Telescoapele lui Hevelius

Hevelius a început construcția propriilor telescoape în jurul anului 1640, dintr-o necesitate practică clară: calitatea instrumentelor comerciale disponibile la acea dată era, după propria sa evaluare, complet insuficientă pentru observații astronomice serioase. Această decizie l-a plasat în rândul unui grup restrâns de savanți din epocă — alături de Huygens și Divini — care stăpâneau atât teoria optică rudimentară disponibilă atunci, cât și meșteșugul fizic al șlefuirii sticlei. Dar, spre deosebire de Huygens, Hevelius nu a fost niciodată un optician în sensul strict al cuvântului, ci mai degrabă un inginer practic și un mecanic talentat care a abordat construcția de telescoape cu perseverență și cu resurse financiare considerabile, dar fără o înțelegere profundă a aberațiilor optice care îi limitau fundamental instrumentele.

Luneta de 60 de picioare

Luneta de 60 de picioare 17.2m dupa spusele lui Hevelius dar in realitatea telescopul avea 14.2 - 15m lungime, si era foarte putin folosit

Luneta de 6 picioare 1.7m

Primele sale instrumente, din jurul anului 1643, erau două lunete: una de 6 picioare gdańskeze — aproximativ 1,7 m — și una de 12 picioare, adică aproximativ 3,4 m. Piciorul gdańskez măsura 0,2845 m, conform determinărilor lui Felix Lühning, valoare esențială pentru conversia tuturor dimensiunilor din corespondența și publicațiile lui Hevelius. Luneta de 6 picioare apare în celebra gravură din Selenographia (1647) — fixată pe un unghi din scânduri conceput anume pentru a minimiza flexiunea tubului extensibil. Aceasta era o problemă reală și acută: tuburile telescoapelor din acea epocă, din carton, hârtie sau lemn ușor, se îndoiau inevitabil sub greutatea proprie, dezalinind obiectivul față de ocular și degradând imaginea. Soluția lui Hevelius de a fixa tubul pe un cadru rigid din scânduri era pragmatică dar imperfectă — adăuga greutate și complica manevrarea. Același telescop de 6 picioare apare și în Machinae coelestis pars prior (1673), treizeci de ani mai târziu, montat pe balustrada observatorului, fără micul cadran care anterior permitea o măsurare orientativă a înălțimii obiectului observat.

Construcția mecanică a acestor prime instrumente era simplă: segmente cilindrice din lemn, introduse unul în altul în maniera unui tub telescopic, cu obiectivul fixat în capătul frontal și ocularul în cel posterior. Tubul nu era rigid era conceput să fie extensibil pentru a permite focalizarea prin varierea distanței dintre obiectiv și ocular, singura metodă disponibilă în absența unui mecanism de focalizare separat. Aceasta implica o mișcare lentă și imprecisă, cu risc permanent de basculare a ansamblului. Hevelius aplica metoda de susținere în centrul de greutate al telescopului pentru toate instrumentele cu lungimi până la 12 picioare. Dincolo de această lungime, susținerea într-un singur punct devenea imposibilă din cauza momentelor de flexiune, și trecea la susținerea în două puncte: capătul obiectivului era prins printr-un suport glisant introdus într-unul dintre orificiile unui stâlp fixat pe balustradă, iar capătul ocular se sprijinea pe un cavaletto reglabil care a evoluat treptat spre o veritabilă masă telescopică cu micromișcări o inovație originală a lui Hevelius, care îi permitea să îndrepte telescopul cu precizie și să îl mențină stabil în timpul observației.

Ocularul acestor instrumente mici era inițial un sistem simplu cu una sau două lentile convergente, evoluând spre o configurație apropiată de cea a lui Huygens cu lentila oculară de focală mai scurtă decât lentila de câmp dar aceasta era rezultatul experimentelor practice, nu al unui calcul optic deliberat. Hevelius nu calcula sistematic sistemele de oculare; le optimiza empiric prin testare directă pe cer. Această abordare era tipică epocii și nu îl diferențiază negativ de contemporani, cu excepția lui Huygens care, unic printre astronomii timpului, aborda problema opticii cu un instrumentar matematic semnificativ mai sofisticat.

Un element crucial și adesea ignorat în descrierile populare ale instrumentarului lui Hevelius este faptul că el a investit un efort considerabil în tentativa de a șlefui lentile hiperboloidale. Rațiunea era că Hevelius la fel ca Huygens inițial și ca majoritatea constructorilor de telescoape ai epocii considera aberația sferică drept principalul defect optic eliminabil al obiectivelor monocromatice. Aberația sferică apare la o lentilă sferică simplă deoarece razele marginale și cele centrale nu convergeau în același punct focal; o suprafață hiperbolicã sau parabolică ar elimina teoretic această aberație. Eforturile lui Hevelius în această direcție nu s-au încheiat cu succes, lucru pe care nu l-a recunoscut public, deși reiese clar din corespondență și din rezultatele observaționale. Ceea ce nici el, nici Huygens, nici ceilalți constructori nu înțelegeau înainte de 1672 era că aberația dominantă în lentilele cu distanțe focale scurte nu era cea sferică, ci cea cromatică împrăștierea diferitelor lungimi de undă ale luminii în unghiuri diferite la traversarea sticlei, producând o imagine înconjurată de halouri colorate și cu un contrast fundamental degradat. Newton a demonstrat în 1672, în faimoasa sa scrisoare publicată în Philosophical Transactions of the Royal Society, că aberația cromatică este inerentă refracției și nu poate fi eliminată printr-o formă geometrică diferită a suprafețelor lentilei. Consecința imediată, recunoscută empiric dacă nu teoretic înainte de Newton, era că singura cale de a reduce aberația cromatică la un obiectiv monocromatic era creșterea drastică a distanței focale cu cât mai lungă, cu atât mai mică dispersia cromatică relativă pentru o aperture dată.

Observatorul lui Hevelius: putem remarca luneta mare cu obiectiv Buratini 5.7m (6m), lunetele mai mici, sub cea mare in stanga este luneta Wiesel cu design inversat cam 3.6m, in partea stanga de tot luneta construita de Hevelius de 3.4m

Primul instrument documentat este luneta de 6 picioare gdańskeze, construită în jurul anului 1643, cu o distanță focală de aproximativ 1,7 m. Aceasta este cel mai vechi telescop al lui Hevelius despre care avem o reprezentare vizuală certă — apare în gravura celebră din Selenographia (1647), fixată pe un unghi din scânduri conceput anume pentru a minimiza flexiunea tubului extensibil. Același instrument reapare în Machinae coelestis pars prior (1673), de data aceasta montat pe balustrada observatorului, fără micul cadran care anterior permitea măsurarea orientativă a înălțimii obiectului observat. Dispariția cadrantului nu este un detaliu minor — ea indică o schimbare în modul de utilizare al instrumentului, care în 1673 era probabil folosit ocazional și în mod informal, nu ca instrument de precizie. Tubul era alcătuit din segmente cilindrice de lemn introduse unul în altul, extinzându-se pentru focalizare. Hevelius susținea acest telescop în centrul său de greutate, metodă adecvată pentru lungimi până la 12 picioare. Nu știm din articole care era diametrul obiectivului acestui instrument specific, nici calitatea optică a lentilei — lentila era probabil executată de Hevelius însuși, în perioada în care mai lucra activ la șlefuirea propriilor obiective. Acest telescop a supraviețuit incendiului din 1679 doar ca imagine gravată — fizic a fost distrus împreună cu celelalte instrumente din observator.

Telescopul timpuriu de 6 picioare a lui Hevelius din 1643 apertura probabil 2cm sau mai mica distanta focala 1.7m

Al doilea instrument din 1643 era luneta de 12 picioare, adică aproximativ 3,4 m distanță focală. Acesta era, la momentul construcției, telescopul principal al lui Hevelius și cel cu care a realizat cea mai mare parte a observațiilor timpurii. Apare și el în gravura cu instrumente mici și medii din Machinae coelestis pars prior, unde autorii identifică pe versiunea colorată a gravurii că tubul este din carton marmorat și are construcție tipică lui Hevelius nu construcția inversată specifică lui Wiesel. Susținerea era în două puncte pentru această lungime: capătul obiectivului printr-un suport glisant introdus într-un stâlp fixat pe balustradă, capătul ocular pe un cavaletto reglabil. Nici pentru acest instrument articolele nu furnizează date despre diametrul obiectivului sau calitatea optică exactă, dar vizita lui Philips Huygens în mai 1656 oferă o evaluare indirectă devastatoare: Philips și însoțitorii săi au fost dezamăgiți de imaginile întunecate și de calitate slabă produse de cele două lunete de 12 picioare și cel de 5-6 picioare ale lui Hevelius. Philips a scris ulterior în scrisori private că Hevelius era „un șlefuitor slab de lentile" o evaluare tehnică directă, nu o insultă diplomatică, venită de la cineva crescut în casa lui Christiaan Huygens și familiarizat cu standardele optice cele mai ridicate ale epocii. Această evaluare din 1656 coincide cu o perioadă în care Hevelius mai folosea încă lentile proprii, deci se referă direct la calitatea șlefuirii sale personale. Și acest telescop a ars în 1679.

Telescopul lui Johann Wiesel din Augsburg, achiziționat în jurul anului 1656 pentru suma de 180 de reichstaleri față de cei 70 pe care Hevelius intenționase să îi cheltuiască era un instrument de 12 picioare lungime, deci aproximativ 3,4 m, dar cu o arhitectură optică fundamental diferită față de lunelele proprii ale lui Hevelius. Conținea cinci lentile, spre deosebire de două sau trei ale instrumentelor Hevelius. Construcția era de tip „inversat" segmentul cu obiectivul era cel mai mic în diametru ceea ce implică un sistem de inversare a imaginii intercalat în tub, tipic instrumentelor terestre ale epocii. Apertura activă a acestui telescop era de aproximativ 4 cm, iar distanța focală a obiectivului, luând în calcul sistemul de inversare, depășea puțin 3 m. Mărirea probabilă era de ordinul 40×, valoare tipică pentru instrumente de această lungime în epocă. Calitatea obiectivului era, conform testelor efectuate de Rolf Willach pe un alt telescop complet Wiesel descoperit la Bruxelles, excelentă „la fel de bine ca în cazul lentilelor fraților Huygens", conform corespondenței lui Albert van Helden din august 2018 citată în articol. Paradoxul acestui instrument este că, în ciuda calității optice superioare a obiectivului, luminozitatea sa era prea mică pentru a permite observarea lui Titan, satelitul lui Saturn ceea ce Hevelius realizase cu propriile sale lunete mai simple. Explicația este directă: cinci lentile din sticla opacă a epocii, cu incluziuni și bule, absorbeau și împrășteau o fracțiune semnificativă din lumina incidentă, reducând luminozitatea imaginii sub pragul necesar pentru obiecte slabe. Telescopul Wiesel era singurul instrument complet funcțional de proveniență externă al lui Hevelius în jurul anului 1661. El a folosit acest instrument pentru a observa cometa din 1664 și o altă cometă ulterioară, pe care o menționează ca observată prin telescopio ex quinque lentibus convexis constructo identificare certă a telescopului Wiesel. Și acesta a ars în 1679.

Telescopul construit pe baza obiectivului lui Burattini de 16 picioare aproximativ - 4,6 m distanță focală era unul dintre cele două instrumente cu care Hevelius era „foarte mulțumit" conform scrisorii sale către Oldenburg, după primirea lentilelor în decembrie 1668. Articolele nu furnizează date despre diametrul acestui obiectiv specific. Construcția tubului pentru această lungime era deja cea cu patru scânduri lungi îmbinate în unghi drept sau în T, suspendată pe catarg. Capătul ocular se sprijinea pe masa telescopică cu micromișcări, inovație originală a lui Hevelius. Lentilele mai mici ale lui Burattini arătau stelele mai clar, mai ales în combinație cu două oculare primite din Anglia — aceasta este singura informație calitativă directă despre performanța acestui instrument, furnizată chiar de Hevelius. Și acesta a ars în 1679.

Telescopul pe baza obiectivului lui Burattini de 20 de picioare aproximativ - 5,7 m era instrumentul preferat și cel mai frecvent utilizat al lui Hevelius pentru toată perioada sa de maturitate observațională. Această preferință este documentată în mai multe locuri: în primăvara lui 1671, deși Hevelius trimisese lui Boulliau schița telescopului de 50 de picioare, în aceeași scrisoare a declarat explicit că utilizează în primul rând telescopul de 20 de picioare. În scrisorile către Royal Society, același instrument apare cel mai frecvent. Obiectivul lui Burattini de 20 de picioare, cu o apertura ceva mai mare, ar fi trebuit să producă performanțe comparabile sau superioare în condiții de seeing bun. Acest telescop a ars în 1679.

Telescopul pe baza obiectivului lui Burattini de 30 de picioare aproximativ 8,5 m era un eșec optic recunoscut chiar de Hevelius. El a declarat explicit că lentila de 30 de picioare „nu fusese corect șlefuită", deplângând aceasta deoarece un telescop de acea lungime ar fi oferit posibilități mult mai mari rămânând în același timp relativ ușor de manevrat. Articolele sugerează că telescopul numeric 4 din gravura cu instrumente mici și medii din Machinae coelestis poate fi fie cel de 20, fie cel de 30 de picioare cu obiectiv Burattini — gravura arată evident un tub de peste 8 m. Ținând cont de calitatea slabă a obiectivului de 30 de picioare, autorii sugerează că telescopul a fost probabil ulterior scurtat la sub 6 m pentru a utiliza obiectivul de 20 de picioare, sau că dimensiunile din gravură sunt exagerate. Și acesta a ars în 1679.

Telescoapele mici și mijlocii ale lui Hevelius - o gravură din Machinae coelestis pars prior. Al doilea din stânga este un telescop de 4,5-5,5 metri (după Hevelius), iar al treilea din stânga este un telescop vechi de 1,8 metri din 1643.

Instrumentul numerotat cu 1 în gravură este telescopul de 15–18 picioare după descrierea lui Hevelius dar articolul explică explicit că există o discrepanță între text și ilustrație. Nowacki și Szychliński argumentează că acesta este de fapt luneta lui Wiesel de 12 picioare, adică aproximativ 3,4 m distanță focală reală iar versiunea colorată a acestei gravuri tubul este din carton marmorat și are construcție „inversată" segmentul cu obiectivul cel mai mic în diametru construcție tipică lui Wiesel, nu lui Hevelius. Un al doilea argument este că telescopul numărul 1 apare mai scurt decât numărul 3 în gravură, deși conform textului lui Hevelius ar trebui să fie mai lung ceea ce indică o substituție în gravură. Modul de montare, cu suport glisant în stâlpul balustradei și capătul ocular pe cavaletto reglabil, corespunde metodei lui Hevelius pentru instrumente de 15–18 picioare, dar construcția tubului trădează originea Wiesel. Distanța focală reală a obiectivului pe baza datelor altui telescop Wiesel, era puțin peste 3 m, cu apertura activă de aproximativ 4 cm.

Instrumentul numerotat cu 2 nu este un telescop este masa telescopică cu micromișcări, pe care articolul o descrie explicit ca suport pentru capătul ocular al instrumentelor mai lungi. Articolul o caracterizează drept o construcție originală a lui Hevelius și o inovație practică importantă. Nu are distanță focală, este exclusiv o piesă mecanică de susținere și orientare fină.

Instrumentul numerotat cu 3 este descris de Hevelius în textul Machinae coelestis ca având 18–20 de picioare (5,1–5,7 m), dar în realitate doar 12 picioare, adică aproximativ 3,4 m. Este primul telescop al lui Hevelius suspendat pe catarg, cu tub din material mai ușor probabil carton presat, după cum sugerează culoarea și zveltețea sa vizibilă în gravură. Forma tubului seamănă cu cea a instrumentelor mai mici, legate de scânduri cu frânghii. Aceasta este discrepanța explicit menționată de autori între textul Machinae coelestis și ilustrație, telescopul 3 are cel mai probabil doar 12 picioare, nu 18–20 cum declara Hevelius.

Instrumentul numerotat cu 4 este cel mai lung din gravură și articolul îl identifică ca telescopul cu tub din patru scânduri îmbinate în unghi drept construcția nouă adoptată de Hevelius pentru instrumente de 25–35 de picioare (7,1–10 m). Autorii precizează că poate fi fie telescopul de 20 de picioare cu obiectivul bun al lui Burattini (5,7 m distanță focală reală), fie cel de 30 de picioare cu obiectivul defect al lui Burattini (8,5 m). Gravura arată evident un tub de peste 8 m, ceea ce ar sugera varianta de 30 de picioare dar autorii notează că ținând cont de calitatea optică dezastruoasă a obiectivului de 30 de picioare, recunoscută chiar de Hevelius, telescopul a fost probabil ulterior scurtat pentru a utiliza obiectivul de 20 de picioare. Alternativ, dimensiunile din gravură sunt pur și simplu exagerate conform obiceiului documentat al lui Hevelius de a instrui pe Stech să mărească instrumentele în ilustrații. Frânghia de susținere este prinsă în două puncte de tub pentru a minimiza flexiunea, iar capătul ocular se sprijină pe masa cu micromișcări (numărul 2). Acest telescop numărul 4 conținea un ocular extensibil de aproximativ 43 cm din hârtie sau piele, cu două lentile convergente formând un sistem apropiat de Huygens.

Concluzia critică a despre această gravură în ansamblu este că ea reprezintă instrumentarul lui Hevelius la momentul publicării Machinae coelestis pars prior în 1673, deci înainte de incendiul din 1679. Toate aceste instrumente au ars în acel incendiu. Și lucru esențial din perspectiva analizei critice a autorilor gravura conține cel puțin o substituție certă (telescopul Wiesel prezentat drept instrument propriu al lui Hevelius) și cel puțin o exagerare de dimensiuni documentată (telescopul 3 declarat 18–20 picioare față de 12 picioare reale). Aceste manipulări iconografice sunt consistente cu strategia generală de construire a imaginii publice a lui Hevelius.

Citat din articol: (chrome-extension://efaidnbmnnnibpcajpcglclefindmkaj/https://www.urania.edu.pl/sites/default/files/archiwum/urania_2020_04.pdf).

Aceasta ridică întrebarea: telescoapele 1, 3 și 4, prezentate ( s-au bazat pe trei lentile Burattini? În principiu, telescopul 1 are o distanță focală de 4,5-5,5 metri. Cu toate acestea, metoda sa de asamblare este destul de tipică pentru proiectele anterioare ale lui Hevelius. De asemenea, este clar că primul telescop este mai scurt decât al doilea, deși este mai aproape și - conform informațiilor lui Hevelius din text - ar fi trebuit să fie mai lung. Prin urmare, nu avem un telescop de 6 metri cu o lentilă Burattini, ci mai degrabă un telescop Wiesel de 3,6 metri. Versiunea color a acestei gravuri arată că tubul este fabricat din carton marmorat și are un design „inversat”, tipic lui Wiesel, nu lui Hevelius.

Cel mai lung telescop din (nr. 4) ar putea fi fie un telescop de 6 metri, fie unul de 9 metri cu un obiectiv Burattini. Desenul arată clar un tub lung de peste 8 metri, dar având în vedere calitatea slabă a obiectivului de 9 metri, este probabil ca acest telescop să fi fost scurtat ulterior la mai puțin de 6 metri pentru a găzdui un obiectiv de 6 metri sau dimensiunile din desen sunt exagerate, ceea ce - după cum vom vedea mai târziu - nu ar fi cazul. Prin urmare, se poate presupune că atunci când a fost publicată lucrarea Machinae coelestis pars prior (1673) Hevelius avea: — două telescoape mai vechi cu propriile lentile din jurul anului 1643, lungi de 1,8 metri și 3,6 metri; — un telescop Wiesel din jurul anului 1656, lung de 3,6 metri; — telescoape de 4,8 și 6m (și poate chiar 9) de picioare lungime, cu lentile Burattini din 1670. Nu luăm în considerare aici probabil numeroase telescoape mai mici, adesea cu oculare negative ale lui Galileo, folosite, de exemplu, pentru a proiecta imagini ale Soarelui sau ale Lunii. Toate aceste telescoape au fost distruse în incendiul observatorului din 1679.

Instrumentele lui Hevelius

In Cometographia se poate vedea telescopul lui Hevelius de 60 de picioare pe acoperisul observatoului sau

Telescopul cu obiectivul lui Christopher Cock, de lungime declarată 60 de picioare dar reală de 50 de picioare adică aproximativ 14,2 m reprezintă cel mai mare instrument efectiv construit și utilizat de Hevelius. Discrepanța dintre dimensiunea declarată (60 de picioare) și cea reală (50 de picioare) este documentată explicit în corespondența lui Hevelius și constituie unul dintre cele mai clare exemple ale tendinței sale de exagerare sistematică a instrumentarului. Tubul era bivalv, cu secțiune pătrată, din scânduri de brad, cu diafragme interne care îndeplineau dublu rol: stingeau reflexiile parazite și consolidau structura. Construcția era inspirată direct din practica lui Robert Hooke, ale cărui telescoape apăruseră pe pagina de titlu a Cometographiei din 1668 lucru pe care Hevelius nu l-a recunoscut public niciodată. Catargul era fixat de balustrada platformei de observare, limitând accesul la doar câteva zeci de grade în azimut fără deplasarea fizică a catargului. Montajul și demontajul necesitau trei până la patru oameni și ore întregi de efort fizic. Hevelius se gândea la un observator mai adecvat care să minimizeze această muncă ce îl împiedica uneori de la observații. Obiectivul, cu diametrul de aproximativ 15 cm și apertura activă de aproximativ 7,6 cm, era în opinia lui Huygens doar „satisfăcător". Cock stricase primul obiectiv și fusese nevoit să reia lucrarea, după o așteptare de aproape doi ani și cu plăți suplimentare. Nu mai executase anterior o lentilă cu o distanță focală atât de mare. Autorii calculează că aberația cromatică la parametrii acestui telescop - 7,6 cm apertura activă, 14 m distanță focală este identică cu cea a unui obiectiv de 38 mm la 3,5 m distanță focală, adică minimă și neglijabilă în practică. Cauza calității slabe a imaginilor nu era deci cromatismul, ci în mod cert erorile de figură ale suprafeței lentilei. Observațiile cu acest telescop erau extrem de rare: în Machinae coelestis pars posterior apar numai trei descrieri de observații, plus o singură observație a lui Saturn publicată în Philosophical Transactions. Desenul lui Saturn trimis Royal Society în august 1670, realizat cu acest instrument, nu prezenta umbra inelului pe care Hooke o desena în aceeași perioadă indicând că obiectivul lui Cock, în ciuda dimensiunilor impresionante, nu depășea performanța lunei de 20 de picioare cu obiectivul bun al lui Burattini. Acest telescop a ars complet în incendiul din 1679.

Telescopul de 60 de picioare lungime adica 17m avea in realitate 14 sau 15m lungime

Luneta de 60 de picioare de pe acoperisul observatorului

Luneta de 60 de picioare

Reconstructie a observatorlui lui Hevelius cu luneta de 60 de picioare

Macheta Observatorului lui Hevelius

Macheta lunetei de 60 de picioare a lui Hevelius

Telescoapele pentru care Hevelius indica lungimi între 16 și 35 de picioare (4,6–10 m) foloseau o construcție radicală diferită față de cele mici. Tubul nu mai era alcătuit din segmente cilindrice, ci din patru scânduri lungi îmbinate în unghi drept, formând un profil cruciform sau în T — o structură mult mai rigidă la aceeași greutate, și cu jumătate din greutatea unui tub circular de aceleași dimensiuni. Această construcție, pe care Hevelius pretinde că a dezvoltat-o „de mult timp", provine cel mai probabil de la Robert Hooke, cu care a intrat ulterior într-un conflict acerb. Frânghia de susținere era prinsă de tub în două puncte pentru a minimiza flexiunea, și capătul ocular se sprijinea pe masa telescopică cu micromișcări. Hevelius descria el însuși că, în ciuda lungimii mai mari a acestor instrumente, ele erau mai ușor de manevrat decât cele mici — ceea ce a fost confirmat de replica lui Alan Binder.

Binder a construit în 1969 la Tucson o replică funcțională a unui astfel de telescop, cu lungimea de 17 picioare anglo-saxone (aproximativ 5,2 m), șlefuind manual lentilele și ținând cont de calitatea mai scăzută a lucrului din secolul al XVII-lea. A construit un catarg analogic celui al lui Hevelius și a reprodus masa mobilă. Concluzia sa referitoare la ușurința de utilizare a fost pozitivă, deși la vânt mai puternic tubul trebuia legat de catarg pentru stabilizare. Binder a fost plăcut surprins de calitatea imaginilor produse de obiectivul cu apertura de 71 mm la raportul focal f/74. Comparând cu Marele Refractor de la Observatorul Yerkes — cu diametrul de 102 cm și distanța focală de 19,3 m — pe care lucrase anterior, acesta din urmă prezenta un cromatism net mai pronunțat. Aceasta este o observație optică importantă și contra-intuitivă: refractorul Yerkes, cu un obiectiv acromat modern, are un cromatism rezidual vizibil la imagini luminoase, în timp ce un simplet de 71 mm la f/74 poate produce imagini cu cromatism subiectiv mai mic pur și simplu pentru că raportul focal extrem reduce dispersia cromatică absolută pe disc, Binder sugereaza ca lentila e folosita la 60mm.

Luneta replica a lui Alan Binder de 5.2m focala folosita la 60mm

Obiectivul in stanga si ocularele centru si dreapta

Jupiter prin luneta lui Alan

M42 prin luneta lui Alan replica Hevelius

Schite cu planeta Marte prin luneta replica Hevelius a lui Alan

Telescopul de 50 de picioare — cel mai mare efectiv utilizat în observatorul lui Hevelius, și pe care el îl prezenta public drept de 60 de picioare — reprezintă un caz detaliat de analiză critică. Tubul era bivalv, cu secțiune pătrată, din scânduri de brad, cu diafragme interne care stingeau reflexiile parazite și consolidau totodată structura. Cele două jumătăți se asamblau înainte de observație, după care ansamblul era suspendat pe un catarg fixat de balustrada platformei. Era o construcție inspirată direct din practica lui Robert Hooke și apăruse pe pagina de titlu a Cometographiei din 1668 — ceea ce înseamnă că Hevelius cunoștea și recunoștea designul înainte de a-l adopta, chiar dacă în relațiile publice nu i-a atribuit niciodată lui Hooke creditul. Catargul era prea lung pentru a permite o acoperire completă a cerului — accesibilă era doar o felie de câteva zeci de grade în azimut fără a deplasa fizic catargul, operație care la rândul ei necesita un efort considerabil. Montajul și demontajul fiecărei observații necesitau trei până la patru oameni și ore întregi de muncă fizică. Hevelius se gândea serios la un observator mai adecvat care să minimizeze această muncă ce uneori îl împiedica de la observații.

Saturn prin telescopul de 14.2 - 15m lungime numit de Hevelius cel de 60 de picioare

Imaginea lui Saturn cu telescopul de 60 de picioare a lui Hevelius stanga vs desenul lui Saturn a lui Robert Hooke din dreapta

In arhiva Observatorului din Paris am descoperit acest desen al unui autor necunoscut cu un telescop plasat pe un acoperis foarte similar cu cel al lui Hevelius exista posibilitatea ca acesta sa fie o schita a lui Hevelius cu telescopul de 60 de picioare ( jos), balustrada acoperisului semana tare mult cu cea a lui Hevelius din gravurile cu instrumentele sale.

O schita presupusa a lunetei de 60 de picioare

Telescopul de 70 de picioare, adică aproximativ 20 m, nu a existat ca instrument funcțional și nu apare în nicio observație documentată. Hevelius a primit de la Burattini o lentilă de 8 inci în diametru cu distanță focală declarată de 70 de picioare, dar aceasta nu i-a satisfăcut așteptările și observatorul era oricum prea mic pentru un instrument de astfel de dimensiuni. Autorii avansează teza că gravura prezentând telescopium nostrum maximum în faza de montaj final — figura 7 din articol — reprezintă de fapt tentativele cu telescopul de 70 de picioare, eșuate înainte de a produce vreo observație. Stech ar fi prelucrat schița originală, iar Hevelius a furnizat o descriere falsă, prezentând instrumentul de 70 de picioare drept cel de 140. Aceasta este o teză a autorilor, nu un fapt cert, dar este bine argumentată geometric și cronologic. Lentila de 70 de picioare a lui Burattini ar putea fi chiar lentila mai mare supraviețuitoare de la Deutsches Museum din München — cu diametrul de 150 mm și distanța focală medie de 22,6 m, dar cu variații zonale care ajungeau până la 27 m. Discrepanța față de diametrul așteptat de 8 inci (203 mm) este menționată de autori și atribuită erorilor frecvente din corespondența lui Hevelius. Această lentilă este un dezastru optic documentat: Wissner, în raportul intern din 1957, nu a reușit să o evalueze prin metoda Foucault — erorile de figură erau atât de mari și de neregulate încât nu existau zone zonale distincte care să formeze un pattern interpretabil. Eficiența reală a lentilei era estimată de Wissner ca echivalentă unui obiectiv modern de 40-50 mm de diametru — adică mai mult de două treimi din diametrul fizic de 150 mm era optic inutilizabil, contribuind la degradarea imaginii mai mult decât la formarea ei. Lentila supraviețuiește astăzi la Deutsches Museum, număr de inventar 56026, netestată interferometric sau prin Ronchi, compoziția sticlei necunoscută.

Telescopul de 140/150 de picioare — telescopium nostrum maximum — nu a existat niciodată ca instrument complet și funcțional. Aceasta este concluzia explicită și bine argumentată a autorilor. Lungimea declarată oscila între 140 și 150 de picioare gdańskeze (39,8–42,7 m), Hevelius folosind ambele valori alternativ fără a se putea decide, ceea ce în sine indică că nu măsurase niciodată instrumentul în realitate. Lentilele de la Burattini — două obiective cu distanță focală declarată de 140 de picioare plus lentile de ocular — au ajuns la Hevelius abia în iunie 1672, când tipărirea Machinae coelestis pars prior era deja în curs. Este imposibil cronologic ca telescopul să fi existat la data publicării cărții care îi dedica două gravuri duble de format mare. Construcția mecanică planificată era inginerioasă pe hârtie: patru segmente de câte aproximativ 40 de picioare fiecare, din scânduri de brad îmbinate în T asimetric — o secțiune cu moment de inerție ridicat față de flexiune și cu jumătate din greutatea unui tub circular. Diafragme la intervale de 3-4 picioare și bucăți de lemn profilate asigurau rigidizare suplimentară. Hevelius scria cu mândrie că tubul nu conținea nicio piesă metalică. Un catarg de 90 de picioare (25,6 m) urma să permită direcționarea spre orice punct al cerului cu excepția zenitului. Instrumentul nu putea fi instalat la observatorul de pe Pfefferstadt și necesita un teren la distanță de aproximativ un kilometru, identificat de Szychliński printr-o analiză geometrică detaliată a gravurii lui Saal corelată cu planurile Gdańskului din epocă, ca aflat în zona cărămidăriei pe care Hevelius o închiria. Montajul la fiecare observație necesita un vehicul de transport și aproximativ șapte oameni, inclusiv cel puțin unul capabil să urce pe catarg. Hevelius recunoștea că instrumentul putea fi utilizat exclusiv pe vreme fără vânt — o condiție meteorologică rară la Gdańsk pe malul Balticii. Analiza geometrică a celor două gravuri din Machinae coelestis pars prior demonstrează că perspectiva gravurii de ansamblu este deliberat falsificată — Stech a modificat perspectiva pe segmentul tubului dinaintea catargului pentru a face instrumentul să pară mai lung. Măsurătorile pe gravură cu corecție de perspectivă indică un telescop de maximum 30 m, nu 40 m, chiar folosind distanțele exagerate dintre diafragme din gravură. Gravura prezentând construcția sugerează o structură de 140 de picioare — dar contradicția cu prima gravură trădează instrucțiuni diferite de exagerare date lui Stech pentru cele două imagini. La trei ani după publicare, în august 1675, Burattini a întrebat prin intermediar dacă lentila de 140 de picioare fusese testată. Răspunsul lui Hevelius era că tubul i se părea prea scurt pentru lentila de 140 de picioare dar prea lung pentru cea de 70 o situație imposibil de explicat altfel decât prin faptul că lentilele nu aveau distanțele focale declarate sau că tubul construit nu corespundea. Burattini a propus rešlefuirea obiectivului; Hevelius nu a mai răspuns. Nu a recunoscut eșecul lui Oldenburg, căruia îi promisese în repetate rânduri observații cu giganta lunetă, până la moartea acestuia în 1677. Datele observaționale cu acest telescop lipsesc complet din Machinae coelestis pars posterior și din Annus Climactericus. Lentilele lui Burattini pentru telescopul de 140 de picioare au supraviețuit incendiului din 1679 deoarece erau depozitate în afara observatorului. Reapariția lor este documentată parțial: la adunarea jubiliară din 2 ianuarie 1893 a Societății Gdańskeze de Cercetări Naturale, dr. Kayser a prezentat două lentile cu distanțele focale de 102 și 158 de picioare, probabil aparținând lui Hevelius. Editorul revistei Physikalische Blätter din anii 1960 își amintea că le văzuse în 1925 — plăci aproape plane, din sticlă gălbuie, nu prea transparentă, de 1-2 cm grosime și aproximativ 20 cm diametru, dând „imagini surprinzător de clare ale becurilor". Nici una dintre ele nu avea distanța focală comandată — 140 de picioare nu este nici 102, nici 158 ceea ce confirmă că Burattini nu reușise să execute lentilele la specificațiile cerute. Ambele s-au pierdut sau au fost distruse în 1945.

Marea luneta de 150 de piciaore care niciodata nu a fost complet realizat

Asamblarea lunetei de 150 picioare

O schita a lui Hevelius pentru un posibil observator astronomic cu turn, nerealizat vreodata

Hevelius a declarat alternativ lungimi de 140 și 150 de picioare gdańskeze pentru acest telescop o incoerență pe care Nowacki și Szychliński o menționează explicit, și care nu este un detaliu minor. Folosind lungimea piciorului gdańskez de 0,2845 m determinată de Lühning, 140 de picioare înseamnă 39,83 m, iar 150 de picioare înseamnă 42,675 m o diferență de aproape 2,85 m, adică exact un picior gdańskez, care la distanța focală a unui simplet ar fi generat o variație semnificativă a măririi. Faptul că Hevelius nu se putea decide și le folosea alternativ chiar în cuprinsul aceleiași lucrări sugerează că nu verifica niciodată distanța focală reală a lentilelor pe care le primea. Aceasta nu era o neglijență pur personală în absența unui focometru calibrat, măsurarea distanței focale a unei lentile aproape plane cu o distanță focală de 40 m era extrem de dificilă în practica secolului al XVII-lea. Metoda directă ar fi implicat observarea unui obiect îndepărtat și măsurarea distanței până la planul focal, ceea ce în condiții de câmp, cu un tub lung și instabil, era o operație cu erori de ordinul metrilor.

Construcția mecanică planificată era, pentru standardele epocii, ingenioasă și bine gândită ingineresc. Tubul urma să fie alcătuit din patru segmente de aproximativ 40 de picioare fiecare deci patru secțiuni de câte aproximativ 11,4 m. Fiecare segment era construit din două scânduri de brad îmbinate în formă de T asimetric: o scândură de 8–9 „kciuky" lățime (aproximativ 192–216 mm, deoarece kciuk era aproximativ 24 mm, adică 1/12 dintr-un picior gdańskez) și alta de 10–11 kciuky (aproximativ 240–264 mm). Această secțiune transversală în T asimetric era o alegere structurală sofisticată un profil în I sau T are un moment de inerție față de flexiune mult mai mare decât o secțiune circulară de aceeași greutate, datorită distribuției materialului departe de axa neutră. Hevelius scria cu mândrie că tubul nu conținea nicio piesă metalică, ceea ce era atât o afirmație de meșteșug lemnul lucrat fin fără feronerie cât și o necesitate practică, deoarece greutatea metalului ar fi compromis manevrabilitatea. Diafragmele interne, fixate la intervale de 3–4 picioare (0,85–1,14 m), serveau dublu scop: stingeau reflexiile parazite din interiorul tubului și asigurau o rigidizare suplimentară a secțiunii transversale, prevenind torsiunea scândurilor sub greutatea proprie și a tensiunilor introduse de cabluri. Un sistem de cabluri atent calculat — olinaj, în terminologia navală pe care Hevelius o folosea frecvent, venit din experiența catargelor de corabie urma să preia tensiunile de compresiune și tracțiune și să mențină tubul drept sub sarcina gravitațională și sub perturbațiile vântului.

Catargul de 90 de picioare gdańskeze aproximativ 25,6 m înălțime era componenta care permitea direcționarea lunetei spre orice punct al cerului cu excepția zonei zenitale. Un catarg de 25 de metri era o structură navală comună pentru epoca respectivă, cel puțin în principiu, dar instalarea sa stabilă pe un teren urban și folosirea sa ca pivot pentru un braț de 40 de metri era o problemă de inginerie structurală cu totul altă categorie. Hevelius era conștient că telescopul putea fi utilizat exclusiv pe timp fără vânt o raritate meteorologică la Gdańsk, pe malul Balticii și că instrumentul nu putea fi instalat la observatorul său de pe Pfefferstadt din cauza dimensiunilor complet incompatibile cu spațiul disponibil.

Locul ales era la puțin peste un kilometru distanță de observator, identificat de Szychliński printr-o analiză geometrică a gravurii lui Saal după desenul lui Stech, corelată cu planurile Gdańskului din epocă, ca fiind în zona cărămidăriei pe care Hevelius o închiria și a unui vechi lăcaș de cult ambele dispărute astăzi. Această localizare implica, la fiecare tentativă de observație, transportul cu un vehicul a tuturor componentelor segmentele tubului, cablurile, catargul, scripetele, contragreutățile și asamblarea completă de la zero, cu aproximativ șapte oameni vizibili pe gravură, inclusiv cel puțin un om capabil să urce pe catarg. Demontajul și depozitarea urmau la fel. Aceasta nu era o logistică de observator astronomic, era logistica unui șantier naval temporar. Că Hevelius ar fi repetat această operație cu regularitate suficientă pentru a obține o serie de observații sistematice este extrem de improbabil.

Analiza geometrică a gravurilor din Machinae coelestis pars prior gravuri executate de Andreas Stech după instrucțiunile directe ale lui Hevelius și gravate de Isaac Saal constituie argumentul cel mai solid și mai obiectiv împotriva existenței reale a unui telescop de 140–150 de picioare. Nowacki și Szychliński au efectuat măsurători cu corecție de perspectivă pe ambele gravuri dedicate acestui instrument și rezultatele sunt concludente. Pe gravura prezentând telescopul în faza de montaj final, tubul suspendat de catarg nu depășește aproximativ 30 m lungime, chiar folosind distanțele măsurate dintre diafragme de 1,24–1,40 m față de valoarea de 1 m indicată de Hevelius. Dacă se acceptă valoarea Hevelius de 1 m între diafragme și se adaugă segmentele fără diafragme din zona salingurilor, lungimea totală obținută este sub 28 m. Pe gravura prezentând construcția tubului culcat pe suporți, perspectiva sugerează o structură de aproximativ 140 de picioare dar discrepanța față de prima gravură este flagrantă, și autorii concluzionează că Stech a primit instrucțiuni să exagereze dimensiunile în ambele, dar cu factori diferiți, producând o contradicție internă care trădează fabricația.

Există un al treilea element de analiză pe care autorii îl menționează, și care este deosebit de revelatoare din punct de vedere al intenției lui Hevelius: pe gravura de construcție, silueta omului de la capătul tubului este vădit micșorată față de proporțiile reale față de dimensiunile indicate ale structurii, ceea ce amplifică vizual impresia de măreție. Același procedeu apare în altă parte în Machinae coelestis pe pagina 184, gravura cu Hevelius lângă marele cadrant de 4,5 coți arată astronomul cu înălțimea unui copil față de instrument, deși dimensiunea reală a cadrantului era de aproximativ 1,85 m. Lühning a demonstrat că Stech primise instrucțiuni sistematice să micșoreze figurile umane sau să mărească instrumentele. Aceasta nu era o particularitate estetică, ci o strategie de comunicare deliberată, profund legată de contextul polemic în care Hevelius scria Machinae coelestis o carte dedicată în bună măsură apărării sale față de atacurile lui Auzout, Hooke și Flamsteed, care îi contestau observațiile poziționale realizate cu ochiul liber.

Cronologia lentilelor este poate cel mai damnator argument împotriva existenței reale a telescopului de 140 de picioare. Lentilele de la Burattini - două obiective cu distanță focală declarată de 140 de picioare și lentile pentru ocular au ajuns la Hevelius abia în iunie 1672. Tipărirea Machinae coelestis pars prior era deja în curs în acel moment. Prin urmare este imposibil din punct de vedere cronologic ca telescopul să fi existat ca instrument funcțional sau chiar asamblat la data publicării cărții care îi dedica două gravuri duble. Hevelius publicase portretul detaliat al unui instrument înainte ca piesele fundamentale ale acestuia să existe în posesia sa. Aceasta înseamnă că gravurile reprezintă fie o intenție ceea ce ar fi fost o formă de prezentare acceptabilă în epoca respectivă dacă ar fi fost prezentată ca atare fie o fabricație deliberată prezentată ca realitate împlinită. Contextul întregii cărți, al întregii corespondențe și al caracterului documentat al lui Hevelius de a exagera sistematic, sugerează clar a doua variantă.

Ceea ce a urmat publicării confirmă această concluzie. În august 1675, la trei ani după publicarea Machinae coelestis, Burattini l-a rugat pe Des Noyers să-l întrebe pe Hevelius dacă lentila de 140 de picioare fusese testată. Întrebarea în sine este revelatoare Burattini, care furnizase lentilele, nu știa dacă Hevelius le testase vreodată. Răspunsul lui Hevelius este extraordinar ca document al eșecului: tubul i se părea prea scurt pentru lentila de 140 de picioare, dar prea lung pentru cea de 70 de picioare. Aceasta este o situație absurdă tehnic care nu poate fi explicată decât prin una din două ipoteze, sau prin combinarea lor: fie tubul construit nu avea lungimea corectă, fie lentilele nu aveau distanțele focale declarate de Burattini. Sau ambele, simultan. Burattini a propus rešlefuirea obiectivului pentru a-i modifica distanța focală o operație complet posibilă tehnic, care implică îndepărtarea materialului de pe suprafața lentilei pentru a o face mai curbă. Hevelius nu a răspuns la această propunere. Evident descurajat și probabil conștient că era într-o situație fără ieșire optică și mecanică, a abandonat proiectul în tăcere.

Nu a mărturisit eșecul lui Oldenburg, cu care întreținuse o corespondență activă și căruia îi promisese de mai multe ori că va raporta observații cu giganta lunetă. A continuat să tacă până la moartea lui Oldenburg în 1677. În Machinae coelestis pars posterior (1679) și în Annus Climactericus (1685) nu există nicio observație realizată cu telescopul de 140 de picioare. Absența este completă și fără excepții ceea ce, din perspectiva unui astronom care utilizase cu sârguință fiecare instrument funcțional și îl documentase extensiv, constituie dovada cea mai elocventă a nefuncționalității complete a acestui instrument.

Originea acestui telescop trebuie căutată în dinamica relației dintre Hevelius și Tito Livio Burattini (1617–1681), un personaj fascinant și insuficient studiat al secolului al XVII-lea — inginer, inventator, numismat și optician italo-polonez stabilit la Varșovia, aflat în serviciul curții regale poloneze. Burattini era cel care furnizase lui Hevelius lentilele bune de 16 și 20 de picioare în decembrie 1668, lentile cu care Hevelius era — prin propriile sale cuvinte din scrisoarea către Oldenburg — „foarte mulțumit". Această relație de furnizare satisfăcătoare a creat un capital de încredere pe care Burattini l-a utilizat pentru a-l convinge pe Hevelius să se angajeze în construcția unui instrument de o amploare fără precedent. Ideea unui telescop deschis de dimensiuni extreme nu era nouă — Burattini pregătise deja în 1665 un proiect detaliat pentru o astfel de lunetă de 60 de picioare, inspirat la rândul său de Paolo Del Buono (1625–1659), un fizician florentin din cercul Academiei del Cimento. Extinderea conceptului la 140 de picioare era calitativ diferită față de orice instrument existent sau planificat, și Burattini era cel care îl împingea pe Hevelius în această direcție.

Proiectarea unui telescop cu tub deschis de 60 de picioare dintr-o scrisoare de la Burattini către Des Noyers 1665

Am descoperit alte instrumente identice ca si constructie in perioada 1670-1671 in direct din argivele online ale observatorului din Paris iata mai jos.

Telescop deschis suspendat pe un catarg 1670-1670 probabil 10-15m lungime

Trecând acum la întrebarea despre calitatea lentilelor lui Hevelius în ansamblu, răspunsul care emerge din analiza riguroasă a tuturor datelor disponibile este complex și nuanțat, și trebuie refuzată tentația de a formula o judecată simplă fie pozitivă, fie negativă.

Lentilele mici și medii cu distanțe focale până la aproximativ 6 -7 m și diametre de 30 - 80 mm aveau cel puțin unele exemplare de calitate funcțională bună. Această concluzie rezultă din mai multe surse independente. Obiectivul de la Johann Wiesel din Augsburg, cu care Hevelius a cumpărat telescopul de 12 picioare pentru 180 de reichstaleri în jurul anului 1656, a fost evaluat de Rolf Willach prin teste efectuate pe un alt telescop complet al lui Wiesel descoperit la Bruxelles rezultatele au fost excelente, comparabile cu lentilele fraților Huygens. Acesta este un reper important: standardul Huygens era cel mai înalt disponibil în epocă pentru lentile polizate manual, și Wiesel atingea acel standard. Că Hevelius nu era mulțumit de luminozitatea acestui telescop și că nu reușea să vadă Titan prin el indică un raport focal extrem de ridicat și o apertura activă mică consecință directă a construcției cu cinci lentile și a designului „inversat" cu obiectivul în cel mai mic segment al tubului nu neapărat o lentilă defectă ca figură.

Lentilele de 16 și 20 de picioare primite de la Burattini în decembrie 1668 erau, după propria mărturie a lui Hevelius în scrisoarea către Oldenburg, de calitate bună „foarte mulțumit", cu imagini ale stelelor mai clare decât obținuse anterior, mai ales în combinație cu ocularele din Anglia. Aceasta este o evaluare subiectivă, dar consistentă cu performanța observațională demonstrată cu luneta de 20 de picioare, care rămânea instrumentul preferat și frecvent utilizat al lui Hevelius de-a lungul anilor. Replica lui Nowacki la parametri similari - 4 cm / 3 m producea imagini cu aberație cromatică minimă, benzi ale lui Jupiter excelent vizibile și inel saturnian clar. Lentila lui Burattini de 20 de picioare cu o apertura ceva mai mare ar fi trebuit să performeze comparabil sau superior, în condiții de seeing bun.

Lentila mică supraviețuitoare de la Deutsches Museum 72 mm diametru, 5,6 m distanță focală era, după raportul lui Wissner din 1957, „considerabil mai bine șlefuită" decât cea mare. Aceasta corespunde unui raport focal de aproximativ f/78, similar cu cel al obiectivului din replica lui Binder (f/74), care producea imagini excelente. Wissner nu a raportat probleme specifice cu această lentilă și nu a menționat erori de figură semnificative o absență care, în contextul în care a documentat extensiv problemele lentilei mari, sugerează că cea mică era funcțional acceptabilă. Nu știm din ce tip de sticlă este executată indicele de refracție și numărul Abbe au rămas nedeterminate, ceea ce înseamnă că nu putem calcula precis nici aberația cromatică reziduală, nici aberația sferică corectată a acestei lentile. Absența testelor Ronchi și interferometrice din raportul lui Wissner este o limitare gravă a datelor disponibile.

Lentila mare supraviețuitoare - 150 mm diametru, distanță focală medie de 22,6 m dar cu variații zonale până la 27 m este un dezastru optic documentat. Dispersia zonală a distanței focale de 4,4 m față de valoarea medie reprezintă o eroare de figură catastrofală în termeni moderni. Pentru a înțelege magnitudinea acestei erori, trebuie să o exprimăm în termeni mai precisi. Dacă centrul lentilei focalizează la 22,6 m și marginea la 27 m, diferența de 4,4 m pe o distanță focală de 22,6 m reprezintă aproximativ 19% din distanța focală totală. Aceasta se traduce direct în aberație sferică razele marginale și cele centrale nu se intersectează nicăieri în apropierea aceluiași punct focal. Imaginea rezultată nu ar fi doar nesemnificativă din punct de vedere astronomic, ci ar fi incapabilă să producă o imagine recognoscibilă a unui obiect punctual sau al unui detaliu fin. Wissner a estimat că „eficiența reală" a acestei lentile nu depășea echivalentul unui obiectiv modern de 40–50 mm adică diametrul util era redus de erori de figură la aproximativ 1/3 din diametrul fizic, restul suprafeței contribuind mai degrabă la degradarea imaginii decât la formarea ei.

Tentativa lui Wissner de a evalua calitatea acestei lentile prin metoda Foucault a eșuat. Aceasta este o informație tehnic importantă. Metoda Foucault inventată de Léon Foucault în 1858 și standard în testarea oglinzilor și lentilelor astronomice de atunci constă în plasarea unei surse punctuale de lumină în apropierea centrului de curbură al suprafeței și observarea umbrei produse de un cuțit introdus în planul focal conjugat. Erorile de figură se manifestă ca variații de luminozitate pe suprafața lentilei. Metoda este capabilă să detecteze erori de figură de ordinul fracțiunilor de lungime de undă pe oglinzi. Faptul că Wissner nu a putut obține un test Foucault utilizabil pe această lentilă sugerează că erorile de figură erau atât de mari și de neregulate încât nu existau zone zonale distincte care să formeze un pattern interpretabil suprafața era practic neregulată în sensul cel mai sever al cuvântului. Raportul lui Wissner nu conține nici teste Ronchi și nici examinări interferometrice o absență care în 1957 era mai puțin surprinzătoare decât ar fi astăzi, deoarece interferometria optică de precizie pentru lentile mari nu era o procedură de rutină, dar testul Ronchi cu o rețea simplă era accesibil și absența sa din raport poate indica fie că nu a fost efectuat, fie că rezultatele nu au putut fi interpretate.

Lentilele de 150mm stanga cea mare de 22.6m focala si cea mica de 72mm dreapta de 5.6m focala

Descrierea lentilelor

Această lentilă corespunde cel mai probabil obiectivului de 70 de picioare nereușit al lui Burattini din 1671–1672. Există o discrepanță de diametru față de așteptări Kampa indică 8 inci (aproximativ 203 mm) ca diametru al acestei lentile, față de 150 mm măsurați. Nowacki și Szychliński menționează această discrepanță și atribuie diferența probabil erorilor frecvente de dimensionare din corespondența lui Hevelius. Alternativ, lentila ar putea fi un alt obiectiv al lui Burattini, cel de 70 de picioare declarate din 1671–1672, care conform unui calcul simplu pentru o distanță focală de aproximativ 22 m mai apropiată de 70 de picioare de Paris (22,7 m) sau de 70 de picioare gdańskeze (19,9 m) decât de 140 de picioare ar corespunde mai bine cu valorile măsurate ale distanței focale.

Calitatea sticlei folosite de meșterii optici din secolul al XVII-lea era o limitare fundamentală independentă de abilitatea de șlefuire. Sticla de epocă era produsă prin metode artizanale care nu permiteau controlul compoziției chimice, al vitezei de răcire sau al omogenității. Incluziunile bule de aer, particule de nisip nefuzionate, impurități minerale erau omniprezente, mai ales în piesele de dimensiuni mari. Striațiile de omogenitate variații locale ale indicelui de refracție cauzate de gradienți de compoziție sau temperatură în topitura neomogenizată erau o problemă gravă în piesele mari, deoarece fiecare variație locală a indicelui acționează ca o prismă sau lentilă parazitară suplimentară, degradând imaginea independent de figura geometrică a suprafețelor. Descrierile lentilelor găsite în 1893 la Gdańsk „sticlă gălbuie, nu prea transparentă" indică o absorbție cromatică selectivă în lungimi de undă albastre și verzi, ceea ce ar fi redus contrastul imaginii și ar fi introdus o colorație parazitară chiar și la un obiectiv perfect figurat geometric.

Burattini era, după toate indiciile, un optician mai bun decât Cock pentru distanțele focale medii, dar niciun furnizor al lui Hevelius cu excepția posibilă a lui Wiesel pentru dimensiunile mici nu atingea standardul fraților Huygens sau al lui Campani pentru obiectivele de calitate astronomică superioară. Huygens polizase personal lentile de calitate remarcabilă; Campani, deși reticent să îi fie examinate metodele, producea obiective cu figuri optice superioare celor ale oricărui contemporan, după cum documentează studiul interferometric al lui Lozi et al. din 2013 pe lentilele Campani supraviețuitoare. Comparativ, Cock era un meșter de instrumente științifice generalist care se aventura în teritorii de distanțe focale pe care nu le mai abordase și eșua previzibil. Burattini era consistent bun la distanțe focale de 16–20 de picioare, mediocru la 30 de picioare și complet nereușit la 70 și 140 de picioare. Aceasta nu este o surpriză optică dificultatea șlefuirii manuale a unei lentile crește neliniar cu diametrul și distanța focală, deoarece o lentilă mare cu distanță focală lungă are o săgeată de curbură extrem de mică, și deviațiile geometrice de la sfera de referință care constituie erorile de figură sunt greu de detectat și corectat în absența testelor optice cantitative.

Hevelius însuși nu dispunea de metode cantitative de testare optică. Evaluarea calității unui obiectiv se făcea în epocă în principal prin test pe cer imaginea stelelor, rezoluția perechilor duble, claritatea detaliilor planetare sau cel mult prin teste pe obiecte terestre îndepărtate. Aceste metode sunt calitative și dependente de condițiile de seeing, de calitatea ochiului observatorului și de calitatea ocularului utilizat. Niciunul dintre observatorii secolului al XVII-lea nu dispunea de echivalentul testului Ronchi, al metodei Foucault sau al interferometriei toate metode din a doua jumătate a secolului al XIX-lea și din secolul al XX-lea. Aceasta înseamnă că Hevelius nu putea distinge între o lentilă cu erori de figură grave și o lentilă de calitate bună văzută printr-un seeing slab, ceea ce explică parțial de ce a acceptat obiective nefuncționale de la Burattini și de ce interpreta poor seeing drept dovadă că are nevoie de telescoape mai lungi. Cercul vicios era complet: seeing-ul slab din Gdańsk degrada imaginile telescoapelor funcționale, Hevelius comanda obiective cu distanțe focale din ce în ce mai mari, Burattini nu era capabil să execute obiective de calitate la distanțe focale mari, obiectivele noi erau și mai slabe decât cele anterioare, iar Hevelius continua să interpreteze rezultatele slabe ca dovadă că are nevoie de telescoape și mai lungi.

Această analiză a calității lentilelor lui Hevelius conduce la o concluzie care este fundamental diferită de imaginea populară a sa ca mare constructor de telescoape. Hevelius era un mecanic excelent și un inginer structural competent soluțiile sale de susținere, catargele, mesele cu micromișcări, construcțiile în T și în cruce pentru tuburi lungi, toate erau inteligente și funcționale. Dar ca optician ca persoană capabilă să evalueze, să teste și să optimizeze figura geometrică a suprafețelor de lentile era inferior lui Huygens și Campani și probabil inferior chiar meșterilor specializați ca Wiesel. Că Philips Huygens îl numea „un șlefuitor slab de lentile" în scrisoarea privată din 1656 nu era o insultă motivată de gelozie fraternă era o evaluare tehnică accurată bazată pe observarea directă a imaginilor produse de lunelele lui Hevelius, comparate cu standardele pe care le cunoșteau frații Huygens din propriile laboratoare.

Instrumentele din perioada reconstrucției observatorului după incendiul din 1679 formează un inventar mai modest. Hevelius a primit în septembrie 1681 de la Burattini lentile de 20 și 56 de picioare, iar din Anglia prin intermediul lui Flamsteed trei lentile obiective de 8, 16 și 24 de picioare, plus lentile oculare și un micrometru. Luneta mică de 8 picioare (2,3 m) era echipată cu micrometrul primit din Anglia — cel mai precis instrument al perioadei finale. Cele trei lunete medii de 16, 20 și 24 de picioare (4,6 m, 5,7 m și 6,8 m) constituiau instrumentarul principal de observație. În Annus Climactericus, Hevelius menționează ocazional un telescop de 10 picioare — probabil același instrument de 8 picioare, exagerat conform obiceiului său. Telescopul de 56 de picioare (15,9 m), bazat pe un obiectiv Burattini, este marcat de autori cu dubiu în ce privește construcția efectivă, din cauza calității prezumtiv slabe a obiectivului, confirmată indirect de faptul că Hevelius nu l-a mai cerut pe Cock și că lentila de 56 de picioare a lui Burattini „l-a dezamăgit". Lentila mai mică supraviețuitoare de la Deutsches Museum — 72 mm diametru, 5,6 m distanță focală — provine probabil din această perioadă post-incendiu, cu parametri similari obiectivului de 20 de picioare preferat al lui Hevelius dinainte de 1679. Wissner o descria în 1957 ca „considerabil mai bine șlefuită" decât cea mare, o formulare care, în contextul în care documentase extensiv problemele celei mari, sugerează o calitate funcțional acceptabilă, deși fără teste Ronchi sau interferometrice disponibile pentru a o confirma cantitativ.

Ceea ce iese cu absolută claritate din analiza integrală a tuturor instrumentelor lui Hevelius pe baza celor două articole este că instrumentul său de bază real — cel cu care a realizat efectiv observațiile astronomice semnificative de-a lungul carierei sale — era luneta de aproximativ 5,7 m distanță focală cu obiectivul bun al lui Burattini, un instrument modest față de propaganda instrumentarului pe care el însuși o promova. Toate celelalte instrumente mari fie nu au funcționat niciodată, fie au funcționat atât de rar și cu rezultate atât de slabe încât absența lor nu ar fi schimbat nicio concluzie astronomică pe care Hevelius a publicat-o. Iar instrumentele mici și medii, cu aperturi de 2-7 cm, erau perfect capabile tehnic să producă imagini bune ale planetelor dar în condițiile de seeing catastrofal generate de amplasamentul observatorului pe acoperișurile caselor din Gdańsk, niciun instrument, indiferent de apertura sa, nu putea produce imaginile pe care Huygens, Hooke și Cassini le obțineau de la locații mai favorabile.

Desenele planetei Jupiter din cartea Selenographia a lui Hevelius