Galileiho dalekohledyː Nahoře (3) druhý zachovaný dalekohled, asi z roku 1610. Níže (4) první zachovaný dalekohled z roku 1609, pečlivě zdobený. Kredit: Zde, Wikimedia Commons. Licence CC 4.0.

Některé Galileiho přístroje a ilustrace z knih a korespondence jsem představil už v článku Galileo Galilei – Vynálezy a astronomické objevy. Museo Galileo ve Florencii však nabízí mnohem víc. Je to vlastně Muzeum přírodních věd (Museo di Storia della Scienza), pojmenované na počest Galileiho, neboť památkám po něm věnuje celý sedmý sál.

Začneme dalekohledy, které sám navrhl a vyrobil. Není to jeho vynález. Byl však první, kdo dalekohled použil k astronomickému pozorování, především spojil pozorovací talent s novátorskou teorií. Galileiho nesmírná technická zručnost to umožnila. Slovem dalekohled (telescopio) prý takovéto přístroje roku 1611 pojmenoval kníže Federico Cesi, zakladatel Akademie Lincei. Bohužel se nedochovaly další přístroje, které k nim Galilei postupně zhotovil, prý např. mikrometr pro měření distance Jupiterových měsíců (což v případě záporného okuláru vůbec nechápu, leč Museum to tvrdí) a určitě helioskop pro pozorování Slunce v zadní projekci.

První zachovaný Galileiho dalekohled z roku 1609. Část s objektivem. Museo Galileo, inv. č. 2428. Kredit: Zde, Wikimedia Commons. Licence CC 4.0.

Koncem léta 1609 Galilei, jemuž tehdy bylo 45 let, viděl v Padově dalekohled Hanse Lippersheye a rychle se pokusil vyrobit vlastní přístroj. Během podzimu 1609 i přístroj dokonalejší, který předváděl benátskému dóžeti, zatím spíš asi pro vojenské užití. Věren předloze ovšem zůstal u systému s rozptylkou v roli okuláru, jemuž dnes říkáme Galileiho uspořádání. Čočky si sám brousil. Díky moderním měřením několika zachovaných exemplářů víme, že dostatečně kvalitně. Limitujícím faktorem však byla kvalita tehdejšího optického skla, které nebylo úplně homogenní, často dokonce s bublinkami. Z většího počtu dalekohledů Galileiho produkce se zachovaly dva, které vystavuje právě Museo Galileo ve Florencii. Naštěstí jde o přístroje, které se podílely na nejvýznamnějších objevech, i když jsou určité problémy s jejich autentickou kompletností (a pro extrémní kritiky i s jejich identifikací, avšak ani ti nepochybují o vzniku těchto přístrojů ve velice raném 17. století).

rvní zachovaný Galileiho dalekohled z roku 1609. Část s okulárem. Dřevo, kůže. Museo Galileo, inv. č. 2428. Kredit: Zde, Wikimedia Commons. Licence CC 4.0.

Starší z těchto dalekohledů Galilei použil k pozorování Měsíce už v listopadu 1609 a pak v lednu 1610 k objevu Jupiterových měsíců. (Muzeum udává opatrnější vročení dalekohledu: závěr roku 1609 až začátek 1610, možná proto, že prováděl ještě nějaké úpravy přístroje.) Zvláštní je symbióza nečekaně zdobného provedení a primitivní optiky. Tubus vyrobený ze dřeva a kůže je v okolí obou konců zdoben poměrně složitými rytinami, stylizacemi rostlinných motivů. Je to málem umělecký artefakt. Objektivem je samozřejmě spojná čočka, v té době (a ještě dost dlouho potom) jedna čočka, tedy nejjednodušší objektiv se všemi myslitelnými optickými vadami. Trochu překvapením je, že čočka průměru 37 mm je prý zacloněna na aperturu pouze 15 mm, asi kvůli omezení projevů optických vad, zvláště kulové. Zacloňování takových a podobných objektivů je obvyklé, leč tohle je trochu příliš. Byl to však první přístroj pro astronomické účely a jeho tvůrce s ním zřejmě poněkud zápasil, hledal optimální poměry jeho komponent. Čočka objektivu je plankonvexní (spojka vypuklá jen z jedné strany), uprostřed tlustá 2,0 mm a má ohniskovou vzdálenost 980 mm.

Okulár dalekohledu byl samozřejmě tzv. Galileův, tedy tvořený rozptylkou, opticky záporný. Říká se mu tak jen na rozlišení od Keplerova kladného okuláru se spojkou. Jedinými výhodami tohoto uspořádání jsou nepřevrácený obraz a malinko kratší konstrukce tubusu, donedávna se tento systém používal u divadelních kukátek. Pro astrometrii to není vhodné uspořádání. Okulár prvního Galileiho dalekohledu byl tvořen bikonkávní čočkou průměru 22 mm, uprostřed tlustou 1,8 mm, s ohniskovou vzdáleností -47,5 mm. Zvětšení tedy bylo 21x, jenže při takovém zvětšení musel být obraz zoufale nekvalitní a s velice malým jakžtakž prokresleným zorným polem, prý nanejvýš 15 úhlových minut (čtvrt stupně). Uvnitř takto úzkého pole se rušivě uplatňovala jen barevná vada, nedokonalosti skla čoček a reflexy. Mimo toto úzké pole sice bylo taky něco vidět, ale neostrost velice rychle rostla se vzdáleností od středu. K prvním zásadním objevům to však stačilo! Bylo ovšem třeba bystrého pozorovatele. (Detailní popis od Musea si možná opět trochu fandí. Podle jiných pramenů se čočka okuláru nezachovala a její parametry známe z Galileiho popisu.)

Druhý zachovaný Galileiho dalekohled, asi z roku 1610. Část s objektivem. Museo Galileo, inv. č. 2427. Kredit: Zde, Wikimedia Commons. Licence CC 4.0.

Pro porovnání: Dnešní velké triedry a malé dalekohledy se zvětšením 20 mají díky mnoha optickým korekcím zorné pole dva stupně, celé ostře prokreslené. Navíc mívají větší průměr objektivu, třeba 60 nebo i 100 mm. Vztah zvětšení a průměru objektivu je ošidná záležitost. Ani kvalitní optiku nemáme trápit zvětšením vícenásobně větším, než je průměr objektivu v milimetrech; více než dvakrát většímu zvětšení se už říká „mrtvé“, protože nic nového neuvidíme. Tohle pravidlo se uplatní při pozorování Měsíce, planet a dvojhvězd. Pro pozorování mlhovin a galaxií je naopak důležitější světelnost, takže vzhledem k pupile našeho oka používáme zvětšení jen kolem šestiny průměru objektivu v milimetrech, kompromisně až čtvrtinu. Galilei mlhavé objekty nepozoroval, takže chtěl maximalizovat zvětšení. Nebylo to jen z naivity, že čím víc, tím líp, i když u prvních přístrojů takovému přístupu trochu podlehl. Zaclonění primitivního objektivu potlačí část vad, jenže kromě úbytku světla dá příležitost i difrakci, o které Galilei ještě nevěděl, ta je odpovědná za onu „mrtvost“ přílišného zvětšení. Suma sumárum: Svým prvním dalekohledem mohl běžně vidět asi to, co novodobým divadelním kukátkem, ale viděl to násobně větší a neostřejší, tmavší a v uzoučkém účinném zorném poli. Při šťastné koncentraci uviděl v těsném okolí středu zorného pole výsek obrazu, jehož rozlišení odpovídalo dnešnímu malému triedru se zvětšením kolem 8. To vyžadovalo šikovnost pozorovatele. (Disk Měsíce má těsně přes půl stupně, srpek Venuše i při největším přiblížení do 1 úhlové minuty.)

Druhý zachovaný dalekohled vznikl nejspíš už roku 1610. Rezignuje na zdobnost a optimalizuje optiku, byť samozřejmě zůstává u nejjednodušší možné konfigurace. Málem to vypadá, že Galilei vzdal vylepšování prvního přístroje a rychle udělal nový a lepší. Konstrukce je ze dřeva, papíru a mědi. V roli objektivu je bikonvexní (dvojvypuklá) čočka průměru 51 mm, uprostřed je tlustá 2,5 mm, s ohniskovou vzdáleností 1330 mm. Podle některých údajů byla i u tohoto přístroje čočka objektivu trochu zacloněna. Okulár je tvořen plankonkávní čočkou (rozptylkou s jednou rovinnou stranou) průměru 26 mm, uprostřed tlustou 3 mm, s ohniskovou vzdáleností -94 mm. Zvětšení je tedy 14x, ostré zorné pole prý opět pouze 15 úhlových minut (čtvrt stupně), ale snad s méně drastickým přechodem do méně ostrých částí. (Podle jiných pramenů je dnes tento okulár nahrazen spojným, se stejnou ohniskovou délkou, tedy i zvětšením.)

Galilei správně vsadil na větší ohniskovou vzdálenost (omezuje kulovou vadu), větší průměr objektivu a menší zvětšení. Tím zmenšil rozdíl mezi číselným a efektivním zvětšením, navíc polepšil světelnost. Tímto přístrojem mohl při své šikovnosti uprostřed zorného pole vidět asi tolik, co ukáže novodobý triedr průměru 30 až 40 mm při zvětšení kolem 12, ten má ovšem násobně širší a všude ostré zorné pole. Ostatně, velice podobný přístroj si lze snadno sestavit z role tvrdého papíru (raději ze dvou rolí do sebe zasouvacích), čočky do slabých brýlí (bez korekce astigmatismu) a malé rozptylky; spíše lze doporučit Keplerův systém, tedy s malou lupou v roli okuláru. Pro větší děti je to dobrá zábava, i když se tím pak obtížně trefují na cílový objekt, chce to nějaký stativ nebo jeho náhražku. Jakýsi stativ prý Galilei měl.

Galileo Galilei, Hvězdný posel (Sidericus Nuncius), faksimile (2010), Museo Galileo. Kresby Měsíce. Originál: 1610, Florencie, Biblioteca nazionale centrale, Post. 110. Kredit: Zde, Wikimedia Commons. Licence CC 4.0.

Galileo Galilei, Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo, 218 x 156 mm, faksimile (2010), Museo Galileo. Originál: 1632, Florencie, Museo Galileo, MED 1190. Kredit: Zde, Wikimedia Commons. Licence CC 4.0.

První výsledky svých pozorování, které se přesvědčivě přimlouvaly za heliocentrický model, Galilei publikoval velice rychle, už v březnu 1610, ve stručném latinském spisu Sidericus Nuncius (Hvězdný posel). Muzeum vystavuje faksimilii, originál je uložen v Národní knihovně ve Florencii. Bylo to opravdu jen poselství o převratných pozorováních, podané ovšem poutavě, až poněkud křiklavě, aby mělo taky popularizační, skoro až misijní efekt. Popisoval útvary na Měsíci a veřejně oznámil objev Jupiterových měsíců. Už při svých pozorováních v zimě 1609/10 využil Galilei toho, že v okolí terminátoru (rozhraní osvětlené a neosvětlené části), jsou v šikmém osvětlení prohlubně tmavé, zatímco osvětlené hory narušují hladký průběh linie terminátoru a vrhají kontrastní stíny. Proto ty dva obrázky Měsíce v různých fázích. Poselství Hvězdného posla se dá resumovat jednoduše: Lidi, podívejte se na Měsíc, vždyť jsou tam hory a prohlubně! A podívejte se, jak kolem Jupitera obíhají jeho měsíce!

Pozdější italsky psané dílo Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo (většinou se překládá podle smyslu: Dialogy o dvou hlavních systémech světa) podává ucelený výklad nové astronomie, místy ve značně uštěpačném duchu.

Pouzdro na čočku Galileiho (prvního zachovaného?) dalekohledu. Vittorio Crosten, 1677. Kredit: Sailko, Wikimedia Commons. Licence CC 3.0.

Galileiho složený mikroskop. Podle Galileiho návrhu z let 1610 až 1625 vyrobil Giuseppe Campani v 2. polovině 17. století. Karton, kůže, dřevo, železo, výška 200 mm, průměr 55 mm. Museo Galileo, inv. č. 3429. Kredit: Zde, Wikimedia Commons. Licence CC 4.0.

V generacích po Galileiho smrti se objektiv jeho dalekohledu stal předmětem téměř nábožné úcty. Ukázkou je barokně zdobné pouzdro z roku 1677, tedy 35 let po Galileiho smrti, vyrobené ze slonoviny a ebenového dřeva, napodobující dobové relikviáře. Uchovávalo čočku průměru 38 mm, snad z roku 1609 nebo 1610.

Zajímavějším exponátem je zachovaný exemplář mikroskopu, vyrobeného podle Galileiho návrhu. Z vlastním mikroskopem podobné konstrukce Galilei pracoval roku 1625 (nápad na konstrukci prý měl z roku 1610), ale na rozdíl o dalekohledu s ním asi neučinil žádná převratná pozorování. Spíše se dostal do sporu o autorství, neboť to byla verze přístroje Cornelia Drebbela, spor je trochu popsán ve výše odkazovaném starším článku. Slovo mikroskop prý zavedl Giovanni Faber, člen Accademia dei Lincei.

Joviláb. Přístroj pro stanovení poloh Jupiterových měsíců. Neznámý výrobce podle Galileiho návrhu, 2. polovina 17. století. Mosaz, 400 x 195 mm. Museo Galileo, Florencie, inv. č. 3178. Kredit: Zde, Wikimedia Commons. Licence CC 4.0.

Joviláb, detail. Museo Galileo, Florencie, inv. č. 3178. Kredit: Zde, Wikimedia Commons. Licence CC 4.0.

Joviláb (giovilabio) vyhlíží krásně leč dost obskurně, věren svému jménu. Je to „lapač Jova, Jupitrera“, nazvaný analogicky k přístroji zvanému astroláb, tedy lapač hvězd. Nemyslí se ovšem jejich chytání, nýbrž určení zdánlivé polohy. Joviláb sloužil k stanovení poloh galileovských Jupiterových měsíců vzhledem ke kotoučku planety. Na rozdíl od astrolábu ale polohu měsíců sám o sobě neměřil, nýbrž pouze ukazoval jejich očekávané konfigurace s planetou a časy úkazů, což umožnilo zvolit vhodný čas k jejich pozorování dalekohledem. Dodnes to tabeluje Hvězdářská ročenka, i když modernějším způsobem. Krásný přístroj zhotovil neznámý výrobce podle Galileiho návrhu.

Algoritmus pro výpočet polohy galileovských Jupiterových měsíců zažil v 17. století slávu. Tabulky časů jejich zatmění, přechodů před kotoučkem planety a zákrytů za něj byly využity také k jednomu z pokusů o synchronizaci časomíry, zvláště kvůli námořní navigaci, pro určení zeměpisné délky. Nepřesnost časomíry tehdy představovala hlavní limitaci přesnosti navigace a Jupiterovy měsíce nabízely synchronizaci času skoro na minutu, což odpovídá navigační nepřesnosti patnáct úhlových minut, tedy v tropech pod 27 km, dál od rovníku trochu méně.

Drobný nesoulad předpovědi pohybu těchto měsíců s pozorováním vedl také k objevu konečné rychlosti světla a k jejímu prvnímu změření, spíše tedy odhadu, ale velice důležitému. Ole Christensen Rømer předpověděl, že v listopadu 1676 proběhne zatmění Jupiterova měsíce Io asi o 10 minut později, než by podle teorie jeho pohybu mělo, a vyložil to rychlostí světla. Z řady jeho pozorování určil Christiaan Huygens (1629-1695) rychlost světla jako 220 tisíc km za sekundu. Podcenil ji. Jenže v té době byla podceňovaná i astronomická jednotka (vzdálenost Země od Slunce, o kterou se v průběhu roku mění vzdálenost Země a Jupitera), podle Cassiniho měření při opozici Marsu roku 1672, lépe byla změřená až roku 1771 z přechodu Venuše před Sluncem.

Exoticky působící Joviláb tedy v 17. století přispěl k vykročení z limitů antické astronomie, podobně jako Galileiho pozorování dalekohledem a Keplerova teorie (Koperníkova nepřekročila rámec antického heliocentrismu, pouze jej obnovila).

Nakloněná rovina, počátek 19. století. Dřevo, železo, mosaz, 5440 x 390 x 1240 mm. Museo Galileo, Florencie, inv. č. 1041. Kredit: Zde, Wikimedia Commons. Licence CC 4.0.

Galileo Galilei v podobě sochy, kterou v letech 1674-1677 udělal Carlo Marcellini, shlíží na repliky a modely svých přístrojů vyrobené v 18. a 19. století. Kredit: BernzBernz, Wikimedia Commons. Licence CC 3.0.

Nakloněná rovina vypadá jako ze starého školního kabinetu. Je to mnohem pozdější maketa a dost dobře neodpovídá Galileiho popisu experimentu, nalezenému v nové době, asi je taky moc malá. Nicméně dokládá kontinuální povědomí o tom, že Galilei zkoumal volný pád takto, nikoli házením závaží z šikmé věže v Pise, jak tvrdí absurdní legenda neznámého původu. To by spíš něco rozbil nebo někoho zabil, než něco vyzkoumal, na což málem dodnes s gustem upozorňují jeho protivníci, neznalí skutečné Galileiho metodiky.

Socha Galilea Galileiho dokládá úctu k němu v době přibližně 30 let po jeho smrti.

Prostředníček Galileiho pravé ruky. Vitrína a gravírování asi z roku 1737. Mramor, sklo, 150 x 150 x 445 mm (s podstavcem). Museo Galileo, Florencie, inv. č. 2432. Detail. Kredit: Zde, Wikimedia Commons. Licence CC 4.0.

Galileova hrobka v kostele Santa Croce ve Florencii. Kredit: Zde, Wikimedia Commons. Licence CC 4.0.

Jsme v Itálii, takže úcta ke Galileimu nabyla téměř náboženské rysy, navíc poplatné baroku. Galileiho prostředníček pravé ruky se v Museu vystavuje způsobem hodným relikvie.

Přes všechna církevní protivenství byl Galileo Galilei jakožto katolík pohřben ve františkánské bazilice Santa Croce, tedy velkém florentském kostele, jenž oplývá náhrobky významných osob středověku, renesance a novověku (např. Michelangela), a který vystavuje i relikvii svatého Františka.

Ukázali jsme si část věcí ze VII. sálu, obdařeného nadpisem Galileiho nový svět. V celkem osmnácti sálech muzeum nabízí rozsáhlé expozice předmětů k dějinám přírodních věd a techniky od středověku do 19. století (některé málem evokují Cimrmana), v dalších prostorách pořádá příležitostné výstavy, takže se sem snad někdy vrátíme.

Literatura

Catologo degli strumenti esposti al Museo Galileo. Museo Galileo – Instituto e Museo di Storia della Scienza, Firenze 2015. (Dostupné online ze stránek instituce. Podrobně popisuje všech 18 sálů, nejen věci související s Galileim, leč italsky.)

Oficiální stránky muzea anglicky.

Viz také (anglicky).

(Henry C. King: The History of the Telescope. New York: Dover Publications, Mineola, 2003.)