Если говорить о более прагматичных приметах времени, то для астрономии XVIII в. был характерен быстрый рост числа официальных обсерваторий, то есть обсерваторий, основанных государствами, университетами, научными сообществами и религиозными объединениями. Ни одна другая наука (за исключением медицины) не могла похвастаться столь большим количеством людей, профессионально занимавшихся исследованиями, даже если они носили рутинный характер. Все более возраставшая точность определения небесных координат, наконец, принесла свои плоды. Это было довольно дорогим предприятием, но оно оправдывало себя, если принять во внимание его практическую пользу для навигации, геодезической съемки и картографирования стран и империй и даже для теологии, если иметь в виду картирование места человечества в Божественном Творении.

Мы уже видели, как резко Парижская обсерватория поменяла облик астрономии, когда там начал работать Кассини. Основание Гринвичской обсерватории в Англии было во многом обязано французскому влиянию, но весьма необычного рода. В конце 1674 г. распорядитель королевского штаба снабжения пообещал выделить деньги на постройку обсерватории, после того как одна из фавориток Карла II Луиза де Керуаль – бретонка, пожалованная незадолго до этого титулом герцогини Портсмутской за заслуги перед Короной, – рекомендовала королю некоего господина де Сен-Пьера. Тот утверждал, что может определить географическую долготу «посредством простых небесных наблюдений».

Как уже говорилось, проблема долготы сводилась к нахождению универсальных часов, которые обеспечили бы возможность сопоставления местного небесного явления с тем, как оно происходило бы на каком-либо стандартном меридиане, скажем, в Ураниборге, Париже или Гринвиче. (Например, если в данном конкретном месте Солнце находится на меридиане, то каково будет его положение в Гринвиче? Узнав ответ на этот вопрос, мы найдем разность долгот.) Одним из видов таких универсальных часов был переносной хронометр. Достаточно надежные хронометры появились только после 1763 г., когда Джон Гаррисон (после долгой и мучительной борьбы как с механизмами, так и с людьми) получил в награду за один из своих хронометров первую премию Совета по долготе. Как мы уже видели, другими «часами» являлись спутники Юпитера, поскольку по их расположению относительно центральной планеты можно было найти время с помощью таблиц, составленных в какой-либо из ведущих обсерваторий.

Сначала Сен-Пьер держал свой метод в секрете, но и Флемстид, и другие правильно угадали, что он заключался в использовании в качестве часов быстро движущейся Луны (идея была не нова, и он, вероятнее всего, позаимствовал ее у Жана Морена). Король поручил Королевскому обществу собрать необходимую информацию о Луне, после чего услуги Флемстида оказались востребованными. Его вердикт сводился к тому, что ни положение Луны, ни положения звезд не известны с точностью, достаточной для надежной работы этого метода. Так или иначе, это подвигло короля на то, чтобы основать обсерваторию, и Джона Флемстида назначили ее «астрономическим наблюдателем»; ему поручили улучшить таблицы движений и положений звезд в интересах как навигации, так и астрономии. В главе 15 мы рассмотрим важный по значению звездный каталог Флемстида, в высшей степени актуальный для целей его программы, но ему было суждено выйти только в 1729 г. Шел июль 1676 г., когда ученый переселился в здание новой обсерватории, построенной по проекту Сэра Кристофера Рена и возведенной на холме над портом Гринвич на реке Темзе. Ему больше повезло с архитектором, чем Кассини в Париже; здание Клода Перро выглядело роскошнее, но оказалось менее функциональным.

Мы уже упоминали об отношениях, возникших между Флемстидом, Ньютоном и Галлеем. Вряд ли бы Флемстид обрадовался, узнав, что после его смерти в 1719 г. должность в Гринвиче была перепоручена Галлею, хотя, вероятно, его утешил бы следующий факт: наследники оставили при себе его инструменты, поскольку большую их часть он купил на собственные деньги. На момент его смерти большинство инструментов пребывали на государственной службе уже в течение сорока четырех лет, и почти все они отличались высочайшим качеством. Он начал с железного секстанта радиусом в семь футов, установленного на экваториальной оси и снабженного парой телескопических труб – одна (для первого наблюдателя) из них закреплялась на нулевом положении шкалы, а другая (для второго наблюдателя, производившего наблюдения одновременно с первым) могла свободно перемещаться по шкале. У него был меридианный квадрант, дававший очень неточные показания, но Флемстид потратил 120 фунтов стерлингов собственных средств на приобретение другого инструмента, спаренного с секстантом, радиусом также семь футов. Кроме того, он располагал напольными маятниковыми часами, которые оснастил сидерическим регулятором; в то время это были самые точные часы, изготовленные великим мастером Томасом Томпионом. Следуя тогдашней моде, он обзавелся телескопами с очень большим фокусным расстоянием, оснащенными окулярными микрометрами. В надежде обнаружить годовой параллакс у γ Дракона – звезды, проходившей тогда, как известно, через зенит, – он опустил 90-футовый телескоп в колодец соответствующей глубины, но лишь даром потратил время, поскольку оказался не в состоянии оценить характер полученных им измерений, смешанных с аберрацией звездного света, тогда еще не открытой. Обладая таким набором инструментов, он положил начало программе проведения систематических наблюдений для определения географической широты, продолжительности года и т. п. В течение всей своей профессиональной деятельности Флемстид уделял очень большое внимание Луне, но он был перфекционистом в таких основополагающих вопросах, как параметры солнечного движения, – вопросах, которые большинство других астрономов считало давно решенными. Его угловые измерения отличались беспрецедентной точностью, допускаемая им ошибка обычно не превышала одной десятой или даже одной двенадцатой доли от ошибки Тихо. Его «Британский каталог», составленный для 3000 звезд (опубликован в третьем томе его «Истории»), оставался в течение многих лет наилучшим из всех имеющихся.

Вопрос погрешности наблюдения имеет важное значение, хотя справедливости ради надо сказать, что подробное его рассмотрение выходит далеко за рамки нашей темы. Получение простого среднего арифметического от по возможности большего количества измерений – процедура, соблюдение которой кажется сегодня минимальным проявлением обязательной осторожности, – вошла в стандартную практику на удивление поздно, только в XVIII в. У Тихо и у Кеплера можно встретить примеры расчета среднего значения для двух наблюдений. Ньютон в своих оптических экспериментах время от времени получал среднее значение от многих показаний; в конце XVII в. та же самая процедура начинала все чаще применяться его современниками, занимавшимися лабораторной работой. Жак Кассини и Флемстид делали это более или менее регулярно, и существовали другие подобные примеры, однако, судя по всему, в течение довольно долгого времени бытовало убеждение, что обработка многих измерений одного и того же события является признаком слабости, и уж точно не тем, в чем следовало бы открыто признаваться в работе, предназначенной для опубликования. Со временем поиск аналитических методов сведения наблюдений превратился, по сути, в самостоятельный объект исследования, и наиболее важный шаг в этом направлении был сделан брауншвейгским математиком Карлом Фридрихом Гауссом. В 1809 г. он опубликовал методы, использованные им в отношении гравитационной теории движения планет начиная с 1795 г. Его впечатляющий анализ связывал так называемый постулат о среднем арифметическом (предположение, согласно которому простое среднее значение является наиболее вероятным правильным ответом) с математической теорией вероятности. (Сегодня этот «постулат» часто рассматривают как следствие еще более фундаментальных законов.) Наиболее известным его достижением было приведение логического обоснования для разработанного им метода наименьших квадратов. Такие идеи очень сильно отличались от стандартной практики астрономов XVIII в., но, как мы увидим далее, процедуры сведения, используемые Флемстидом, отнюдь не являлись безосновательными (с. 637).

Флемстид не только приобрел на свои средства бо́льшую часть инструментов, он, вдобавок к этому, более года не мог добиться от короля получения своего скромного жалованья. Его история чем-то напоминает историю Кеплера. Однако в долгосрочной перспективе относительно крупные инвестиции британского правительства в строительство обсерватории в Гринвиче (ил. 170) послужили стимулом для упрочения профессии изготовителей инструментов в Лондоне, поскольку в течение большей части XVIII в. именно они были поставщиками инструментов во всю остальную Европу. Это время закончилось, когда профессиональные астрономы сумели обзавестись собственными специалистами, хотя и продолжали проявлять большую заинтересованность и участие в этом ремесле; да и сами мастера зачастую являлись весьма неплохими астрономами, благодаря чему они могли разрабатывать конструкции новых инструментов, опираясь на собственные знания.

Новые технологические разработки могли приходить и из других областей. Возьмем, к примеру, такую ценную идею: Роджер Котс, первый плюмианский профессор астрономии в Кембридже и редактор второго издания «Principia» Ньютона, послал Ньютону эскиз гелиостата. Этот инструмент позволял направлять изображение Солнца, отраженное от подвижного зеркала, приводимого в движение часовым механизмом, в стационарный телескоп. Гук разработал другую конструкцию этого инструмента, и этот принцип продолжает использоваться до сих пор. Первый крупный гелиостат, позволяющий получать приемлемые результаты, построен по проекту Жана Фуко, а наиболее знаменитый из них установлен в 1903 г. на солнечной обсерватории Маунт-Вилсон в Калифорнии и используется до сих пор. Из числа ярких примеров последнего времени можно назвать гелиостаты на пике Сакраменто в Нью-Мексико и в Национальной обсерватории Китт-Пик в Аризоне. В этих гелиостатах используется только одно верхнее зеркало, отражающее изображение Солнца вниз вдоль полярной оси.

Джордж Грэхэм был одним из первых крупных специалистов по изготовлению целой серии конструкций, охватывающих почти все разновидности обсерваторского оборудования – стенные квадранты, меридианные круги, зенитные секторы, астрономические регуляторы (точные часы) и многое другое. Грэхэм принадлежал к поколению, сменившему поколение Флемстида, и первый его крупный инструмент – большой квадрант – он изготовил для Галлея в 1725 г., когда этому новому Королевскому астроному было уже под семьдесят. Грэхэм уже являлся известным часовым мастером, но широкую славу ему принес квадрант Галлея, слухи о котором распространились благодаря хвалебному описанию Роберта Смита, приведенному в его популярном учебнике по оптике. Идея установки квадранта на прочной стене (как это обычно делали) в плоскости меридиана была, конечно, не нова, но Грэхэм добавил к нему центральный телескоп и ось в форме двойного конуса, что обеспечило ему преимущество в работе, превосходящее все предыдущие аналоги, и вскоре эта конструкция стала типовой. Именно Грэхэм привнес два главных технических усовершенствования в напольные часы, а именно – ртутный компенсационный маятник и новый тип анкерного хода, что позволило использовать их в качестве астрономического регулятора.