnum og stjörnumyrkvum, en jafnframt birti hann skemmtileg grein um halastjörnuna Comas Solà:

G. W. Kronk: 32P/Comas Solá.
Steinþór Sigurðsson, 1927: Komet Comas Solà (1926 f) - Greinin í heild sinni:

Rúmsjármynd (sjá einnig hér) af braut halastjörnunnar Comas Solà 1926. Grein Steinþórs Sigurðssonar í Nordisk Astronomisk Tidsskrift, 8, 1927, bls. 77.

◊ Giacobini-Zinner halastjarnan og Drakonítar árin 1933 og 1946:

Morgunblaðið, október 1933: Halastjarna rakst á jörðina hinn 9.október.
Morgunblaðið, október 1946: Óteljandi vígahnettir sjást á Norður- og Austurlandi
Alþýðublaðið, október 1946: Halastjarna sást á Kópaskeri.
D. J. Asher og D. I. Steel, 2011: Draconid meteor storms.
G. W. Kronk: 21P/Giacobini-Zinner.

Tímabilið 1950-1970

◊ Tvær greinar um halastjörnur:

R. A. Lyttleton, 1957: Geislabrandar himinhvelsins.
Lesbók Morgunblaðsins, 1960: Flökkuljós himingeimsins: Halastjörnur.

◊ Arend-Roland halastjarnan 1956:

Fréttir af þessari björtu og sérlega fallegu halastjörnu bárust snemma til landsins:

Þjóðviljinn, 1. febrúar 1957: Halastjarna mun birtast á föstudaginn langa.
Alþýðublaðið, 4. apríl 1957: Halastjarna á leið til jarðar. Með viðtali við Trausta Einarsson stjörnufræðing.

Þýsk ljósmynd af Arend-Roland halastjörnunni að kvöldi 23. apríl 1957. Takið eftir daufa „andhalanum“ sem gengur fram úr stjörnunni.

Vísir, 23. apríl 1957: Arend-Roland halastjarnan sást vel í gærkvöldi.
Morgunblaðið, 24. apríl 1957: Þúsundir bæjarbúa horfðu á halastjörnu í fyrrakvöld.
Morgunblaðið, 24. apríl 1957: Halastjarnan er í 82 milljón km fjarlægð.
Morgunblaðið, 24. apríl 1957: Halastjörnur og heimsendir.
Þjóðviljinn, 24. apríl 1957: Gesturinn sem sýnir sig á milljón ára fresti.
Alþýðublaðið, 24. apríl 1957: Halastjarnan er sjáanleg berum augum.
Tíminn, 24. apríl 1957: Halastjarnan Arend Roland sést nú gerla hverja heiðskíra nótt.
R. Brahde og K. Brekke, 1957: On the secondary tail of comet Arend-Roland 1956 h.
G. W. Kronk: C/1956 R1 (Arend-Roland).

◊ Ikeya-Seki halastjarnan 1965:

Þetta mun vera ein bjartasta halastjarna, sem um getur í sögu stjörnufræðinnar. Hún var hins vegar mjög sunnarlega á hvelfingunni og af stuttum fréttapistlum í íslenskum blöðum má ráða, að ekki hafi til hennar sést hér á landi.

G. W. Kronk: C/1965 S1 (Ikeya-Seki).

◊ Bennett halastjarnan 1969:

Alþýðublaðið, 31. mars 1970: Vaknið í nótt kl. 3!
Morgunblaðið, 1. apríl 1970: Halastjarna á austurhimni.
Vísir, 2. apríl 1970: „Fjölmargir héldu Bennett vera aprílgabb“.
M. J. Hendrie, 1999: Comet Bennett 1969i.
G. W. Kronk: C/1969 Y1 (Bennett).

Tímabilið 1970-1990

◊ Halastjarna Múmínálfanna 1971:

Hin merka ævintýrabók Halastjarnan eftir Tove Jansson kom í íslenskri þýðingu 1971 og var endurútgefin 2010. Næsta útgáfa kemur því sennilega á markað 2049.

◊ Kohoutek halastjarnan 1973:

Tíminn, 6. júní 1973: Halastjarna aldarinnar: 50 sinnum bjartari en sú, sem mestan ótta vakti 1910.
Þjóðviljinn, 20. okt. 1973: Hvað boðar halastjarnan Kohoutek?
Morgunblaðið, 7. nóv. 1973: Halastjarna að koma.
Vísir, 13. des. 1973: Halastjarna til sölu.
Morgunblaðið, 3. jan. 1974: Halastjarnan Kohoutek.
Vísir, 4. jan. 1974: Bóndi smíðaði sinn eigin stjörnukíki.
Björn Rúriksson, 5.jan. 1974: Smástirni og halastjörnur.
Alþýðublaðið, 8. jan. 1974: Kohoutek er komin á suðvesturhimininn.
Morgunblaðið, 8.janúar: Kokoutek naumast neitt sjónarspil.
Tíminn, 10. jan. 1974: Kohoutek sást í gær.
Tíminn, 11. jan. 1974: Enn hefur ekki verið svo heiðskírt á kvöldin.
T. Dickinson, 2013: The Comet Kohoutek Fiasco.

◊ West halastjarnan 1975:

Morgunblaðið, 6. mars 1976: Björt halastjarna á að sjást hér á landi næstu morgna.
Morgunblaðið, 7. mars 1976: Halastjarnan sást frá Reykjavík.
Tíminn, 9. mars 1776: Halastjarnan sést greinilega þessa viku, ef heiðskírt er.
Þorsteinn Sæmundsson, 1976: Halastjarna á morgunhimni.
G. W. Kronk: C/1975 V1 (West).

◊ Halley halastjarnan 1986:

Farið var að fjalla um þessa heimsókn Halley-stjörnunnar í íslenskum blöðum, löngu áður en hún sást fyrst hér á landi:

Tíminn, 4.júlí 1982: Ógn og skelfing!
Morgunblaðið, 9. júní 1985: Halastjörnukapphlaup er hafið í geimnum.
Vísir, 20. júní 1985: Geimskipafloti á loft til móts við Halley.

Ein af myndum Giotto geimfarsins af kjarna og hjúpi Halley-stjörnunnar árið 1986. Mynd: ESA/MPAE Lindau.

Morgunblaðið, 15. nóvember 1985: Halastjarna Halleys á himni.
Þorsteinn Sæmundsson (viðtal), 17. nóv. 1985: Halastjarnan Halley sést greinilegast frá Íslandi í janúar.
Þorsteinn Sæmundsson, 10. des. 1985: Hvar er Halley-halastjarnan?
Þjóðviljinn, 10. des. 1985: Grætt á stjörnufræðinni.
Alþýðublaðið, 13.des. 1985: Halastjarna Halleys.
Þjóðviljinn, 7. jan. 1986: Halastjarnan sýnileg Íslendingum.
Morgunblaðið, 12. mars 1986: Halastjarnan með fastan kjarna.
Lesbók Morgunblaðsins, 15. mars 1986: Halley í heimsókn.
Tíminn, 6. apríl 1986: Halastjarnan Halley heimsótt.

Almennt um halastjörnu Halleys og heimsóknina 1886:

G. W. Kronk: 1P/Halley.
R. L. Newburn og D. K. Yeomans, 1982: Halley’s comet.

Tímabilið 1990-2000

◊ Swift-Tuttle halastjarnan 1992:

Um það leyti sem fyrst sjást til halastjörnunnar, haustið 1992, fór af stað orðrómur þess efnis, að hún myndi síðar lenda í árekstri við jörðina, nánar tiltekið 14. ágúst árið 2126. Þrátt fyrir að orðróminn mætti rekja til stjörnufræðinga, kom fljótlega í ljós að líkurnar á slíkum árekstri voru til muna minni en upphaflega var talið:

Vísir, 26. okt. 1992: Allt jarðlíf þurkast út.
Morgunblaðið, 8. nóv. 1992: Skellur halastjarna á jörðinni árið 2126?
DV, 17. nóv.1992: Jarðlíf þurkast út.
Morgunblaðið, 10. jan. 1993: Swift-Tuttle í öruggri fjarlægð
K. Yau, D. Yeomans og P. Weissman, 1994: The past and future motion of Comet P/Swift-Tuttle.
E. Siegel, 2017: The comet that created the Perseids might bring an end to humanity.

Myndin sýnir Þorstein Sæmundsson stjörnufræðing horfa til himins í nóvember 1992. Þarna er hann sennilega að skyggnast eftir Swift-Tuttle halastjörnunni. Ljósmyndari: Ragnar Axelsson.

Þorsteinn Sæmundsson, 22. nóv. 1992 (viðtal): Undur og ógnir himingeimsins.
M. P. Mobberley, 1994: Swift-Tuttle: The 1992 apparition.
G. W. Kronk: 109P/Swift-Tuttle.

Í kjölfar Swift-Tuttle stjörnunnar bjuggust margir við, að Persítarnir yrðu mjög öflugir í ágúst 1993. Sú varð þó ekki raunin:

DV, 11. ágúst 1993: Enginn hefur séð ámóta ljósadýrð.
Morgunblaðið, 12. ágúst 1993: Eldglæringar á himni af völdum halastjörnu.
DV, 12. ágúst 1993: Aumasta ljósasýning á öldinni.
Morgunblaðið, 13. ágúst 1993: Jörðin fór um jaðar skýsins.

Svo merkilega vill til, að einmitt á þessum heimsóknartíma Swift-Tuttle stjörnunnar var mikil umræða í gangi um afdrif risaeðlanna og hvort aldauði þeirra gæti tengst árekstri halastjörnu eða loftsteins við jörðina:

Morgunblaðið, 10. júlí 1992: Nýfundinn gígur tengdur afdrifum risaeðlanna.
Morgunblaðið, 28. apríl 1992: Hvernig ber að afstýra árekstri stjörnu við jörðu.
Morgunblaðið, 17. okt. 1992: Hvað olli aldauða risaeðlanna?
Haraldur Sigurðsson, 1993: Halastjörnur og loftsteinar.

Árekstrar halastjarna og loftsteina við jörðina - Yfirlit:

S. Stephens, 1993: Cosmic Collisions.
Wikipedia: Impact event.
Gerrit L. Verschuur, 1997: Impact: The Threat of Comets and Asteroids.
Þorsteinn Sæmundsson, 2017: Loftsteinar.
Sjá einnig kaflann um Gísla Hlöðver Pálsson (Jack G. Hills) hér að framan.

◊ Shoemaker-Levy halastjarnan 1993:

Gunnlaugur Björnsson, 1993: Halastjarnan Shoemaker-Levy 9.
Gunnlaugur Björnsson, 1994, Árekstur aldarinnar.
DV, 8. febrúar 1994: Gífurleg orka leysist úr læðingi.
DV, 19. maí 1994: Orka á við allar kjarnasprengjur.
Ari Trausti Guðmundsson, 8. júlí 1994: Árekstur halastjörnu við Júpíter.
Morgunblaðið, 9. júlí 1994: Hlustað á árekstur við Júpíter. Hér er meðal annars minnnst á hinn fræga Levy skósmið.
Tíminn, 14. júlí 1994: Áreksturinn gætti þýtt vitundarbreytingu.
Timinn, 15. júlí 1994: Eins og milljón meðalstórar vetnissprengjur.
DV, 16. júlí 1994: Eldglæringarnar lýsa milljónir kílómetra.

Brotin úr Shoemaker-Levy stjörnunni skömmu áður en þau lentu á Júpíter, dagana 16. til 22. júlí 1994. Sjá nánar hér.

DV, 18. júlí 1994: Biðu eftir risahvelli á Júpíter í morgunsárið.
Morgunblaðið, 19. júlí 1994: Stærsta brotið rekst á Júpíter.
Timinn, 19. júlí 1994: Halastjarna rekst á Júpíter.
Morgunblaðið, 22. júlí 1994: Vísindaúrvinnslan tekur mörg ár.
Ari Trausti Guðmundsson, 23. sept. 1994: Júpíter hruflast.
Ari Trausti Guðmundsson, 11. nóvember 1994: Halastjörnur.
Gunnlaugur Björnsson, 1995: Geimflaugin Galíleó.
NASA (JPL): Comet Shoemaker-Levy Homepage.
G. W. Kronk: D/1993 F2 - Shoemaker-Levy 9.

◊ Hyakutake halastjarnan 1996:

Morgunblaðið, 14. feb. 1996: Halastjarna á himni í mars.
DV, 21. mars 1996: Sést með berum augum.
DV, 23. mars 1996: Halastjörnurnar frá árdögum sólkerfisins.
Tíminn, 23. mars 1996: Yrði meiriháttar slys ef halastjarna hitti jörðina.
Morgunblaðið, 26. mars 1996: Halastjarnan Hyakutake fór næst jörðu í gær. Með mynd eftir Snævarr Guðmundsosn.
DV, 19. jan. 1998: Margur er knár þótt hann sé smár.
G. W. Kronk: C/1996 B2 (Hyakutake).

◊ Hale-Bopp halastjarnan 1995:

Hale-Bopp er mér sérstaklega minnisstæð. Veturinn 1996-97 var ég gistiprófessor við Nordita í Kaupmannahöfn og bjó á þriðju hæð í fjölbýlishúsi við Blegdamsvej. Þrátt fyrir borgarljósin, gat ég fylgst með þressari glæsilegu halastjörnu út um stofugluggann hjá mér á hverju kvöldi, frá því um miðjan mars og og vel fram í apríl 1997.

Gunnlaugur Björnsson, 1997: Halastjarnan Hale-Bopp.
G. W. Kronk: C/1995 O1 (Hale-Bopp).

Halastjarnan Hale-Bopp yfir Esjunni að kvöldi 18. mars 1997. Ljós rykhalinn og blár jónahalinn sjást greinilega á myndinni. Fyrir neðan stjörnuna eru norðurljós. Ágúst H. Bjarnason verkfræðingur tók þessa fallegu mynd.

Morgunblaðið, 18. sept. 1996: Halastjarnan Hale-Bopp væntanleg.
Ari Trausti Guðmundsson, 15. feb. 1997: Það bólar á halastjörnu.
Morgunblaðið, 27. feb. 1997: Halastjarnan Hale-Bopp sést frá Íslandi. Með mynd eftir Snævarr Guðmundsson.
Morgunblaðið, 12. mars 1997: Mæla samsetningu Hale-Bopp.
DV, 17. mars 1997: Hale-Bopp birtist í Síberíu.
Morgunblaðið, 20. mars 1997: Halastjarnan gleður augað.
DV, 25. mars 1997: 200 milljón kílómetra frá jörðu.
Morgunblaðið, 2. apríl 1997: Trúðu því að geimskip myndi sækja þau.
Alþýðublaðið, 3. apríl 1997: Geimskip að baki halastjörnunni.
Morgunblaðið, 6. apríl 1997: Hale-Bopp næst sólu. Með mynd eftir Snævarr Guðmundsson.
Egill Egilsson, 6. apríl 1997: Hale-Bopp halastjarnan býr sig undir að kveðja.
DV, 25. ágúst 1997: Halastjörnurannsókn leysir gamlar gátur.

Framhaldsfærsla:

Halastjörnur fyrr og nú - 4. Upphaf tuttugustu og fyrstu aldar (með lista yfir ýmsar aðrar gagnlegar vefsíður og ritsmíðar).

Birt í Eðlisfræði, Stærðfræði, Stjörnufræði, Tuttugasta öldin

Halastjörnur fyrr og nú - 4. Upphaf tuttugustu og fyrstu aldar

Posted on: 19/09/2018 by Einar H. Guðmundsson

Þessi færsla er sú síðasta af fjórum og framhald af færslunni Halastjörnur í aldanna rás - 3. Tuttugasta öldin. Sú er aftur framhald af tveimur fyrri færslum: Halastjörnur í aldanna rás - 1. Frá miðöldum til loka sautjándu aldar og Halastjörnur í aldanna rás - 2. Átjánda og nítjánda öld.

Halastjörnur á tuttugustu og fyrstu öld

◊ Ikeya-Zhang halastjarnan 2002:

Þorsteinn Sæmundsson, mars-apríl 2002: Halastjarna á himni. Með mynd eftir Snævarr Guðmundsson.
mbl.is, 19. mars 2002: Halastjarnan Ikeya-Zang á ferð á vesturhimninum.
Morgunblaðið, 21. mars 2002: Halastjarna verður sýnileg á næstu vikum.
G. W. Kronk: 153P/Ikeya-Zhang.

◊ Machholz halastjarnan 2004:

Þorsteinn Sæmundsson, jan. 2005: Halastjarna á himni. Með mynd eftir Snævarr Guðmundsson.

◊ Geimfarið Deep Impact og áreksturinn við Tempel 1 halastjörnuna árið 2005:

Morgunblaðið, 12. jan. 2005: Skyggnst inn í halastjörnu í fyrsta skipti.
Fréttablaðið, 22. júní 2005: Einstakur atburður í mannkynssögunni.
Fréttablaðið, 29. júní 2005: Fylgjast með árekstri halastjörnu og geimfars.
Fréttablaðið, 30. júní 2005: Hópur Íslendinga fylgist með á Hawai.

Íslenski hópurinn sem fór til Hawaii. Snævarr Guðmundsson er lengst til vinstri, Sævar Helgi Bragason er þriðji frá vinstri og Sverrir Guðmundsson er lengst til hægri. Ljósmynd úr Morgunblaðinu 7. júlí 2005.

Sverrir Guðmundsson og Sævar Helgi Bragason, 3. júlí 2005: Stefnumót við halastjörnu.
Morgunblaðið, 5. júlí 2005: Velheppnaður árekstur við Tempel 1.
Fréttablaðið, 5. júlí 2005: Getur skýrt uppruna sólkerfisins.
Morgunblaðið, 7. júlí 2005: Náðu myndum fyrst Evrópubúa.
Stjörnufræðivefurinn: Deep Impact og árekstur við Tempel 1.
NASA: Deep Impact (EPOXI).
G. W. Kronk: 9P/Tempel 1.

◊ SWAN halastjarnan 2006:

Þorsteinn Sæmundsson, okt.-nóv. 2006: Halastjarna á himni.
G. W. Kronk: C/2006 M4 (SWAN).

◊ McNaught halastjarnan 2006:

Þorsteinn Sæmundsson, jan. 2007: Björt halastjarna á himni. Myndir eftir Þorstein Sæmundsson, Pálma Ingólfsson og Snævarr Guðmundsson.
mbl.is, 9. jan. 2007: McNaught-halastjarnan björt á himni.
Morgunblaðið, 10. jan. 2007: Björt halastjarna á suðurhimni.

G. W. Kronk: C/2006 P1 (McNaught).
Náttúrufræðingurinn, 2009: Halastjörnur.

◊ Holmes halastjarnan 2007:

Þorsteinn Sæmundsson, okt.-des. 2007: Óvenjuleg halastjarna. Myndir eftir Snævarr Guðmundsson.
visir.is, 6. nóv. 2007: Óvenjuleg halastjarna sést með berum augum.
mbl.is, 16. nóv. 2007: Halastjarna orðin umfangsmeiri en sólin.
G. W. Kronk: 17P/Holmes.

◊ PANSTARRS halastjarnan 2011:

Stjörnufræðivefurinn: Halastjarnan PANSTARRS.
visir.is, 5. mars 2013: Íslendingar á fremsta bekk þegar halastjarna skýst yfir himininn.
mbl.is, 10. mars 2013: Halastjarna á himni í næstu viku.
Morgunblaðið, 12. mars 2013: Halastjarna sýnileg í mars.
G. W. Kronk: C/2011 L4 (PANSTARRS).

◊ ISON halastjarnan 2012:

Þorsteinn Sæmundsson, nóv.-des. 2013: Halastjörnur á himni.
Stjörnufræðivefurinn: Halastjarnan ISON.
Morgunblaðið, 23. nóv. 2013: Vona að halastjarnan ISON sjáist frá Íslandi:
Fréttablaðið, 26. nóv. 2013: : Örlög halastjörnu ráðast fljótt.
G. W. Kronk: C/2012 S1 (ISON).

◊ Lovejoy halastjarnan 2013:

Þorsteinn Sæmundsson, nóv.-des. 2013: Halastjörnur á himni.
G. W. Kronk: C/2013 R1 (Lovejoy).

◊ Geimfarið Rosetta og lending farsins Philae á halastjörnunni Churyumov–Gerasimenko árið 2014:

Morgunblaðið, 21. jan. 2014: Rosetta til móts við halastjörnu.
Fréttablaðið, 21. jan. 2014: Eltir halastjörnuna.
Morgunblaðið, 23. maí 2014: Tókst að hægja á Rosettu.
Morgunblaðið, 6. ágúst 2014: Á braut um halastjörnu.

Svona leit halastjarnan Churyumov–Gerasimenko út séð frá Rosettu, 7. júlí 2015.

Fréttablaðið, 7. ágúst 2014: Farsælt stefnumót í geimnum.
DV, 8. ágúst 2014: Komast nær kjarna lífsins.
Morgunblaðið, 11. nóv. 2014: Ein tvísýnasta lending í sögu geimferða reynd.
Morgunblaðið, 13. nóv. 2014: Allir í skýjunum yfir lendingunni.
Fréttablaðið, 13. nóv. 2014: Fyrsta lendingin á halastjörnu tókst vel.

Philae á yfirborði halastjörnunnar.

Fréttablaðið, 14. nóv. 2014: Stöðugt á yfirborði.
Morgunblaðið, 15. nóv. 2014: Krossleggja fingur fyrir Philae.
Fréttablaðið, 15. júní 2015: Halló jörð, heyrir þú í mér?
Fréttablaðið, 21. júlí 2015: Philae þagnar enn og aftur.
mbl.is, 23. ágúst 2015: Rosetta fangaði ímyndunaraflið.
mil.is, 30. sept. 2016: Kveðja Rosettu með sökknuði.

◊ Lovejoy halastjarnan 2014:

Stjörnufræðivefurinn: Sjáðu halastjörnuna Lovejoy á himninum.
mbl.is, 9. jan. 2015: Hægt að sjá halastjörnuna Lovejoy frá Íslandi.
mil.is, 12. jan. 2015: Fyrsta myndin af Lovejoy.
EarthSky, 15. jan. 2015: How to see comet Lovejoy in January 2015, plus best photos.

Gagnlegar vefsíður fyrir halastjörnuvini

In-The-Sky.org: Comets.
The Sky Live: Comets.
Comet Watch: Upcoming Bright Comets. Hér má finna upplýsingar um halastjörnur frá og með 2015. Einnig er hægt að fylgjast með komu nýrra gesta.
Catalogue of comet discoveries.
Stjörnufræðivefurinn. Með innri leitarvél.
ESO-Ísland: Fréttir. Með innri leitarvél.
Google. Allsherjar leitarvél.

Garry W. Kronk: Cometography.
JPL Small-Body Database Browser. Slá inn nafn halastjörnu í „Search“.
Halastjörnuskrá: NASA PDS: Comet Catalog.
Brightest comets in the 21th century.
Sky and Telescope: The Greatest Comets of the Past Century.
The Bright-Comet Chronicles.

Wikipedia: Comet.
Wikipedia: Historical comet observations in China.
Wikipedia: Observational history of comets.
BBC-myndband: The Comet’s Tale.

Yfirlit og saga - Nokkrar áhugaverðar ritsmíðar

(Fullur vefaðgangur er aðeins að ritum merktum með *)

*S. Lubieniecki, 1668: Theatrum cometicum.
*A. G. Pingre, 1783: Cométographie ou traité historique et théorique des comètes. Tome Premier.
*A. G. Pingre, 1784: Cométographie ou traité historique et théorique des comètes: Tome Second.
*F. Arago, 1833: The comet, scientific notices of comets in general, and in particular of the comet of 1832.
*A. Guillermin, 1877: The World of Comets.
*C. D. Hellman, 1944: The Comet of 1577: It's Place in the History of Astronomy. Gefur gott yfirlit yfir sögu athugana og hugmynda um halastjörnur til og með 1577.
*A. A. Barrett, 1978: Observations of Comets in Greek and Roman Sources Before A.D. 410.
J. L. Jervis, 1985: Cometary Theory in Fifteenth-Century Europe.
*C. Sagan og A. Druyan, 1985: Comet.
D. K. Yeomans, 1991: Comets: A Chronological History of Observation, Science, Myth, and Folklore.
S. J. Schechner, 1999: Comets, Popular Culture, and the Birth of Modern Cosmology.
R. J. M. Olson og J. M. Pasachoff, 1999: Fire in the Sky: Comets and Meteors, the Decisive Centuries, in British Art and Science.
T. Heidarzadeh, 2003: A History of Physical Theories of Comets, From Aristotle to Whipple.
*M. C. Festou, H. U. Keller og H. A. Weaver, 2004: A Brief Conceptual History of Cometary Science. Inngangur að ritinu Comets II.

Fyrir lengra komna:

*G. W. Kronk, 1984: Comets: A Descriptive Catalog.
G. W. Kronk, 1999: Cometography: A Catalog of Comets, Volume 1: Ancient-1799.
G. W. Kronk, 2003: Cometography: A Catalog of Comets, Volume 2: 1800-1899.
G. W. Kronk, 2007: Cometography: A Catalog of Comets, Volume 3: 1900-1932.
G. W. Kronk, 2008: Cometography: A Catalog of Comets, Volume 4: 1933–1959.
G. W. Kronk og M. Meyer, 2010: Cometography: A Catalog of Comets, Volume 5: 1960-1982.
G. W. Kronk, M. Meyer og D. A. J. Seargent, 2017: Cometography: A Catalog of Comets, Volume 6: 1983-1993.

Birt í Eðlisfræði, Stærðfræði, Stjörnufræði, Tuttugasta og fyrsta öldin

Halastjarnan mikla árið 1858 - Mælingar og hughrif í upphafi nýrra tíma í stjörnufræði

Posted on: 24/06/2018 by Einar H. Guðmundsson

Um þessar mundir (júní 2018) eru liðin 160 ár frá því fyrst sást glitta í lítinn hnoðra á stjörnuhimninum í gegnum sjónauka í Flórens á Ítalíu. Á næstu mánuðum átti hnoðrinn eftir að þróast í eina fallegustu halastjörnu, sem sögur fara af. Mikil hrifning greip um sig meðal almennings í Evrópu og Bandaríkjunum og haustið 1858 birtist fjöldi greina um stjörnuna í erlendum blöðum og tímaritum. Af henni voru málaðar myndir og ort um hana ljóð (sjá nokkur dæmi hér).

Á þessum tíma var sú hjátrú, að halastjörnur væru fyrirboðar illra tíðinda, að mestu horfin. Ný tækni og nýjar kenningar voru í burðarliðnum og áttu eftir að valda byltingarkenndum breytingum á gömlum og grónum greinum eins og stjörnufræði og náttúruspeki. Svo skemmtilega vill til, að halastjarnan 1858 kom einmitt í heimsókn á þessu áhugaverða breytingarskeiði. Um það verður rætt nánar í seinni hluta færslunnar.

Halastjarna Donatis séð frá Oxford í Englandi snemma kvölds hinn 5. október 1858. Vatnslitamynd eftir enska málarann William Turner.

Þetta kort kom út í byrjun október 1858 og var ætlað áhugasömum almenningi. Það sýnir hreyfingu halastjörnunnar á hvelfingunni (frá hægri til vinstri) og er byggt á mælingum og útreikningum stjörnufræðingsins J. R. Hinds. Sjá einnig útgáfu, sem hægt er að stækka.

Viðbrögð tveggja Íslendinga

Einn af þeim, sem heillaðist mjög af hinum nýja gesti á stjörnuhimninum, var íslenska skáldið Benedikt Gröndal. Haustið 1858 var hann staddur í Þýskalandi þar sem hann fylgdist með Donati-stjörnunni og orti um hana áhrifamikið en frekar þunglyndislegt ljóð í átta erindum. Kvæðið, Halastjarnan 1858, var birt í heild í Þjóðólfi haustið 1859, en hér er fyrsta erindið eins og Benedikt gekk sjálfur frá því í Kvæðabók sinni árið 1900:

Þú undurljós! sem áfram stikar
ókunnum heimsins djúpum frá,
þú sem með geisla-bröndum blikar
brugðinn sem skjómi himni á!
Hvurt munu þínar liggja leiðir,
logandi sjón, um dimma tíð?
Eldfaldin hrönn þér undan freyðir,
óttaleg bæði og meginfríð!

Til vinstri: Björn Gunnlaugsson árið 1859. Til hægri: Benedikt Gröndal í kringum 1870.

Umfjöllun Björns Gunnlaugssonar, sem birtist í Þjóðólfi 5. nóvember 1858, var langt frá því jafn ljóðræn og lýsing skáldsins. Grein spekingsins, Halastjarnan 1858, hefst á einfaldri frásögn af ferðalagi stjörnunnar í gegnum stjörnumerkin (sjá kortið hér fyrir neðan). Stjörnuna mældi Björn fyrst 17. september og var hún þá „á vinstra aptrfæti Stóra Bjarnar“. Eftir það ferðaðist hún í gegnum stjörnumerkin Bereníkuhadd og Hjarðmanninn (Nautamanninn), þaðan sem hún hélt í átt að Naðurvalda.

Stjörnukort C. G. Riedigs frá 1849. Þarna má sjá allar stjörnurnar, sem Björn nefnir í grein sinni.

Síðan segir í grein Björns um mælingarnar:

Þann 17. og 23. sept., og 4. oct. mældi eg gáng halastjörnunnar, þó engan veginn með þeirri nákvæmni sem stjörnumeistarar við hafa, (því eg hefi enga hentugleika á því; hèr er hvorki stjörnuhús nè hentug verkfæri). Þó held eg sè betra fyrir oss Íslendinga að veifa raungu trè en engu, ef að eins hittist nærri því rètta, vegna þess það gefr þó hugmynd um halastjörnugánginn. Fann eg þá með reikningi, og meira þó með Construction (uppdrætt[i]) þessar eptirfylgjandi grunntölur (Elementa) halastjörnunnar:

Tíð sólnándar (Perihelii): 15. sept. 1858
Lengd sólnándar: 67° 15′
Sólnándar fjarlægð: 0,59 [leiðrétt í samræmi við handrit BG]
Uppstígandi hnútr: 175° 30′
Halli mót sólbraut: 59° 30′
Gángrinn öfugr.

Samkvæmt þessu var halastjarnan næst sólinni 15. september 1858 og þá í 0,59 stjarnfræðieininga fjarlægð frá henni. Björn reiknaði einnig út, að halastjarnan hefði verið næst jörðu 8. október í fjarlægðinni 0,34 stjarnfræðieiningar og að hornið milli brautarplana halastjörnu og jarðar hafi verið 59° 30′. Í sólnánd hafi hraði stjörnunnar verið 7,5 (danskar) mílur á sekúndu eða 56,5 km/s. Til samanburðar má nefna að meðalhraði jarðar á braut sinni um sólina er 29,8 km/s.

Eins og Björn segir sjálfur var aðstaða hans til stjörnuathugana ekki sérlega góð, enda var hún tvímælalaust til muna verri en sú, sem forverar hans á Íslandi á átjándu öld bjuggu við á sínum tíma, þeir Eyjólfur Jónsson og Rasmus Lievog.

Þegar aðstæður Björns til stjarnfræðilegra mælinga eru hafðar í huga verða niðurstöður hans, byggðar á þremur mælingum, að teljast furðu góðar. Í alþjóðlegum fræðiritum má til dæmis lesa, að í sólnánd, 30. september, hafi fjarlægð halastjörnunnar frá sólinni verið 0,58 stjarnfræðieiningar. Hún hafi verið næst jörðu 10. október í fjarlægðinni 0,5 stjarnfræðieiningar og að hornið milli brautanna hafi verið 63°. Sýndarbirta halastjörnunnar mun hafa verið í kringum -1 þegar hún var björtust.

Erlendu niðurstöðurnar byggja á fjölda mismunandi mælinga (að minnsta kosti þúsund) og á sínum tíma unnu herskarar stjörnufræðinga að útreikningunum. Þeir leiddu einnig í ljós, að braut halastjörnunnar var ílangur sporbaugur og umferðartíminn nálægt 2000 árum. Hið síðastnefnda gat Björn ekki áætlað, því aðferðin sem hann notaði við reikningana byggðist á þeirri nálgun, að brautin væri fleygbogi.

Á myndinni er sólin sett í sameiginlegan brennipunkt þriggja keilusniða. Sjá má, að fleygbogi (parabóla) er góð nálgun, bæði við gleiðboga (hýperbólu) og sporbaug (ellipsu) í nágrenni við brennipunktinn. Hins vegar vex skekkjan ört eftir því sem fjær dregur.

Eftir að hafa ákvarðað grunntölur brautarinnar notaði Björn fleygboganálgunina áfram til að lýsa hreyfingu halastjörnunnar í gegnum sólkerfið. Í því sambandi segir hann meðal annars í grein sinni:

Mætti nú reiða sig upp á framanskrifaðar grunntölur, og væri gánghríngrinn rètt Parabola (fleigbogi, fleigibogi) slaungusteins leið, einkum í lopttómu rúmi, þá mætti elta halastjörnuna fram úr öllu valdi [...]

Í lok lýsingarinnar segir hann hins vegar:

Líklega er þó gánghríngurinn ekki Parabola, heldr mjög lángur sporbaugr, Ellipsis, og þá líkist endi hans mjög Parabolu, og þess vegna nota menn parabolisku gánglögin, meðan þeir vita ekki meira og halastjarnan hefir ekki sýnt sig nema einu sinni.

Lesendum vísar hann svo á kaflann um brautir himinhnatta í Stjörnufræði Ursins, bls. 100-115, einkum þó bls. 104.

Mælingar og útreikningar Björns

Svo vel vill til, að á handritadeild Þjóðarbókhlöðu er ekki aðeins varðveitt uppkast Björns Gunnlaugssonar að greininni í Þjóðólfi, heldur einnig vinnubók hans með mælingunum á staðsetningu halastjörnunnar og útreikningunum á braut hennar. Verkið er að finna undir safntákninu Lbs. 2007, 4to.

Rétt er að minna á, að Björn var eini maðurinn á landinu á þessum tíma, sem gat framkvæmt slíka útreikninga. Þó er hugsanlegt að vinur hans, Jón Bjarnason bóndi í Þórormstungu, hefði komist eitthvað áleiðis með þá, alla vega var hann í miklu áliti hjá Birni vegna kunnáttu sinnar í stjarnfræðilegum reikningum. Þetta kemur til dæmis fram í minningargrein Björns um Jón árið 1862.

Í upphafi vinnubókarinnar er þess getið, að Páll Melsted hafi séð halastjörnuna hinn 11. september 1858 og Björn hafi fyrst séð hana sjálfur 14. september. Fyrstu mælingarnar framkvæmdi hann þó ekki fyrr en 17. september og notaði þá kvaðrant til að ákvarða stöðu halastjörnunnar á hvelfingunni út frá nálægum fastastjörnum. Mælingarnar endurtók hann 23. september, síðan 30. september og loks 4. október. Í framhaldinu ákvað hann að nota fyrstu tvær niðurstöðurnar ásamt þeirri síðustu til að grófreikna braut stjörnunnar með fleygboganálgun.

Eins og áður hefur komið fram, eru brautir halastjarna nálægt því að vera fleygbogar á þeim hlutanum, sem næstur er sólinni. Ísak Newton notaði fleygboganálgun fyrstur manna í bók sinni Principia þar sem hann beitti rúmfræðilegum aðferðum til að ákvarða braut halastjörnunnar 1680 út frá þremur staðarmælingum. Á seinni hluta átjándu aldar endurbættu og útvíkkuðu stærðfræðilegu lærdómsmennirnir L. Euler, J. H. Lambert, J. L. Lagrange, P. S. Laplace, H. W. Olbers og fleiri aðferð Newtons, þannig að hægt væri að reikna brautir halastjarna (og annarra himinhnatta) án rúmfræðilegra teikninga. Um og upp úr aldamótunum 1800 fann C. F. Gauss svo almenna aðferð til að ákvarða hvaða braut sem er út frá þremur mælipunktum. Fyrir þá uppgötvun hlaut hann heimsfrægð. (Sjá einnig hér og hér).

Í upphafi reikninganna í vinnubókinni notast Björn við framsetningu úr vel þekktu en frekar gömlu yfirlitsriti eftir þýska stjörnufræðinginn F. Th. Schubert (2. bindi, bls. 339). Eftir einar átta síður af útreikningum kemst hann loks að niðurstöðu um grunntölur brautarinnar. Átta síður til viðbótar fara í það að reikna út hraða halastjörnunnar í sólnánd og stöðu hennar á brautinni á hinum ýmsu tímum.

Tölvur voru ekki komnar til sögunnar á þessum tíma, svo helsta hjálpartækið við reikningana voru töflur af ýmsu tagi, sérstaklega þó lógaritmatöflur. Eina slíka er að finna í þessu töfluhefti frá fyrri hluta nítjándu aldar. Höfundur er franski stjörnufræðingurinn J. Lalande, en Björn þekkti vel til verka hans um stjörnufræði og átti töflur hans í einhverri útgáfu.

Opna úr vinnubók Björns Gunnlaugssonar um halastjörnuna 1858. Vinstra megin má sjá útreikninga hans á minnstu fjarlægð halastjörnunnar frá sólinni og til hægri er ákvörðun hans á dagsetningu sólnándarinnar.

Vinnubókarteikning Björns af sólbaugsplaninu (jarðbrautarplaninu) og ofanvarpi nokkurra lengdarbauga (í sólbaugshnitakerfinu) á það. Baugarnir og annað það, sem teiknað er inn á myndina, tengist mælingum Björns á stöðu halastjörnunnar á hvelfingunni og reikningum hans til að ákvarða braut hennar. Hin fornu tákn fyrir stjörnumerki dýrahringsins ættu að auðvelda skilning á framsetningunni.

Það er athyglisvert, að í vinnubókinni er að finna uppskrift Björns á fréttapistli eftir (áðurnefndan) J. R. Hind í dagblaðinu The Daily Scotsman frá 13. ágúst 1858. Þar birtir Hind meðal annars þær niðurstöður sínar, að halastjarnan verði í sólnánd 22. september og að hornið milli brautar hennar og jarðbrautarinnar sé 65°14′. Þetta byggir hann á þremur mælingum, fyrst í Flórens 7. júní, síðan í Padúa 19. júní og loks í Washington 11. júlí.

Ekki er ljóst hvenær Björn hefur fyrst fengið þessa grein í hendur en hann notar gögn Hinds, bæði til samanburðar við eigin niðurstöður og einnig til frekari útreikninga, sem taka upp næstu átta síður í vinnubókinni. Þar vísar hann (reyndar frekar óljóst) í rit eftir austurríska stjörnufræðinginn J. J. Littrow, sennilega kaflann um halastjörnur í kennslubók hans frá 1821.

Í lok vinnubókarinnar notar Björn niðurstöður sínar til þess að reikna út staðsetningu halastjörnunnar á hvelfingunni 2. júní 1858, daginn sem hún var uppgötvuð. Eftir fjögurra síðna útreikninga kemst hann að því, að hún hafi þá verið milli Meyjarinnar og Bikarsins. Þarna skeikar talsverðu, því Donati mun fyrst hafa séð glitta í stjörnuna við höfuð Ljónsins. Niðurstaða Björns sýnir því vel hvernig fleygboganálgunin bregst, þegar fjær dregur sólnándarpunktinum.

Öll framsetning á efninu í vinnubókinni staðfestir það sem áður var reyndar vitað, að eftir að Björn kom heim frá námi árið 1822 stóð hann hvorki í bréfaskiptum við erlenda stjörnufræðinga né hafði aðgang að fagtímaritum í stjörnufræði. Fréttir frá útlöndum hefur hann því fyrst og fremst fengið í gegnum erlend dagblöð og almenn tímarit.

Athuganir á hinum Norðurlöndunum

Af athugasemdum í vinnubók Björns má sjá, að fjallað hefur verið um halastjörnuna í dönskum dagblöðum, til dæmis í Berlingske Tidende bæði 9. og 30. október og í Fædrelandet hinn 16. sama mánaðar.

Hinn nýskipaði prófessor í stjörnufræði við Háskólann í Kaupmannahöfn, H. L. d'Arrest, sá halastjörnuna fyrst sem örlítinn þokublett 7. ágúst og hófst strax handa við athuganir. Á næstu mánuðum fylgdist hann náið með stjörnunni í gegnum fimm feta langan Fraunhofer-sjónauka og naut þar aðstoðar nemanda síns og síðar eftirmanns, Th. N. Thiele. Mælingarnar voru gerðar í gömlu stjörnuathugunarstöðinni á þaki Sívalaturns þar sem hin nýja athugunarstöð á Østervold var ekki tekin í notkun fyrr en þremur árum síðar.

d'Arrest gætti þess vel að koma upplýsingum um athuganir sínar á halastjörnunni víða á framfæri, en ítarlegustu skýrsluna er að finna hér.

Teikningar d'Arrests af höfði halastjörnunnar 30. september og aftur 5. október, þegar kjarni hennar var ekki nema 20 bogamínútur sunnan við stjörnuna Arktúrus. Suður er upp á myndinni og norður niður. Til hægri er mynd af Sívalaturni frá árunum í kringum 1840. Stjörnuathugunarstöðin er á turnþakinu.

Eins og sjá má á mynd d'Arrests hér fyrir ofan hittust halastjarnan og sólstjarnan Arktúrus á hvelfingunni hinn 5. október 1858. Það mun hafa verið tilkomumikil sjón og er meðal annars til umfjöllunar í öðru erindinu í áðurnefndu ljóði Benedikts Gröndals:

Svo lít jeg Arktúrs glóðir glitra
gegnum hinn bjarta logavönd,
fegri en demants funar titra
í fingurgulli á meyjar hönd.

Til skýringar segir Gröndal í Kvæðabókinni (1900):

Þá sýndist sjálfur halastjörnu-hnötturinn fyrir neðan Arktúrus, sem er stjarna af fyrstu stærð, á ská fyrir neðan stóra björninn, og tindraði hún í gegnum stjörnuhalann; það var sannarlega himnesk sjón.

Í stjörnuathugunarstöðinni í Kristjaníu (nú Osló) var fylgst grannt með halastjörnunni með öllum tiltækum sjónaukum. Hreyfing hennar á hvelfingunni var kortlögð með endurteknum mælingum frá því í ágúst og fram í október. Prófessor C. Hansteen mun lítið hafa komið þar við sögu, og það var verðandi eftirmaður hans, C. F. Fearnley, sem sá um mælingarnar með góðri aðstoð þeirra H. Mohns og O. Pihls.

Niðurstöðum Kristjaníumælinganna var komið á framfæri á alþjóðlegum vettvangi með hefðbundnum hætti. Nýlega kom þó í ljós, að til viðbótar hafði Fearnley teiknað fjölda nákvæmra mynda af halastjörnunni á mismunandi tímum, en ekki hirt um að birta þær opinberlega. Um þetta áhugaverða atriði er rætt í nýlegri grein, sem hér hefur verið stuðst við. Þar er þess einnig getið, að Norðmennirnir hafi framkvæmt skautunarmælingar á ljósi halastjörnunnar, bæði með svonefndri Savart skautunarsjá og heimagerðum búnaði. Ljósið reyndist vera skautað, sem benti til þess að það væri endurkastað sólarljós.

Teikning Fearnleys af Donati-stjörnunni með fjögurra daga millibili. Fyrst 5. október (höfuð nálægt Arktúrusi) og síðar (lengra til vinstri) 9. október. Norður er upp og til hægri á myndinni og austur til vinstri og upp. Myndin hægra megin sýnir stjörnuahugunarstöðina í Kristjaníu (nú Osló), sem tekin var í notkun 1833 (teikning eftir C. H. Grosch).

Mér ekki kunnugt um að neinar sænskar mæliniðurstöður tengdar halastjörnunni hafi verið birtar alþjóðlegu samfélagi stjörnufræðinga. Hins vegar herma sögur, að almenningur í Stokkhólmi hafi fylgst með fyrirbærinu með samblandi af ótta og hrifningu. Um það má lesa nánar hér.

Ég hef ekki heldur haft neinar fréttir af finnskum mælingum á halastjörnunni. Aftur á móti orti finnski rithöfundurinn Zacharias Topelius mikið ljóð í níu erindum þar sem hann gefur stjörnunni orðið. Hér er annað erindið:

Jag är ett vilset flarn på rymdens oceaner,
en sväfvande atom uti ett strandlöst haf,
en dimmig embryon bland världar af titaner,
ett spöke, stiget upp ur evighetens graf.
Öbändig i min kraft, med än knappt tyglad bana,
jag rusar i den rymd, som inga siffror ana,
från mörkret af en natt, som ingen stråle når,
till outhärdlig glans i solens gyllne vår.

Aðrar erlendar rannsóknir

Fáar halastjörnur á nítjándu öld hlutu jafn mikla athygli og Donati-stjarnan. Hún var óvenju björt og fögur, og á norðurhveli var veður sérstaklega hentugt til stjörnuskoðunar í september og október 1858.

Þegar hefur verið minnst á áhuga almennings, en fjöldi stjörnufræðinga fylgdist einnig með braut og útliti halastjörnunnar, ekki aðeins í Evrópu og Bandaríkjunum, heldur einnig á suðurhveli, þegar halastjarnan færði sig sunnar. Fyrir þá sem hafa áhuga á að kynna sér þessar athuganir og mælingar í meiri smáatriðum er bent á hnitmiðaða umfjöllun í yfirlitsriti Kronks (bls. 268-276).

Ástæða er til að minnast sérstaklega á ítarlegar rannsóknir bandaríska stjörnufræðingsins G. P. Bond sem fylgdist samviskusamlega með halastjörnunni frá athugunarstöð Harvardháskóla. Árið 1862 gaf hann út mikið verk um rannsóknir sínar og annarra á stjörnunni. Þar eru meðal annars margar fallegar teikningar af halastjörnunni og ítarlegar upplýsingar um mæliniðurstöður. Eftirfrarandi tvær teikningar eru úr bókinni:

Braut halastjörnunnar ásamt ofanvarpi jarðbrautarinnar á halastjörnuplanið. Örvarnar gefa til kynna hreyfingarstefnur. Einnig er sýnt hvar á brautunum jörðin og halastjarnan voru á hinum ýmsu dögum á tímabilinu frá júní 1858 til janúar 1859. Teikningin er úr bók Bonds. Fyrir þá, sem vilja kanna braut halastjörnunnar nánar, má benda á sérstaka reiknivél á vegum JPL-stofnunarinnar.

Halastjarna Donatis á fleygiferð á norðurhimni næturnar 27. september (efri myndin) og 28. september (neðri myndin) 1858. Sveigður halinn sést mjög greinilega. Hann er í stjörnumerki Veiðihundanna og stefnir á Karlsvagninn. Ef rýnt er í myndirnar má sjá móta fyrir grönnum og beinum aukahala fyrir ofan aðalhalann. Teikningar eru úr bók Bonds (milli bls. 22 0g 23).

Eitt af því, sem Bond kannaði gaumgæfilega, var útlit Donati-stjörnunnar. Á þessum tíma var þekking manna á eðli halanna takmörkuð, þótt hin viðtekna skoðun væri í meginatriðum rétt; að halinn væri úr efni sem kæmi frá kjarna eða höfði stjörnunnar sjálfrar. Til nánari úfærslu þurfti hins vegar bæði nýja mælitækni og betri eðlisfræðikenningar. Þannig vildi til, að einmitt á þessum tíma var hvorttveggja í burðarliðnum. Hin nýja stjörnufræði, það er stjarneðlisfræðin, var rétt handan við hornið.

Í dag vitum við að halarnir eru tvenns konar. Annars vegar er aðalhalinn, svokallaður rykhali, sem sést vegna þess að hann endurkastar sólarljósi. Hins vegar er gashali, sem er sjálflýsandi vegna þess að efni hans er jónað. Sjá nánar hér og hér.

Málverk af Donati-stjörnunni yfir París í október 1858. Úr bók A. Guillemins um halastjörnur frá 1875 (ensk þýðing hér). Útlit stjörnunnar er byggt á lýsingum sjónarvotta og mælingum stjörnufræðinga, ekki síst Bonds. Þarna má sjá hinn mikla og sveigða rykhala og tvo tiltölulega beina jónahala. Bjarta stjarnan hægra megin við höfuð halastjörnunnar er Arktúrus. Ofar, hæra megin við rykhalann má sjá þrjár af stjörnum Kalsvagnsins. Örlítið neðar, vinstra megin við jónahalana, er Norðurkórónan.

Stjarnvísindabyltingin á nítjándu öld

Sögu stjörnufræðinnar á nítjándu öld eru gerð prýðileg skil í merku yfirlitsriti eftir írska stjörnufræðinginn og rithöfundinn A. M. Clerke, sem kom fyrst út 1885 og í nokkrum útgáfum síðar. Þar kemur skýrt fram, að langt fram eftir öldinni lögðu stjörnufræðingar megináherslu á það að reikna út brautir himinhnatta með sívaxandi nákvæmni. Jafnframt var mikil vinna lögð í þróun og smíði nýrra sjónauka, ekki síst linsusjónauka, einkum til þess að geta framkvæmt sem nákvæmastar staðar- og tímamælingar.

Þessi þróun gerði það meðal annars að verkum, að árið 1838 tókst í fyrsta sinn að mæla árlega hliðrun nálægra fastastjarna og leggja þannig grunn að nákvæmri kortlagingu stjörnudreifingar í næsta nágrenni sólkerfisins.

Með nokkrum rétti má segja, að það hafi verið franski stjörnufræðingurinn F. Arago, sem fyrstur innleiddi „eðlisfræðilegar mælingar“ í stjörnufræði. Árið 1811 beitti hann nýrri tækni til að framkvæma skautunarmælingu á tunglsljósi og 1819 gerði hann hið sama fyrir ljós frá halastjörnu og bar saman við skautunarmælingar á sólstjörnunni Kapellu í Ökumanninum.

Skautunarmælingarnar eiga það sameiginlegt með ljós- og birtumælingum, að það tók talsverðan tíma þar til hægt var að búa til nægjanlega nákvæma staðla til að tryggja áreiðanlegan samanburð mismunandi mælinga. Skautunarmælingar voru þó mikið notaðar af stjörnufræðingum á nítjándu öld, til dæmis til að ákvarða skautun ljóss frá Donati-stjörnunni 1858, eins og þegar hefur verið minnst á.

Stjarneðlisfræðin, hin nýja störnufræði, sem tók sín fyrstu spor á seinni hluta nítjándu aldar byggðist í upphafi á tveimur byltingarkenndum uppgötvunum. Annars vegar var um að ræða hina nýju ljósmyndatækni og hins vegar, og kannski enn frekar, litrófsgreiningu efna og efnasambanda.

Stjörnuljósmyndun

Fyrstu stjörnuljósmyndirnar voru teknar um og uppúr 1840, en allmörg ár áttu eftir að líða þar til „alvöru stjörnufræðingar“ tóku að sýna þeim áhuga (sjá ágætis yfirlit hér). Meðal hinna fyrstu úr þeim hópi, voru feðgarnir William og George Bond, sem voru framarlega í hópi bandarískra stjörnufræðinga um miðja nítjándu öld. Þeir eru nú einna þekktastir fyrir að leggja grunninn að rannsóknum í stjörnufræði við hina merku stjörnuathugunarstöð Harvardháskóla.

Ljósmyndarinn J. A. Whipple tók þessa mynd af tunglinu með Daguerre tækni árið 1852. Til þess notaði hann 15-þumlunga (38 cm) linsusjónaukann í Harvard og naut þar aðstoðar stjörnufræðingsins W. C. Bonds.

Eins og áður hefur komið fram, var George Bond höfundur hins mikla rits um Donati-halastjörnuna, sem kom út 1862. Þar er þó engar ljósmyndir að finna og allar myndirnar í bókinni eru teiknaðar. Hins vegar tókst Bond að ná daufri ljósmynd af halastjörnunni hinn 28. september 1858 (sjá myndina hér fyrir neðan). Reyndar hafði enski ljósmyndarinn W. Usherwood tekið mynd af stjörnunni nóttina áður, en sú sú mynd er löngu glötuð. Þannig er þessi mynd Bonds nú elsta varðveitta ljósmyndin, sem til er af halastjörnu (sjá ítarlega umfjöllun í þessari fróðlegu grein).

Stækkuð ljósmynd af höfði halastjörnu Donatis frá 28. september 1858. Myndina tók G. P. Bond með 15 þumlunga linsusjónaukanum í Harvard. Þetta er fyrsta ljósmynd af halastjörnu sem varðveist hefur. Hún var þó ekki birt opinberlega fyrr en 1996.

Sennilega hafa Íslendingar frétt tiltölulega snemma af hinni nýja undri, ljósmyndinni. Í Eðlisfræði Fischers frá 1852 má til dæmis finna eftirfarandi umfjöllun í ítarlegri lýsingu á myrkurhúsinu (camera obscura) á síðu 325:

Tól þetta hefir einkum fengið mikla þýðingu á seinni tímum, eptir að Frakklendíngurinn Daguerre uppgötvaði þá hina undrunarverðu list, að geta tekið með því glöggar og varanlegar ljósmyndir af hverjum líkama, sem vera skyldi. - En þessi list er svo mörgum vandkvæðum bundin, og aðferðin við hana svo margbrotin, að vèr þorum ekki að ráðast í að lýsa henni.

Mér er ekki kunnugt um, að sérstaklega hafi verið fjallað um stjörnuljósmyndun á íslensku fyrr en löngu síðar, eða haustið 1898. Þá birti Þjóðólfur alþýðlega grein eftir franska stjörnufræðinginn C. Flammarion. Hún bar nafnið „Ljósmyndan af himinhvolfinu“ og var í fjórum hlutum (I, II, III og IV). Þeirri fróðlegu grein lýkur með orðum, sem sennilega eiga jafn vel við í dag og fyrir 120 árum:

Ó! Stjarnfræðingurinn vildi óska sér, að leiðtogar lýðsins, löggjafarnir, stjórnmálagarparnir hefðu tækifæri til að skoða uppdrátt himinsins og skilja hann. Ef þeir skoðuðu hann í ró, mundi það vera mannkyninu gagnlegra en öll ræðuhöld stjórnmálagarpanna. Ef menn vissu, hve smá jörðin er, hættu menn ef til vill, að hluta hana í sundur. Friðurinn mundi ríkja á jörðunni, auðlegð mannfélagsins mundi koma í stað hinnar fjáreyðandi, svívirðilegu og viðbjóðslegu hernaðar-vitfirringar, stjórnmála-flokkdrættirnir mundu hverfa og mannkynið mundi þá geta hafizt frjálst handa, lagt stund á alheimsþekkinguna, á þekkinguna á náttúrunni og lifað í nautn skynsemdar-lífsins. En því miður! vér erum eigi svo langt komnir, og ljósmyndunaraugað mun afhjúpa margan himneskan leyndardóm, áður en mannsaugað lítur skynsemina og vísindin byggja ríki sitt í vorri litlu, veltandi kúlu.

Litróf himintungla

Ísak Newton varð fyrstur til að rannsaka liti sólarljóssins með aðferðum, sem við í dag köllum vísindalegar. Jafnframt setti hann fram lífseiga kenningu þess efnis, að ljósið væri straumur agna. Í byrjun nítjándu aldar var hins vegar orðið ljóst, að mun auðveldara var að útskýra margvíslega eiginleika ljóssins með því að gera ráð fyrir að það væri einhvers konar bylgjuhreyfing (sjá nánar um ljósið hér).

Um svipað leyti uppgötvuðu náttúruspekingurinn W. H. Wollaston og ljósfræðingurinn J. Fraunhofer, að litróf sólar er ekki samfellt, heldur eru í því dökkar línur, svokallaðar litrófslínur. Það var þó ekki fyrr en 1859, sem eðlisfræðingurinn G. Kirchhoff og efnafræðingurinn R. Bunsen komust að því með tilraunum, að litrófslínurnar eru í raun einskonar fingraför frumefnanna. Með rannsóknum á þeim er hægt að efnagreina, ekki aðeins margskonar lýsandi fyrirbæri heldur einnig kalt efni, svo framarlega sem það hleypir einhverju ljósi í gegnum sig.

Þessi uppgötvun þeirra Kirchhoffs og Bunsens átti eftir að valda meiriháttar byltingu, ekki aðeins í stjarnvísindum, heldur einnig í efnafræði, eðlisfræði og fleiri greinum (stutt yfirlit yfir sögu litrófsfræði má finna hér; sjá einnig hér).

Á málverkinu til vinstri sést Newton rannsaka litasamsetningu sólargeisla (litrófið) með því að láta geislann fara í gegnum glerstrending. Ljósmyndin til hærgri sýnir seinni tíma framsetningu á sama viðfangsefni.

Hin fræga teikning J. Fraunhofers af litrófi sólar frá 1814-15. Rauði liturinn hefur lengstu bylgjulengdina, en sá fjólublái stysta. Greinilega má sjá dökku (litrófs)línurnar í annars samfelldu sólarrófinu. Ferillinn fyrir ofan sýnir styrk sólarljóssins á mismunandi bylgjulengdum.

Fraunhofer skoðaði ekki aðeins litróf sólarinnar, heldur einnig róf tunglsins, reikistjarna og nokkurra fastastjarna. Hann tók eftir því, að róf sólstjarnanna voru mismunandi og öðruvísi en sólarrófið. Hinsvegar vissi hann ekki hvernig ætti að túlka þessar niðurstöður og sneri sér því að öðrum viðfangsefnum.

Þrjátíu og fimm árum eftir dauða Fraunhofers var gátan loksins leyst. Þar var Kirchhoff enn á ferðinni og hafði að leiðarljósi uppgötvun þeirra Bunsens. Með samanburði litrófa tókst honum, árið 1861, að sýna fram á, að margar af dökku línunum í sólarrófinu stöfuðu af ljósísogi frumefna, sem þekkt voru á jörðinni.

Grein Kirchhoffs um þetta efni olli þáttaskilum í stjörnufræði. Hér verður sú saga ekki rekin, né taldir upp allir þeir sem komu að því að þróa litrófsmælingar í það horf sem síðar varð. Þeim, sem vilja kynna sér efnið frekar, má benda á ágætis yfirlit hér og hér.

Þó er rétt að geta þess hér, að Ítalinn G. B. Donati, sá sem halastjarnan 1858 er kennd við, var einn af frumkvöðlunum í því að beita litrófsgreiningu í stjörnufræði. Grein hans frá 1862 um litróf fimmtán bjartra sólstjarna var fyrsta greinin á því sviði. Að auki varð hann fyrstur til að mæla litróf halastjörnu, eins og sýnt er á myndinni hér fyrir neðan.

Fyrsta litrófið, sem náðist af ljósi halastjörnu, teiknaði G. B. Donati. Um er að ræða halastjörnu, sem sást árið 1864 og kennd er við stjörnufræðinginn W. Tempel. Á teikningunni er litróf halastjörnunnar borið samam við litróf sólarinnar.

Eini Norðurlandabúinn í hópi frumkvöðlanna í litrófsfræði í kringum 1860 var Svíinn A. J. Ångström í Uppsölum. Eftir hann liggur mikið verk um litróf sólarinnar (texti og töflur ásamt kortabók), sem var lengi helsta heimildin á því sviði. Að auki varð hann fyrstur til þess að mæla litróf norðurljósa.

Eftir því sem ég kemst næst var það Benedikt Gröndal skáld, sem fyrstur manna fræddi íslenska alþýðu um litrófsmælingar og notkun þeirra í stjörnufræði. Það var í ritgerðinni Tíminn, sem hann birti í tímariti sínu Gefn árið 1872. Ritgerðin lýsir fyrst neikvæðum skoðunum Benedikts á borgaralegu lífi mannanna, en síðan tekur hann fyrir hið andlega líf og tilraunir manna til að skilja tilveruna. Hann lýsir því, sem hann telur vera þrjár helstu nýjungarnar í vísindum samtímans, rannsóknir á sólinni, þróunarkenningu Darwins og rannsóknir í forn(leifa)fræði.

Í upphafi kaflans um sólina segir hann meðal annars:

Vèr höfum áður í riti þessu getið þess, að sólin ynni allt sem á jörðunni er; fyrir hennar krapt lifnar lífið, og þegar hún hverfur, þá sofnar það eða dofnar; hún er orsök til allrar litarprýði og allrar fegurðar, og hún ræður jafnt fjöri andans sem krapti líkamans.

Nokkrum blaðsíðum síðar snýr sér að sólarljósinu:

Sólarljósið er í sjálfu sèr hvítt eða litarlaust [...] en láti menn nú sólargeisla falla inn í dimt herbergi í gegnum þraungva rifu og haldi þrístrendu gleri fyrir, þá sjást enir sömu litir og þeir sem í regnboganum eru. Með nákvæmari skoðan [...] komust menn að því, að í þessum regnbogalitum eru svartar rákir hèr og hvar.

Eftir nokkra umræðu um eðli ljóssins og sólarinnar, þar sem þeir Fraunhofer og Kirchhoff eru meðal annars nefndir, kemst hann loks að aðalatriðinu:

Með því að hita [hluti] svo mjög að þeir verði að lopti, og skoða síðan geisla lopts og málma á sama hátt og sólargeislann, þá geta menn fundið öll þau efni sem þar eru í, hversu lítið sem af þeim er; því hverr hlutur brennur svo, að í geisla hans koma enar svörtu rákir á sinn vissa hátt, og öðruvísi en í öðrum hlutum. En þess ber að geta, að í sólarljósinu eru svörtu rákirnar undantekníngar, en þar á móti eru ljósrákirnar undantekníngar í enum jarðnesku efnum; þau eru dimm, en sólin björt; svörtu rákirnar í sólarljósinu merkja það, að hún hefir þar mist geislana, annað hvort í sjálfri sèr, eða þá á leiðinni í gegnum himingeiminn. Menn hafa einnig skoðað stjörnuljós á þenna hátt og fundið hið sama: menn hafa þar fundið hin sömu frumefni og á vorum hnetti.

Benedikt fjallar mun ítarlegar um litrófsgreiningu í hinni læsilegu bók sinni, Steinafræði og jarðarfræði, sem kom út 1878 og var lengi notuð sem kennslubók við Lærða skólann (sjá bls. 36-37).

Það var hinn merki vísindamaður og alþýðufræðari Þorvaldur Thoroddsen, sem næstur fjallaði á íslensku um nýjungarnar í stjarnvísindum, fyrst stuttlega árið 1880 í ritgerð um jarðfræði (bls. 67-68) og aftur tveimur árum síðar í langri grein um Sólina og ljósið. Á næstu áratugum átti Þorvaldur eftir að skrifa margar fróðlegar greinar fyrir Íslendinga um framfarir í stjörnufræði, eðlisfræði og efnafræði. Ekki verður um þær fjallað í þessari færslu, en örstutt yfirlit má finna hér.

Frekari umfjöllun um þá byltingu, sem átti sér stað í stjarnvísindum á seinni hluta nítjándu aldar, má til dæmis finna hér, hér og hér. Einnig er rétt að benda á athyglisverða grein eftir Leó Kristjánsson um áhrif ljósfræði á þróun stjarnvísinda, þar sem hið vatnstæra íslenska silfurberg er í aðalhlutverki. Að mati Leós hefur íslenska silfurbergið ekki aðeins skipt sköpum í stjörnufræði, heldur verið meiriháttar áhrifavaldur í þróun vísinda og tækni.

Það er vel við hæfi að ljúka þessari færslu með tilvitnun í áðurnefnt rit A. M. Clerkes um sögu stjörnufræðinnar á nítjándu öld. Þar segir á bls. 142:

Up to the middle of the [nineteenth] century, astronomy, while maintaining her strict union with mathematics, looked with indifference on the rest of the sciences; it was enough that she possessed the telescope and the calculus. Now the materials for her inductions are supplied by the chemist, the electrician, the inquirer into the most recondite mysteries of light and the molecular constitution of matter. She is concerned with what the geologist, the meteorologist, even the biologist, has to say; she can afford to close her ears to no new truth of the physical order. Her position of lofty isolation has been exchanged for one of community and mutual aid. The astronomer has become, in the highest sense of the term, a physicist; while the physicist is bound to be something of an astronomer.

Birt í Eðlisfræði, Efnafræði, Nítjánda öldin, Stærðfræði, Stjörnufræði

Myndir og minningabrot

Myndir og minningabrot

Samstarfið við Ólaf Daníelsson

Einstein og afstæðiskenningin

Afstæðiskenningin á Íslandi 1913-1930

Grein Þorkels um staðfestingu afstæðiskenningarinnar

Drög að forsögu

Aðdragandinn

Kennarastaða í stjarnvísindum við Háskóla Íslands

Tillögur félagsins til ráðamanna og skýrslan Stjarnvísindi á Íslandi

Norræni stjörnusjónaukinn

Barátta gegn ljósmengun

Kennsla, kynning og almenningsfræðsla

Ár stjörnufræðinnar 2009

VIÐAUKAR

A. Stjórnarmeðlimir Stjarnvísindafélagsins á tímabilinu 1988 til 2018

B. Opinberir fyrirlestrar á vegum félagsins

Inngangur

Um halastjörnur í Rímbeglu og öðrum fornritum

Verk Árna Hjartarsonar um halastjörnur og íslenska annála

Halastjörnur í jarðmiðjuheimi Aristótelesar og Ptólemaíosar

Nokkrar íslenskar heimildir um halastjörnur á 13. og 14. öld

Endurreisnin

Halastjarnan 1577 og Tycho Brahe

Sautjánda öld

Óvissa um eðli og brautir halastjarna

Newton leysir brautarþrautina

Halastjörnurit Halleys 1705

Framhaldsfærslur:

Ýmis verk um halastjörnur, ætluð íslenskri alþýðu á 18. og 19. öld

Nokkrar áhugaverðar halastjörnur á átjándu öld

Halastjarna Halleys snýr aftur

Leit að nýjum halastjörnum

Nítjánda öldin

Framhaldsfærslur:

Halastjörnur í upphafi tuttugustu aldar

Tveir íslenskir stjarnvísindamenn í Bandaríkjunum á 20. öld

Meira um halastjörnur á tuttugustu öld

Framhaldsfærsla:

Halastjörnur á tuttugustu og fyrstu öld

Gagnlegar vefsíður fyrir halastjörnuvini

Yfirlit og saga - Nokkrar áhugaverðar ritsmíðar

Viðbrögð tveggja Íslendinga

Mælingar og útreikningar Björns

Athuganir á hinum Norðurlöndunum

Aðrar erlendar rannsóknir

Færslusafn

Flokkar

Tækni