Istoria telescoapelor din secolul al 17-lea dupa Galileo

   Telescoapele folosite de Galileo și contemporanii săi nu erau foarte puternice, mai potrivite, de fapt, vizionării terestre decât observațiilor astronomice. Designul ar putea fi folosite doar pentru a oferi o mărire destul de limitată (de ordinul 30 ×).

Imaginile au fost de asemenea pline de imperfecțiuni optice datorită designului destul de grosolan al celor mai vechi lentile. Poate cea mai mare problemă de depășit a fost refracția inegală a diferitelor culori ale luminii vizibile de către sticlă. Lumina albastră a fost refractată mai puternic decât razele roșii, cu rezultatul că poziția focalizării era diferită pentru diferite culori de lumină. Consecința acestui fenomen este că obiectele strălucitoare au fost înconjurate de un veridic calidoscop al culorii - aberații cromatice - care au redus claritatea și contrastul imaginii. Mai mult decât atât, câmpul de vedere a fost extrem de mic, ceea ce face ca obiectivul să fie greu de realizat. Nu este de mirare, așadar, că astronomii au început să caute modalități de îmbunătățire a designului telescoapelor lor, iar soluția imediată a fost să configureze lentile mai bune cu distanțe focale mai lungi. Deși sticla plană cu diametrul de câțiva centimetri a fost disponibilă pentru geamurile de ferestre de lux de la începutul secolului al XVII-lea, calitatea sa optică a fost slaba din cauza prezenței bulelor de aer, a striaților și a altor artefacte. 
Dar până în anii 1650, producătorii de sticlă au fost capabili să confecționeze semifabricate cu oglindă de până la 1 picior cu regiuni considerabile care erau relativ libere de astfel de artefacte. Un diamant ar putea fi folosit pentru a tăia o secțiune decentă de 3 sau 4 inci în diametru și, deoarece sticla avea o grosime de până la 1 centimetru, era mai ușor să figurezi în forma geometrică a unui obiectiv, fără teamă să se spargă . Prin schimbarea curburii lentilei, s-ar putea realiza distanțe focale de orice dimensiune, de la 10 picioare până la 200 de picioare sau mai mult, cu cât curbura este mai blândă ( redusa) cu atât distanța focală este mai lungă. Și deoarece scara imaginii crește cu distanța focală, măriri mai mari ar putea fi scoase din ele. Dintr-o dată puteri de 100 × sau chiar 200 × ar putea fi atinse cu ocularele standard ale zilei. În plus, prin extinderea distanței focale a acestor lentile, efectele aberațiilor cromatice și ale altor ar putea fi mult reduse.  Unul dintre primele telescoape care l-au depășit Galileo a fost a compatriotul său, avocatul și astronomul amator Francesco Fontana (1580-1656).

Luneta a lui Johannes Hevelius de 60 de picioare ( 18 metri lungime )

Marea luneta a lui Hevelius de 150 de picioare ( 45 metri lungime obiectiv 20cm diametru )

Folosind telescopul de la domiciliul său din Napoli, cu un obiectiv avand  distanță focală mai lungă față de cel al telescopului galileen, a fost capabil să realizeze primul detaliu de pe planeta Jupiter - doar două benzi care îmbrățișau ecuatorul. Nu a fost mult, dar cel puțin s-a arătat că planetele nu sunt neplăcute și fără caracteristici, așa cum spusese Galileo. În 1636, Fontana a raportat că Mercur trece și prin faze, precum Venus și Luna. Și în august 1638, a observat Marte și a înregistrat o lume bizară în formă de ou, cu un punct central întunecat! În mod clar, orice a văzut, nu era o imagine clară a lui Marte și trebuie să fi fost derivat din aberații din telescopul său, poate ca urmare a măririi excesive a imaginii. În 1645 imaginația sa a devenit mai bună când a pretins că a observat un satelit al lui Venus. El nu ar fi primul care a formulat o astfel de cerere, dar nicio lună nu a fost niciodată confirmată. 
Deși principiile optice de colectare a luminii și rezoluției ușoare nu au fost încă formulate, lentilele mai mari au dat imagini mai luminoase și mai detaliate, permițând astronomilor să vadă detalii din ce in ce mai fine. 
În anul următor, Fontana și-a îmbunătățit telescopul făcând un telescop de 14,7 napolitane cu palmă lungă (3,7 m.). Construcția acestui telescop foarte lung a fost documentată printr-o scrisoare a GG Cozzolani către CA Manzini din 11 septembrie 1638, precum și prin două scrisori pe care Castelli le-a scris lui Galileo în iulie 1638. La 3 iulie, Castelli a scris: Eu dețin un obiectiv din Napoli, care este pentru un telescop lung de paisprezece palme napolitane, mărește obiectul de nouăzeci de ori și, câteva zile mai târziu, la 17 iulie, mărirea a devenit de 160 de ori o monstruozitate. Acest telescop a fost apoi cumpărat de ambasadorul imperial extraordinar la Roma, ducele lui Cremau, prințul Ecchembergh.
Tehnica de șlefuire și lustruire a lui Fontana rămâne încă necunoscută, deoarece a fost dezvăluită doar parțial în cartea sa. La 3 ianuarie 1638, Fontana a scris Marelui Duce al Toscanei cu oferta de a-și dezvălui calea secretă de a lucra lentilele pentru o recompensă de 2000 de piastre, dar Marele Duce a refuzat oferta. Această încercare este consemnată și într-o scrisoare a lui Castelli către Santini în același an. 
Într-o scrisoare din 10 iulie 1638, Castelli i-a scris lui Galileo că a crezut că și-a dat seama de modul secret al lui Fontana de a slefui lentilele. Se pare că Fontana lucra doar în partea centrală a obiectivului, după cum deducem din răspunsul lui Galileo din 20 iulie 1638.

Până la mijlocul secolului al XVII-lea, opticienii din întreaga Europă au perfecționat astfel de tehnici, determinate de cererea tot mai mare a astronomilor de vedea din ce în ce mai departe misterele cerului. Și mulți astronomi și-au făcut pur și simplu propriile lentile. Unul dintre primii pionieri în această lume nouă este curajosul Jan Hewelke, care și-a latinizat numele in Johannes Hevelius. Născut la Dantzig (pe atunci parte a Poloniei) la 28 ianuarie 1611, Hevelius a crescut într-o familie bogată de comercianți de bere care au înflorit de-a lungul Renașterii. Familia lui, dintre care existau cel puțin zece copii cunoscuți, au fost producătorii faimoasei bere Jopen căutată (și încă a crescut astăzi) în toată Europa.

Luneta lui Hevelius de 60 de picioare ( 18m)

Familia lui Hevelius era de cultură, iar băiatul a primit cei mai multi bani pentru cea mai buna educație pe care i-ar putea cumpara. El a fost introdus în astronomie de către maestrul său școlar german, Peter Kruger, care a fost, de asemenea, un observator avid și producător de instrumente, iar după ce și-a încheiat studiile în unele dintre cele mai bune instituții din Europa, inclusiv licență în jurisprudență de la Universitatea din Leiden, s-a stabilit. în orașul nașterii sale și a preluat sume considerabile de bani în achiziționarea celor mai bune lentile disponibile la vremea respectivă. Observatorul său avea propriile sale ateliere, platforme de observare, bibliotecă și chiar propria sa tipografie! Hevelius a avut, de asemenea, distincția de a fi primul astronom care și-a trăit întreaga viață în epoca telescopică! 

 După ce mentorul său, Peter Kruger, a decedat în 1639, Hevelius a promis să se dedice cu normă întreagă astronomiei, predându-i afacerilor de zi cu zi soției sale, Katharine Rebeschke, cu care s-a căsătorit în martie 1635. Prima sarcină pe care a stabilit-o el însuși urma să re-graficeze cerurile și să îmbunătățească catalogul din 1602 al lui Tycho Brahe cu 777 stele. El a procedat la construirea unui observator fastuos răspândit pe acoperișurile mai multor case proprii la Danzig și a instalat instrumente standard din lemn, cum ar fi sextanții și cadranele, a descoperit că nu erau suficient de exacte.

Observatorul lui Hevelius

Observatorul lui Hevelius cu luneta de 60 de picioare

El le-a înlocuit cu instrumente metalice de calitate superioară și de asemenea a început să cumpere un telescop. Dar, după o perioadă de cercetări, a descoperit că el nu a putut achiziționa unul de o calitate suficient de înaltă și astfel a fost obligat să-și construiască propriul sau instrument. Fiind un artizan priceput la propriu, Hevelius s-a gândit la șlefuirea și lustruirea propriilor lentile. Primul său instrument avea o deschidere obiectivă de doar 1,5 inci, cu o distanță focală de 12 picioare și oferind o mărire de aproximativ 50 de ori.

Acesta este telescopul pe care Hevelius l-a folosit pentru a-l face celebra hartă a Lunii, realizată în perioada în care marele său observator a fost construit și dotat, și care este acum imortalizată în celebra sa lucrare, Selenographia, apărută în 1647. Ca un autopublicist punctual, Hevelius a ilustrat în mod minunat lucrarea pe hârtie de cea mai înaltă calitate disponibila.

Cartea Selenografia are o grosime de doi centimetri și constă din 43 de desene cu un diametru de un picior ale suprafeței lunare, împreună cu o serie de hărți lunare pline. Analog cu Micrographia lui Robert Hooke, Selenografia oferă, de asemenea, detalii ilustrate excelente cu echipamentele folosite de Hevelius în observatorul său, inclusiv detalii despre construcția și fabricația lor. Diferitele caracteristici lunare - cratere, munți și mări (maria) - sunt date nume grecești și romani clasici. Selenografia a devenit referința lunară standard pentru astronomi din secolul următor.

Un interes deosebit pentru cititor este faptul că Selenographia nu a fost produsă în scopul de a-l vinde unui public de masă. În schimb, a expediat copii de cea mai înaltă calitate către astronomi distinși și patroni ai științei în întreaga creștinătate. Și deși un luteran devotat, Hevelius chiar a dăruit o copie noului papă Inocenț X al Romei, care a ajuns să aprecieze semnificația sa științifică și artistică. Rareori am văzut un exemplu atât de splendid de munificență în analele științei. Observatorul lui Hevelius a fost finalizat definitiv în 1657, moment în care a reluat lucrul la măsurători de poziție stelare. Dar în 1663, un dezastru a izbucnit, când soția sa a murit brusc, ceea ce l-a obligat să pună mâna pe frâiele afacerii sale de familie și a îndatoririlor interne pe care le îndeplinea atât de bine. În 1664, Hevelius avea să se recăsătorească. Noua sa mireasă, deși 36 de ani mai mica.

Istoricii știu acum că Hevelius a dobândit cel puțin opt telescoape de putere în continuă creștere pe parcursul îndelungatei sale cariere. Primul, după cum am văzut, a avut o mică deschidere de doar 1,5 inci și o distanță focală de lucru de 12 picioare. Însă acestea au fost urmate de instrumente de creștere treptată a distanței focale - 30,40, 50, 60, 70 de picioare și, în final, un instrument cu o focalizare de 150 de picioare, care era atât de mare încât trebuia să fie configurat în afara orașului. El a redus semnificativ greutatea tuburiilor sale, lăsându-le într-o structură deschisă de piese înguste de lemn, cu inele circulare la intervale care acționau ca diafragme, care erau înnegrite individual pentru a servi ca opriri luminii parazite. Lentilele obiective pe care le-a folosit au crescut, de asemenea, ca mărime, cea mai mare având o deschidere de 8 inci ( 20cm) ! Obiectivul a fost montat într-un tub în vârful unui stâlp mare, ridicat de crestături sculptate în el și reglat de un grup de asistenți folosind un sistem elaborat de funii și scripete. Este dificil să ne imaginăm cum ar putea fi făcute orice observații de valoare stintifica cu astfel de telescoape greoaie. Unii astronomi, cum ar fi Sir Edmond Halley (1656-1742), au mers chiar și așa încât să pronunțe inutile astfel de instrumente. Cea mai mică briză ar putea să-și stabilească diversele părți care să se balanseze sălbatic în aerul mijlociu și chiar dacă calitatea optică a unor astfel de telescoape „aeriene” a fost, în cel mai bun caz, mediocră erau intr-un fel greu de stapanit si inutil observatiilor stintifice. Hevelius a efectuat numeroase observații lunare, planetare și solare.

Montarea luntei de 150 de picioare

Ilustratie moderna a lunetei de 150 de picioare

Ilustratie de Hevelius a unui nou observator dotat cu lunete gigant cea nu a vazut lumina zilei

Acoperisul observatorului lui Hevelius

În mod intrigant, desenele sale despre Saturn nu arată niciun avans semnificativ fata de desenele lui Galilei, înfățișându-l ca un glob cu două urechi asemănătoare semilunei. Hevelius a înregistrat cu atenție mișcările sateliților din Jupiter, configurațiile lor, eclipsele, latitudinile și perioadele de revoluție. La 22 noiembrie 1644, a reușit în depistarea fazelor lui Mercur, confirmând observațiile anterioare ale lui Fontana. Numeroasele sale observatii la solare au fost publicate, de asemenea, ca apendice la Selenografia sa din 1647, Cometografia sa din 1668, precum și în 1679 Machinae Coelistis.

Hevelius a dedicat prima carte a Cometografiei marii comete din 1652, arătând, de exemplu, că paralaxa sa nu era suficient de mare pentru a fi sublunară. Ulterior, Hevelius a scris despre constituția fizică a cometelor, dar fără prea multe informații, favorizând, de exemplu, o structură asemănătoare discului (spre deosebire de cea sferică) pentru cap. În cărțile VI, VII și XII din Cometographia Hevelius au strâns un număr considerabil de informații, în special despre cometele celor două precedente secole. Hevelius a înțeles că cometele sunt condensate „exhalații planetare”, presupunând că sunt legate de materialul responsabil pentru petele solare. Când a pus sub semnul întrebării cauzele fizice ale mișcărilor cometare, abia a fost capabil să treacă dincolo de o explicație vagă și calitativă în ceea ce privește impulsurile furnizate prin interacțiune. 

Desene cu planetele sistemului solar vazute prin telescoapele lui Hevelius

Harta Lunara din cartea Selenographia

Harta lunara realizata de Hevelius in cartea Selenographia

 Hevelius a studiat petele solare în detaliu, însă, folosind observațiile sale pentru a determina perioada de rotație solară la o precizie mult mai mare decât oricare dintre predecesorii săi. De asemenea, el a inventat numele „faculae” pentru regiunile strălucitoare din jurul petelor solare, un termen care supraviețuiește până în zilele noastre. Observațiile sale despre petele solare, care acoperă perioada de timp 1642-1679, au o importanță deosebită, întrucât acestea acoperă prima parte a „minimului Maunder” a activității solare, precum și perioada imediat anterioară acesteia.

 De exemplu, el a petrecut mult timp cu un micrometru care măsoară diametrele discurilor stelare spurioase, crezând că acestea sunt adevăratele dimensiuni unghiulare ale corpurilor stelare (teoria optică modernă prevede că dimensiunea discului Airy devine mai mică și nu este mai mare pe măsură ce puterea de rezolvare a telescopului crește). Totuși, el a pus micrometrul (modificat dintr-un design original de Huygens) la o utilizare bună și adecvată pentru a obține măsuri mai bune ale unghiului diametrele planetelor luminoase. Pentru devotamentul său pentru astronomie și pentru munca sa de observație, Hevelius a fost ales la Royal Society în 1664, iar în 1666 i s-a oferit conducerea Observatorului de la Paris nou înființat, ofertă pe care a refuzat-o respectuos. Dar la zenitul carierei sale, un alt dezastru a fost să-l îndure pe Hevelius. Un foc teribil i-a stârnit iubitului observator pe acoperiș la pământ la 26 septembrie 1679, distrugând complet alte 40 de case din împrejurimi. Deși nimeni nu a fost învinovățit oficial pentru dezastru, se zvonea că un servitor nemulțumit al lui Hevelius a pornit-o în mod deliberat. Multe dintre înregistrările neprețuite pe care le păstrase la observator au fost pierdute, cu excepția unui manuscris al noului său catalog de stele, care ar fi fost recuperat de fiica sa cea mai mare. Dar totul nu a fost în zadar. Mulți au venit la salvarea sa, inclusiv regele Ludovic al XIV-lea al Franței și regele Jan III Sobieski al Poloniei, care i-au acordat lui Hevelius o încredere generoasă pe tot parcursul vieții și mult sprijin financiar pentru ca el să construiască un nou observator pentru a-și putea continua activitatea astronomică. Deși foarte recunoscător și emoționat de gesturile amabile ale acestor mari monarhi, el avea acum 68 de ani și nu se putea abține să simtă că vremurile nu vor mai fi niciodată aceleași.

Hevelius efectuand observatii solare

Și totuși, în mod remarcabil, cea mai importantă și de durată contribuție a lui Hevelius la astronomie a fost încă în viitorul său. În cartografierea celor mai strălucitoare stele din ceruri, Hevelius s-a simțit obligat să adauge noi constelații celor deja recunoscute și sărbătorite încă din antichitate. Trăind într-o epocă în care mitologia clasică era încă o parte importantă a sistemului educațional, Hevelius a devenit nemulțumit de numeroasele lacune evidente dintre constelațiile acceptate de atunci și noile modele pe care le-a pictat ochii minții. Așa că Hevelius a început să inventeze o duzină de noi constelatii.

  Telescopul non-acromatic a găsit o nouă expresie în Olanda, cu munca fraților Huygens - Christiaan (1629-1695) și a fratelui său mai mare, Constantijn (1628–97). În calitate de flăcăi tineri, ei erau deja foarte buni în științele experimentale și se bucurau de o educație confortabilă pe moșiile opulente ale tatălui lor, Sir Constantijn (1596-1687), la Zuilichem din Haga. Seniorul Constantijn a fost un cunoscut savant, muzician și diplomat pentru Republica Olandeză și a fost cavalerat de regele James I al Angliei. A descoperit chiar un nou artist promițător pe nume Rembrandt von Rijn. Constantijn a fost, de asemenea, un astronom amator, dar fiul său mai mic, Christiaan, care va intra în istorie ca astronom, matematician și fizician de mare reputație.

Prima perie a lui Christiaan cu telescoape a venit la vârsta de 24 de ani. El dorea un instrument care să arate ceva din minunile pe care le citise în cărțile de astronomie populare ale vremii, care, de acum, il aruncau deja pe Galileo într-o lumină oarecum venerată. Huygens a fost atras în special de optică și a devenit fascinat de tehnicile de șlefuire a lentilelor ale distinsului optician german, Johann Wiesel, cu sediul la Augsburg și care a stabilit o reputație solidă furnizând lentile obiectiv clienților din toată Europa. Wiesel l-a sfătuit pe Huygens că poate achiziționa un telescop gata făcut cu una dintre lentilele sale de la un dealer în Arnhem, Olanda. Timpul său cu acest telescop trebuie să fi fost un succes, căci în termen de un an de la achiziționare, frații Huygens au început să-și modeleze propriile lentile. A fost important să se obțină sticle optice de cea mai înaltă calitate pentru proiectele lor și există unele dovezi că l-au aprovizionat, cel puțin inițial, de la Londra și Amsterdam, dar și de la o casă locală de sticlă din Hertogenbosch. Au luat instrucțiuni de bază în fabricarea lentilelor de la opticieni bine consacrați, precum Jan van der Wyck de la Delft și Caspar Calthoff (care s-a mutat ulterior în Anglia) și în Dordrecht precum și Nicholaas Hartsoeker. Cu toate acestea, au descoperit că există o limită la informațiile pe care acești producători de lentile erau dispuși să le divulgă, deoarece aveau un instinct imperativ de a-și proteja secretele comerciale, chiar și de a le duce la mormânt! Cu toate acestea, frații Huygens învățaseră suficient pentru a începe să lucreze propriul lor instrument optic.

Finisarea și polisarea lentilelor este o lucrare foarte delicată și precisă. De asemenea, este o muncă manuală foarte grea și consumă foarte mult timp. Pentru a-și ușura această muncă grea pentru sine, Christiaan și-a proiectat și a construit propriile sale mașini de șlefuit și de polisat lentile. Una dintre cele mai mari probleme cu șlefuirea lentilelor este de a face o unealta potrivită folosind matrițe metalice cu o formă sferică perfectă. O altă problemă pentru frații Huygens a fost găsirea de sticlă de înaltă calitate și omogenă în structură. Cu toate acestea, nu numai calitatea a fost importantă, ci au fost nevoiți să achiziționeze o sticlă cu dimensiuni adecvate pentru a putea realiza un obiectiv mare pentru telescoapele lor.

Conform cercetărilor făcute de Rob van Gent și Anne van Helden,

Frații lui Huygens și-au cumpărat sticle din diverse surse, printre altele la Amsterdam și la Londra, dar și ulterior din lucrările importante de sticlă din orașul Hertogenbosch (Bois-le-Duc) din centrul Olandei.

Ceea ce a făcut foarte dificilă producerea de lentile utilizabile la calitatea dorita, precum fratii Huygens au descoperit curând că întreaga artă a slefuiri lentilelor a fost înconjurată de secret. Ei nu au putut beneficia mult de experiența producătorilor de lentile profesionale, deoarece acești producători de lentile nu erau foarte comunicativi și își protejau puternic secretele comerciale de concurență. Una dintre cele mai surprinzătoare descoperiri astronomice pe care Christiaan Huygens le-a făcut cu unul dintre primele sale telescoape datează din 25 martie 1655, când a descoperit că Saturn are o lună, care se învârte în jurul planetei în aproximativ 16 zile. Luna a fost numită mai târziu „Titan”.

Telescopul pe care l-a folosit pentru descoperirea sa a fost echipat cu o lentilă obiectiv cu o distanță focală de 10 picioare. Obiectivul în sine măsoară 57 de milimetri (puțin peste 2 inci). Ocularul pe care l-a folosit a fost un singur obiectiv cu lungimea focală de 3 inci (79 mm), rezultând o mărire de aproximativ 43x. Însuși Christiaan scrie că a folosit un telescop de 12 picioare, (3.6 metri ) dar la acel moment aceasta a însemnat lungimea totală a tubului telescopului incluzând ocularul, nu distanța focală a obiectivului.

Telescopul în sine nu mai există, dar obiectivul său care este de departe cea mai importantă parte a unui telescop, a fost păstrat. Cercetătorii sunt pe deplin convinși că Christiaan a folosit acest obiectiv pentru descoperirea lui Titan, pentru că a zgâriat cu un diamant, în propria sa scriere de mână, nu numai numele său și data fabricării obiectivului (3 februarie 1655) de-a lungul marginii lentilei, dar și el s-a zgâriat în limba latină „Admovere oculis distantia sidera nostris” („au adus stelele îndepărtate mai aproape de ochii noștri”).

Lentila Admovere folosita la descoperirea lui Titan

Lentila Admovere folosita la descoperirea lui Titan 2

Lentila Admovere folosita la descoperirea lui Titan 3

Lentila Admovere folosita la descoperirea lui Titan 4

Lentila Admovere folosita la descoperirea lui Titan 5

Lentila obiectiv realizat de Huygens, stanga iar dreapta diafragma care reduce din diametrul intreg al lentilei (62mm) la 35mm, focala este de 3650mm. 

Prin urmare, este convingător că această lentilă (în literatură este adesea poreclită „Admovere”) a fost folosită în telescopul lui 12 picioare al lui Christiaan când a descoperit Titan. În mod normal, „Admovere” este păstrat în siguranță într-o boltă bine protejată la Muzeul Universității din Utrecht. Este foarte ok că astăzi putem vedea și admira obiectivul „Admovere”, pentru că odată a fost aproape pierdut! Obiectivul este menționat într-un catalog de licitație din 1722, iar doi ani mai târziu a fost menționat de olandezi fizicianul lui Gravenzande, în cuvântul său la publicarea sa despre viața lui Christiaan Huygens „Opera Varia”. Dar după aceea, obiectivul nu a mai fost niciodată menționat, nici văzut. Părea că nimeni nu era cu adevărat preocupat de el. Apoi, în 1867, a fost descoperitt, din fericire, de profesorul Harting într-o cutie veche, care conținea niște lentile vechi, în Laboratorul fizic din Utrecht.

 Succesul a venit devreme pentru Christiaan atunci când a montat un obiectiv cu diametrul de 2 inci cu o distanță focală de 23 de picioare și a furnizat o putere de aproximativ de 50x. Cu acest instrument a fost capabil să constate că suprafața planetei Marte nu avea o culoare uniformă, ci avea în schimb câteva marcaje mai întunecate. Desenele sale atente au arătat că a văzut una dintre cele mai proeminente trăsături de suprafață de pe planetă, Syrtis Major. Urmând aceste marcaje întunecate pe măsură ce planeta se îndrepta pe axa sa, Huygens a estimat că ziua sa a fost de 24,5 ore - foarte aproape de valoarea modernă acceptată. De asemenea, el a folosit același telescop pentru a examina nebuloasa misterioasă strălucitoare din mânerul sabiei din Orion (M42). După ce a vizionat planeta Venus fără caracter, el a intuit corect că era o lume învăluită permanent în nor.

Cam în același timp Christiaan a facut  o altă descoperire cu luneta de 23 de picioare cea mai impresionantă: a descoperit adevărata natură a aspectului nedumerit al planetei Saturn. De fapt, el nu a concluzionat această descoperire doar observațiilor sale vizuale: ea a fost și rezultatul raționamentului său deductiv. Christiaan a venit la timp cu soluția puzzle-ului examinând telescopic vechi observații făcute de alți astronomi în prima jumătate a anului secolul al XVII-lea.

Acești astronomi nu aveau încă telescoape cu o putere de rezolvare suficientă, așa cum a avut Christiaan, ei de aceea niciodată nu au înțeles exact ceea ce vedeau prin telescoapele lor. Pentru a face misterul și mai complex pentru acești astronomi, atașamentele (sau „apendicele”) au dispărut în mod regulat pentru o perioadă scurtă de timp, apoi au reapărut câțiva ani. Christiaan, cu geniul său și remarcabilul simț al intuiției, a înțeles imediat ce vedea prin telescopul său. Era o vedere tridimensională a unui inel plat, care plutea în spațiul din jurul planetei.

Cu toate acestea, el nu a dezvăluit natura acelei descoperiri, dar, așa cum a fost destul de ciudat obiceiul în acei ani, el l-a ascuns sub formă de anagramă. Într-adevăr, Huygens a așteptat până la 15 martie 1666, pentru a-i dezvălui lumii nouă descoperire!

Saturn desene realizate de Huygens prin luneta de 23 de picioare

Tentative de elucidare a inelului lui Saturn, observatii prin luneta de 12 picioare

Coperta cartii Systema Saturnium unde Huygens dezvaluie adevarata natura a inelelor.

 Toată această lucrare a fost rezumată în  a lui Huygens, publicată prima dată în 1659. În această publicație, el a oferit o explicație perfect logică pentru aparenta disparitate în aspectul vizual al lui Saturn, așa cum a fost înregistrat de un număr de astronomi de-a lungul deceniilor. Axa Pământului și a lui Saturn sunt înclinate cu respect între ei, a insistat și pe măsură ce orbitează Soarele, gradul de înclinare variază. La înclinarea sa maximă, inelul deschis putea fi văzut, dar atunci când înclinarea a fost minimizată, inelele ar fi observate aproape marginal și astfel ar fi aproape imperceptibile pentru un observator legat de Pământ. De asemenea, Systema Saturnium a descris descoperirea lunii gigant a planetei, Titan, adăugând alte dovezi în sprijinul copernicanului sistem În același volum, Huygens a speculat în mod deschis cu privire la pluralitatea lumilor și la posibilitatea ca Creatorul să le fi făcut să fie locuite și ele. Acesta a văzut ca o extindere naturală a principiului copernican și i s-a aliat îndeaproape, principiul plenitudinii. Într-adevăr, Huygens se extinde considerabil asupra acestor idei în Cosmotheoros (1695). El a susținut că viața extraterestră nu este nici confirmată, nici respinsă de Biblie și a pus întrebări de ce Dumnezeu ar crea celelalte planete dacă nu ar fi de servit unui scop mai mare decât simpla admirație de pe Pământ. Huygens a postulat că distanța mare dintre planete a însemnat că Dumnezeu nu intenționase ca ființele de pe un corp să știe despre ființele de pe alte corpuri și nu a prevăzut cât de mult oamenii vor avansa în cunoașterea științifică.

Desene realizate de Huygens cu aspectul inelelor intre 1655 si 1659

Într-o investigație curioasă, Huygens a început să se întrebe cât de îndepărtate erau stelele, deoarece paralaxele lor fuseseră mult prea mici pentru a se măsura chiar și cu cele mai bune instrumente ale epocii.

Notând luminozitatea stelei câine, Sirius, Huygens a facut mai multe găuri de diametre diferit bagate într-o placă subțire de alamă. Ținând un astfel de dispozitiv la Soarele iar Noaptea, se întrebă care gaură se potrivea cel mai bine cu estimarea luminozității sale pentru Sirius. Gaura pe care a ales-o a fost de 1 / 28.000 de dimensiuni aparente ale Soarelui, astfel a susținut ca Sirius trebuie să se întindă de cel puțin 28.000 de ori mai departe de Soare. Asta ajunge la aproximativ jumătate de an lumină. Valoarea reală, așa cum o știm astăzi, este de 8,8 ani-lumină. Într-adevăr, dacă Huygens ar fi știut că Sirius era mai strălucitor decât Soarele nostru - ceva pe care nu-l avusese în vedere - ar fi venit cu răspunsul aproape corect!

Huygens a fost, de asemenea, primul astronom din istorie care ne-a atras atenția asupra observațiilor atmosferice. El a menționat că atunci când aerul era turbulent, stelele se vor comporta mai sălbatic decât în ​​nopțile mai calme. Mai mult, el a observat că seeingul prost face ca imaginile să „fiearba” în telescop, în timp ce în cele mai bune nopți imaginile vor fi mult mai curate și mai stabile. El a avertizat chiar și telesopiștii începători să se abțină de a-și condamna instrumentul prea grăbit până când nu au investigat în detaliu condițiile seeingul lor local. Din păcate, așa cum vom descoperi mai târziu mulți amatori arată astăzi ignoranța șocantă a condițiilor lor locale de a vedea, ceea ce duce la raportări uneori exagerate cu privire la performanța instrumentelor lor!

 Huygens a fost, de asemenea, inventatorul ceasului pendul și a sugerat modalități de a determina longitudinea în timpul călătoriilor lungi pe mare. Deși nu a reușit pe deplin, Huygens a arătat, în principiu, că un ceas precis de bord va fi capabil să spună ora în portul de acasă, în timp ce răsăritul și apusul Soarelui și stelele îndepărtate ar specifica ora locală a navei. Diferența dintre cei doi ar oferi longitudinea ta. Cu toate acestea, Huygens nu a reușit să creeze un cronometru suficient de stabil pentru a menține timpul precis la bordul navei, dar inovațiile ulterioare ale inventatorului și horologului englez John Harrison din anii 1760 au făcut acest lucru posibil.

Desene ale planetelor realizate de Huygens 

Lentila obiectiv de 62mm, folosita la 35mm, focala este de 3650mm

Lentila obiectiv de 62mm, folosita la 35mm, focala este de 3650mm 2

Lentila obiectiv de 62mm, folosita la 35mm, focala este de 3650mm 3

Lentila obiectiv de 62mm, focala este de 3650mm cu diafragma de 35mm diametru 4

Test Ronchi al obiectivului la diametrul de 35mm 5

 Odată cu descoperirea sa, el a fost în același timp capabil să explice de ce apendicele inelului au dispărut în mod regulat și au reapărut. Într-adevăr o minunată, mare descoperire, care i-a adus multă faimă.

O altă descoperire astronomică importantă făcută de Christiaan Huygens cu telescoapele sale a fost determinarea perioadei de rotație a planetei Marte. Observând pete pe suprafața sa timp de mai multe săptămâni, Christiaan a ajuns la concluzia corectă că Marte se rotește. El a descoperit că este nevoie de Marte aproximativ 24½ ore pentru a finaliza o rotație, deci puțin mai mult decât Pământul.

În acest moment, în aproximativ 1659, atât Christiaan cât și Constantijn Huygens

a încetat temporar să facă lentile și telescoape, deși nu și-au pierdut interesul față de acestea. Abia după 1681, deci mai bine de 20 de ani mai târziu, au reluat să facă lentile și telescoape.

În 1666 Christiaan a fost invitat de către bogatul și influentul rege Ludovic al 14-lea să vină la Paris și să devină un membru proeminent al Académie des Sciences.

A stat aici 15 ani (1666 - 1681) și a lucrat împreună cu astronomi celebri, precum Cassini (din Italia) și Römer (din Danemarca).

În timpul șederii sale la Paris, l-a vizitat de mai multe ori pe importantul producător de telescopuri Philippe-Claude Lebas. Lebas părea să fi găsit o metodă superioară de lustruire. În ciuda tuturor eforturilor lui Christiaan, el nu a fost niciodată în stare să descopere exact cum a funcționat această nouă metodă. Când Lebas a murit, Christiaan a încercat să-l convingă pe văduva lui Lebas să dezvăluie cu bunăvoință metoda, dar în zadar, pentru că și ea a protejat secretul soțului ei. Știm acum că frații Huygens au folosit hârtia ca unul dintre elementele principale pentru lustruirea lentilelor pe matrita.

Tot la Paris, în 1662 Christiaan Huygens a îmbunătățit foarte mult un ocular special 

ocular pentru telescoape, care este acum cunoscut sub numele de „ocularul Huygens”. Acest ocular este format din două lentile pozitive cu distanțe focale diferite, separate între ele de o anumită distanță. Oferă un câmp de vedere îmbunătățit și mai larg și elimină complet aberațiile laterale ale culorilor.

Christian Huygens și-a păstrat fascinația pentru telescoape toată viața. Acest lucru poate fi ilustrat printr-un incident remarcabil, când în una din călătoriile sale în Anglia din 1661 a vizitat magazinul producătorului de telescopi Richard Reeves la Longacre din Londra. În ziua vizitei sale, încoronarea regelui Charles al II-lea avea loc la Londra, însă Christiaan a preferat să nu meargă să vadă toate festivitățile.

El a avut ocazia să observe cu telescoapele lui Reeves foarte rarul „tranzit al lui Mercur”, care a fost chiar în aceeași zi. Împreună cu astronomul Thomas Streete și Richard Reeves, a observat cu încântare trecerea planetei Mercur prin fata soarelui.

Lentila obiectiv 14,2cm slefuita de Huygens

Obiectiv realizat de Huygens diametru 14,5 cm diametru

Obiectiv slefuit de Hugens cu diametrul de 14.8cm

 În 1681, Huygens s-a întors în Olanda după ce a suferit o boală depresivă în timp ce se afla la Paris și și-a asumat din nou sarcina de a face noi lentile împreună cu fratele său, Constantijn. Până în acest moment, Christiaan câștigase mult mai multă experiență în optică practică, folosind telescoapele de la Observatorul de la Paris, inclusiv unele telescoape aeriene de înaltă calitate, cu lentile realizate de celebrul optician italian Guissepe Campani (1635-1715). Născut într-o familie de țărani în 1635, Campani era un umbrian din Castel San Felice, lângă Spoleto. La scurt timp a plecat la Roma pentru a-și căuta averea împreună cu cei doi frați ai săi, unul dintre ei fiind cleric, celălalt un ceasornicar și probabil a studiat optica la Collegio Romano, devenind extrem de priceput în finisarea lentilelor. Produsele sale optice, realizate la Roma, au găsit clienți din toate țările emergente ale Europei. Într-adevăr, Campani a fost cunoscut drept cel mai bun producător de instrumente optice din epoca sa. Papa și nepotul său, cardinalul Flavio Chigi, au rămas printre cei mai importanți patroni ai lui Campani, dar a câștigat o favoare considerabilă și cu Ferdinand al II-lea, Marele Duce al Toscanei.

La întoarcerea la Haga, Huygens aflase destul de multe despre lentilele lui Campani și, împreună cu fratele său, ar fi selectat doar cele mai bune substraturi de sticlă și lăsarea figuratiei optice tehnicienilor bine pregătiți. Au insistat să facă polisarea finala a lentilelor însăși și acest lucru a fost făcut folosind un fel de hârtie specială. Împreună, au creat niște lentile monstru cu diametrul de până la 8 inci și cu distanțe focale de până la 123 de picioare.

Distanța focală excepțional de mare a acestor obiecte a necesitat montarea lor în sistem aerial, adică fara tub optic. 

Telescopul aerial fara tub cu focala de 123 de picioare

Telescopl aerial fara tub cu focala de 123 de picioare

Remarcabil, deși au creat multe obiective, dintre care o colecție fină sunt expuse la Museum Boerhaave din Leiden, doar un singur telescop complet a luiHuygens a supraviețuit până în zilele noastre. Cunoscut sub numele de telescopul Campinine, a avut o lungime focală de 5 metri și a oferit o imagine verticală (folosind un ocular nou cu mai multe elemente, cu propriul design), cu o mărire de 43 ×. Tubul ar putea fi redus la o lungime mică și cinci tuburi au fost scoase atunci când erau utilizate. Huygens a construit-o pentru a-i amuza pe trecătorii curioși. Este de asemenea cunoscut faptul că Huygens nu a folosit în mod normal întreaga deschidere a obiectivelor sale, ci le-a oprit diametrul în jurul marginilor. 

Obiectiv al unei lunete aeriale cu focala de 122 picioare șlefuita de Huygens si fratele sau. 

Lentila obiectiv al unei lunete aeriale cu focala de 122 picioare realizata de Huygens si fratele sau

Obiectiv al unei lunete aeriale cu focala de 122 picioare

Obiectiv al unui telescop aerial cu focala de 122 picioare

Lentila obiectiv cu semnatura lui Huygens 

Lentila obiectiv pentru un telescop aerial cu focala de 170 de picioare

Lentila obiectiv pentru un telescop aerial cu focala de 170 de picioare closeup

Lentila obiectiv pentru un telescop aerial cu focala de 210 picioare

Lentila obiectiv pentru un telescop aerial cu focala de 210 picioare 2

Lentila obiectiv pentru un telescop aerial cu focala de 210 picioare closeup

Se pare că a concluzionat din testarea atentă că calitatea imaginii poate fi îmbunătățită prin mascarea părții exterioare a obiectivului. Într-un exemplu cunoscut, un obiectiv de 63 mm a fost folosit doar la 35 mm! Huygens a fost, probabil, primul astronom care a încercat să minimizeze aberația cromatică proiectării refractorului neacromatic având lentilele oculare afumate ușor, acționând astfel ca un fel de filtru color.

Telescopul aerial functiona in felul urmator:

În partea superioară a unui stâlp obiectivul este atașat de un mecanism cu bilă + surub de strangere și este ținut în poziție verticală cu o contragreutate. Bila și soclul sunt fixate pe o platformă, care este reglabilă în înălțime printr-un cablu și care este, de asemenea, echilibrat de contragreutate agățat lângă stâlp. Christiaan a folosit felinarul pe sol în timpul observațiilor sale pentru a localiza poziția exactă a lentilelor obiective (nu atât de ușor în întuneric!). Ridicând felinarul și ținându-l lângă ureche și direcționând razele de lumină în direcția lentilei obiectivă, Christiaan putea vedea o reflecție în lentilă și, făcând acest lucru, a fost capabil să facă două lucruri: el putea găsi lentila obiectivul prin care voia să observe și își putea direcționa telescopul în direcția obiectului care trebuie observat.

Telescoapele fără tub ale lui Huygens au avut unele îmbunătățiri tehnice inteligente în comparație cu telescoapele utilizate la Observatorul Regal din Paris. Christiaan și-a ridicat telescoapele fără tub lângă casa sa, în centrul de la Haga, și, probabil, și la reședința de vară „Hofwyck” din Voorburg, în apropiere. La Haga a avut problema că telescopul său fără tub era atât de lung, încât stâlpul său vertical de susținere trebuia plasat în grădină a vecinului. S-a găsit un act notarial care ne spune că Christiaan a negociat cu vecinul său pentru permisiunea de a pune stâlpul telescopului în grădina vecinului. Actul susține că lui Christiaan i s-a permis legal, atunci când era necesar, să intre în grădina vecinului său printr-o poartă special făcută în peretele de piatră care separă cele două grădini.

Utilizarea telescoapelor sale extrem de lungi, fără tub, trebuie să fi fost foarte dificilă. Desigur, Christiaan dobândise multă experiență în abilitatea de a face acest lucru, dar încercarea de a împărtăși observațiile sale astronomice cu alte persoane trebuie să fi fost aproape imposibil. Utilizarea telescopului fără tub a avut nevoie de multă răbdare.

Într-o scrisoare din 1 septembrie 1693, Christiaan i-a scris cu mândrie fratelui său Constanțin, care se afla într-o campanie militară în sudul Olandei, că, în urmă cu câteva zile, a terminat de realizat un frumos telescop cu un tub pătrat de lemn pentru de 45 de picioare. El a adăugat că a făcut-o „mai ales pentru domnii plăcuți de înaltă calitate, care îmi cer să le arăt Luna și planetele și care au prea multe probleme cu telescopul fără tub, pe care îl prefer”. Această ultimă afirmație, potrivit căreia Christiaan a preferat telescopul său fără tub, este interesantă. Deoarece frații Huygens au avut o relație foarte strânsă, afirmația lui Christiaan că a preferat utilizarea telescopului fără tub fata de unul mai mic, manual, trebuie luată în serios.

O replica moderna si functionala a telescopului aerial a lui Huygens Observatorul Triel

Observatorul Triel luneta aeriala cu diametru de 10cm focala 8 m

Replica unui refractor aerial diametru obiectiv 10cm focala 8m

Luneta Aeriala de la Observatorul Triel Franta

Colaj cu imagini luate la ocularul lunetei aeriale de la Observatorul Triel

Planeta Marte prin luneta aeriala de la observatorul Triel

Observatorul Triel detine o replica a unui telescop aerian - obiectivul este un simplet de 10 cm diametru, distanța focală este de 8 m, iar ocularul este un ocular Huygens Apertura ocularului este de aproximativ 80mm și a fost lustruit de un amator al Société Astronomique de France. Obiectivul are o parte plană (testată prin măsuri interferometrice) și o parte convexă (fabricată și controlată cu un sferometru)

Este dificil să supraestimăm contribuția lui Christiaan Huygens la astronomie și științele naturale, iar moștenirea sa a continuat până în secolul XXI. Un crater pe Marte, un munte pe Lună și un asteroid sunt numiți în onoarea sa. În 2005, misiunea Cassini a ESA în Saturn a lansat sonda Huygens, care a intrat în  atmosfera lui Titan înainte de a ateriza cu succes pe suprafața sa înghețată și stâncoasă și de a trage înapoi imagini ale acestei lumi extraterestre - ea însăși mai mare decât planeta Mercur. 

  Telescopul non-acromatic a fost folosit cu succes și de astronomul de origine italiană Giovanni Domenico Cassini (1625-1712), care a lucrat el însuși cu Huygens mulți ani. Fiul lui Jacopo Cassini, un toscan și al Julia Crovesi, a arătat un interes timpuriu pentru studierea cerurilor și în curând s-a ocupat de astrologie. Pe când era băiat, Cassini a citit pe larg despre acest subiect, devenind curând priceput în arta întunecată. Dar această cunoaștere extinsă a astrologiei a fost cea care a dus în cele din urmă la chemarea lui de a deveni astronom. În 1645, marchizul Cornelio Malvasia, senator de Bologna cu un mare interes pentru astrologie, l-a invitat pe Cassini la Bologna și i-a oferit o poziție în Observatorul Panzano, care era apoi în construcție.

Cea mai mare parte a timpului lor a fost petrecut calculând efemeride mai noi, mai bune și mai precise în scopuri astrologice, folosind metodele și instrumentele astronomice care avansează rapid.

În 1648, Cassini și-a început angajarea la Panzano, lucrând cu Cornelio Malvasia (1603-1664), inaugurând partea de fată a carierei sale astronomice.

Aici Cassini a putut să-și finalizeze educația sub oamenii de știință, Giovanni Battista Riccioli și Francesco Maria Grimaldi. În 1650, senatul de la Bologna la numit pe Cassini la catedra de astronomie la Universitatea din Bologna.

Aici a avut acces la câteva dintre telescoapele non-acromatice ale lui Campani și le-a pus imediat în folosință, rafinând lungimea zilei marțiene la 24 de ore și 40 de minute - la doar 1 min de valoarea modernă acceptată! El a fost, de asemenea, primul care a înregistrat o cantitate semnificativa de detalii în atmosfera lui Jupiter, identificând principalele benzi și zone de pe planetă. Studiind cinemica unui punct mic de pe planetă, Cassini a putut oferi prima estimare a lungimii unei zile joviene: 9 h și 56 min, în esență valoarea modernă acceptată. Cassini a rămas la Bologna timp de 20 de ani până la Influentul ministru al Sun King, J. B. Colbert, l-a chemat să vină la Paris pentru a ajuta la înființarea prestigiosului Observator de acolo. 

Casini si Observatorul din Paris in fundal luneta de 34 de picioare

Luneta de 34 de picioare de la Observatorul din Paris

Luneta de 34 de picioare 

Cassini a plecat de la Bologna la 25 februarie 1669 pentru a deveni primul său director al observatorului din Paria. În primii săi ani la Observatorul de la Paris, Cassini și-a propus să lucreze pentru a promova științele planetare. În septembrie 1671, el a folosit un telescop non-acromatic de focala de 17 picioare cu un obiectiv șlefuit de Campani pentru a descoperi un al doilea satelit al lui Saturn, un corp numit mai târziu Iapetus. Aceasta a fost urmată de descoperirea lui Rhea a treia luna folosind același instrument. 
În 1672, folosind date de observație colectate de colegul său, Jean Richer (1630–96), a determinat cu exactitate distanța față de Marte prin triangulare, rafinând astfel dimensiunile sistemului solar și valoarea unității astronomice (distanța Pământ-Soare ). De asemenea, a creat efemeride îmbunătățite pentru lunile galileene ale lui Jupiter și a descoperit așa-numitul efect timp-lumină, pe care colegul său de muncă, Ole Rømer, l-a folosit pentru a calcula viteza luminii în 1675.

Observatorul din Paris, stanga sus luneta de 20 de picioare iar in stanga jos luneta de 5 picioare

Mai exact, s-a observat o discrepanță pentru perioada dintre eclipsele satelitului cel mai interior, Io, crescând când Pământul se îndepărta de Jupiter și scădea când Pământul se apropia de acesta. Peste 6 luni, au existat un număr total de 102 eclipse de Io, ceea ce a dat o întârziere maximă de 16,5 min. Într-un atac de geniu, Rømer a interpretat acest lucru ca diferența de timp necesară pentru ca lumina să călătorească între Jupiter și Pământ. El a obținut o valoare de 214.000 km / s în comparație cu valoarea curentă 299.792 km / s. Acestea fiind spuse, diametrul orbitei Pământului nu era cunoscut cu exactitate în acest moment, existând și o eroare în măsurarea întârzierii. Cu toate acestea, Rømer a folosit refractorul neacromatic pentru a stabili un fapt de anvergură: că viteza luminii este finită! 

În martie 1684, Cassini a utilizat telescoape Campani si mai puternice de 100 și 136 de picioare focusati pentru a descoperi alți sateliți Saturn, Tethys și Dione. 

Distanțele focale lungi ale acestor lentile au necesitat ca acestea să fie montate aerian. Dar, în timp ce aceste instrumente ne sună astăzi monstruos, au fost mici  fata de eforturile altor producători de lentile. Constantijn Huygens, de exemplu, a conceput un obiectiv cu o distanță focală de 210 de picioare și fizicianul francez, Adrien Azout, a deținut obiective lentile cu distanțe focale de neimaginat - 300 și 600 de picioare. Azout chiar și-a propus să folosească o mărire de 1.000 sau mai multe diametre în speranța de a vedea animale pe Lună! Totuși, de cele mai multe ori, Cassini a constatat că telescoapele mai mici ale lui Campani erau mai convenabile de utilizat, ale căror optica erau de obicei montate într-un tub lung din lemn ușor suspendat pe un stâlp înalt pe terasa observatorului.

Observatorul din Paris in vremea lui Cassini cu luneta de 34 de picioare tubulara in centrul imagini si lunetele aeriale fara tub cu lentilele obiective montate pe acoperisul cladiri observatorului si pe turnul Marly

În 1673 Cassini a devenit un francez naturalizat, schimbându-și numele în Jean Dominic Cassini. În același an, el s-a căsătorit cu o femeie franceză, iar ea i-a născut un fiu, Jacques, care avea să-i succede tatălui său să devină următorul director al Observatorului din Paris. În 1675, Cassini observa Saturn în condiții bune când a descoperit că inelele au un gol în ele. În unele ocazii, chiar a putut vedea globul planetei în timp ce privea golul și, în alte momente, stelele de fundal puteau fi văzute și clipind în timp ce treceau prin deschidere. Această faimoasă lacună a inelelor este cunoscută sub numele de diviziunea Cassini.

În 1683, Cassini a descoperit în mod independent lumina zodiacală și a presupus corect că era, de fapt, un nor sau „aură” de particule mici care înconjoară Soarele. După 1683, a participat la măsurători geografice, conduse de Jean Picard, iar în 1692 a publicat o hartă a Lunii mai detaliată decât cea prezentată de către predecesor, Johann Hevelius. În ultimul deceniu al vieții sale, vederea lui Cassini s-a stins încet și, până în 1711, era complet orb. După o scurtă boală, el a murit la 14 septembrie 1712. Cassini a fondat o dinastie de astronomi care a continuat să se distingă bine în secolul al XIX-lea. După cum am văzut fiul său Jacques (1677-1756) i-a succedat ca director al Observatorului de la Paris. Și nepotul lui Cassini, César François Cassini (1714–84), precum și strănepotul său, Jean Dominique Cassini (1748-1845), au urmat pe urmele sale devenind viitorii directori ai aceluiași.

Atitudinea telescopului neacromatic cu focalizare lungă s-a extins peste hoatare și în Anglia. Într-adevăr, cel puțin trei mari obiective Huygens și-au găsit drumul acolo, inclusiv lentila de focalizare 123 de picioare cu diafragmă la 7,5 inci, împreună cu aparatul aerian care îl susține. Acest obiectiv a fost prezentat de Constantijn Huygens junior la Royal Society în 1692. Cu toate acestea, cea mai timpurie utilizare a telescopului de refracție simplet din Anglia datează de fapt cu câteva decenii înainte de aceasta. Într-adevăr, o extrasă din Efemeridele lui Samuel Hartlib, care datează din august 1655, a menționat eforturile reverendului Dr. John Wilkins de la Wadham College, Oxford, care, cu ajutorul unor prieteni științifici, a construit un focal de 80 de picioare telescop aerian de lungime pentru a efectua cercetări lunare. Un alt dintre prietenii lui Wilkin, avocatul bogat, Sir Paul Neile, a comandat construirea unui refractor cu focalizare îndelungată la sfârșitul anilor 1650. În plus, știm acum că, în același timp, frații Paul și William Ball au ridicat un refractor de 38 de metri pe suprafața lor mare din South Devon pentru a studia planetele strălucitoare. Sir Robert Hooke (1635-1703) a fost studentul și protejatul Dr. Wilkin, care va deveni unul dintre cei mai prolifici utilizatori ai lunetelor cu focalizare lunga din Anglia, în special în deceniul între 1660 și 1670. Ca curator al instrumentelor din primii ani Royal Society, Hooke a avut acces la o serie de telescoape mari, cu focalizare de 6 până la 60 de picioare.

Lentilele obiectiv folosite ca telescoape aeriale la observatorul din Paris

Observatorul din Paris ilustratie cu luneta de 34 de picioare

Imagine simulata a lui Saturn printr-o luneta aeriala folosita de Casini 

Satelitii lui Saturn desene făcute de Cassini

Diviziunea Cassini desenul descoperiri

Sateliti descoperiti de Cassini: Thetys si Dione

Marea Pata Rosie desenata de Robert Hooke

Marea Pata rosie desenata de Cassini

Detalii pe Jupiter si Marea Pata Rosie desene realizate de Cassini.

Harta lunara desenata de Cassini

 Lentilele obiectiv pentru multe dintre aceste telescoape au fost create de colegii englezi, Richard Reeves și Christopher Cox. Prin experiență, Hooke a descoperit că telescoapele cu cea mai bună putere definitorie erau limitate în mod necesar la deschideri cuprinse între 2 și 2,5 inci și, la fel ca Huygens, a oprit lentilele cu o diafragmă mai mare. Observând din patrulaterul Colegiului Gresham, Oxford, Hooke a efectuat observații originale ale Lunii și ale planetelor. Folosind a lui instrumentul preferat de focalizare de 36 de picioare, Hooke a publicat desene ale centurilor principale ale lui Jupiter. El a înregistrat, de asemenea, un spot mare de pe planetă, pe care mulți savanți l-au identificat în mod tradițional drept faimoasa Marea Pata Roșie, o enormă furtună anticiclonică care se deplasează prin atmosfera lui Jupiter. Dar în ultimii ani, unii istorici au distribuit îndoieli în acest sens, subliniind că locul văzut de Hooke era prea mare și situat în locul greșit. Abilitatea lui Hooke ca observator se manifestă prin desenul său extraordinar al unei singure trăsături lunare - craterul Hipparchus - reprodus în celebra sa lucrare, Micrographia, în 1665. Într-adevăr, detaliile pe care le-a înregistrat folosind acest telescop primitiv sunt cu atât mai mult remarcabil prin faptul că se ridică în continuare la imagini moderne capturate de telescoape de o calitate superioară. 

Telescopul lung a lui Hooke de 36 de picioare

Luneta de 36 de picioare

Luneta lui Hooke de 36 de picioare

Luneta de 36 de picioare

 El a observat, de asemenea, o serie de comete, detaliate în lucrarea sa publicată, Cometa (1678) cu refractoarele sale de lungă distanță focală, în special cele din 1664 și 1677, identificând trăsăturile morfologice cheie, cum ar fi nucleul, coma și coada, terminologia pe care astronomii încă se folosește astăzi.

Hooke a observat că cozile de cometă întotdeauna se îndreptau spre Soare și astfel necesita un fel de forță pentru a le propulsa înapoi. Dar care a fost natura unei astfel de forțe? Hooke își duse întrebările în laborator, observând cum fluxurile de bule asemănătoare cu coada cometei erau scoase atunci când o bilă de ceară acoperită cu fier a fost suspendată într-un cilindru lung de acid. De aici a dedus că forța Soarelui trebuie să aibă un efect coroziv asupra capului cometei. Și totuși, aceeași forță nu părea să afecteze Pământul! Incorecte totusi deoarece nu avea dovezi; acest tip de știință aplicată nu a fost cunoscuta anterior anilor 1660 și 1670 și va pregăti pe viitor scena pentru știința spațială experimentală. Hooke s-a gândit, de asemenea, la suprafața lunară bătută cu mirile sale cratere, întrebându-se ce forțe ar fi putut să le creeze. De ce s-au format pe Lună și nu pe Pământ? El a decis să experimenteze aruncând o serie de bile de pistol de plumb de la înălțime pe o cadă cu lut vâscos, alb. El a descoperit că poate reproduce multe dintre caracteristicile morfologice ale craterelor lunare pe care le-a observat prin telescopul său, oferind un sprijin puternic pentru teoria impactului formării craterelor. Mai afirmase că craterele au fost cauzate de vulcanism, așa că Hooke a pus la cale experimente pentru a arunca aer într-o conductă de lut și a constatat că bulele care izbucnesc se pot reproduce într-adevăr unele caracteristici ale craterelor, cum ar fi pereții abrupți, dar nu toate. Ambele teorii au fost studiate de secole și, deși acum se recunoaște că impacturile au creat majoritatea craterelor lunare, vulcanismul poate explica cel mai bine originea câtorva.

La fel ca Huygens și Descartes, Hooke a fost încrezător că, pe măsură ce telescoapele mai puternice erau aduse în prim-plan, ei vor permite omenirii să vadă creaturi vii care își desfășoară activitatea pe suprafața lunară. În această calitate, a avut în vedere construcția unui telescop cu o distanță focală de 1.000 sau 10.000 de picioare cu o lentilă cu o deschidere de 21 de centimetri! Cu toate acestea, mulți astronomi au rămas sceptici. Într-adevăr, Adrien Azout, pe care l-am discutat pe scurt în legătură cu activitatea lui Huygens, a scris către Royal Society susținând că telescopul fantezist al lui Hooke era doar o teava de vis !

După trecerea lui Hooke, astronomul englez James Pound a reînviat cel mai lung obiectiv folosit de frații Huygens - cu o distanță de 123 de picioare - și l-a montat în parcul Wanstead, pe deasupra unei potole care tocmai fusese scoasă din Wanstead Strand. Mulți astronomi care locuiesc în apropiere au făcut o vizită lui Pound pentru a evalua calitatea vizionărilor pe care le-a oferit. Unul dintre J. Crosswaite, asistentul astronomului, John Flamsteed, s-a uitat la Jupiter prin monstruozitatea optică, declarând că nu a fost prea impresionat de performanțele sale;

Mi-a arătat Jupiter, pe care îl puteam percepe foarte distinct, astfel încât cred că obiectivul este bun; dar apoi mișcarea aerului, zguduirea stâlpului etc., face foarte dificilă urmărirea obiectului și mă face să concluzionez că nu multe observații bune ar putea fi făcute cu un obiectiv de 123 de picioare lungime în aer liber.

Era clar că marile telescoape aeriene din a doua jumătate a secolului al XVII-lea și-au atins limitele. Problemele lor se rezumau la imaginile formate dintr-un singur obiectiv convex, care producea întotdeauna un curcubeu de culori în jurul obiectelor luminoase, jefuind imaginea unui contrast mult necesar („puterea definitoare”). După cum am văzut, Huygens a încercat să reducă acest efect afumând lentilele ocularelor blocand o parte din lumina nefocalizată, dar cu rezultate limitate. Alții, cum ar fi Sir Robert Hooke, au conceput modalități de a scurta drumul luminii folosind oglinzi plate, dar niciodată nu au adus lucrurile la bun sfârșit. Necesitatea este însă mama invenției și a devenit din ce în ce mai clar că telescopul a trebuit să evolueze într-un mod diferit față de orice a venit înainte.

Această placă dublă prezintă desenul telescopic al lui Hooke si al clusterului  Pleaides. Este inclus și desenul său detaliat al craterului lunar Hipparchus. Apropo de scară, acest întreg crater, ocupă mai puțin de 1/30 din dimensiunea semilunei

Deși căzând în declinul rapid în anii 1700, telescoapele aeriene uriașe din vechime erau încă folosite de unii astronomi până în secolul al XVIII-lea. La 27 decembrie 1722, de exemplu, dr. James Bradley a măsurat diametrul lui Venus cu un telescop aerian, a cărui lentilă obiectivă avea o distanță focală de 212 picioare și în Italia, Francesco Bianchini a încercat să cartografieze suprafața aceleiași planete și și-a dedus perioada de rotație (fără succes) la Roma în 1726–27 folosind o deschidere de 2,6 inci, un telescop aerian de 100 de picioare.