ISTORIJA METALNOG OGLEDALA

Danas je uobičajeno da istoriju delimo na tri velike epohe, na kameno, bronzano i gvozdeno doba. To dosta dobro ilustruje fundamentalnu potrebu drevnog čoveka-sakupljača da ide po okolini i čeprka nešto u nadi da će sakupiti nešto što može biti korisno. To korisno osim hrane, naravno, uključivalo je i široku kolekciju drugih predmeta koji mogu biti iskorišćeni u radu, ratu, lovu ili drugim aspektima svakodnevnog života, tako da smo imali raznorazne šarene kamenčiće koji su uvek imali neku svoju primenu. Uostalom, kad neko danas obiđe sve radnje i markete u potrazi za popustima, eto vam genetskog potpisa iz epohe kad je čovek ceo dan lutao savanom.

Vremenom su najvispreniji među tim pripadnicima još uvek dobrim delom sakupljačkih društava shvatili da vatra može imati čudan efekat na neke od tih kamenčića. Tako je nastala prva primitivna metalurgija. Treba znati da je u tom momentu upravo čovečanstvo prelazilo na trajna naselja, lov i ribolov su počeli da ustupaju mesto prvim domaćim životinjama i kultivisanju biljaka; jednostavno kameno doba se upravo završavalo. Nije više imalo smisla lutati okolo i sakupljati; bolje se živelo u naselju, proizvodeći koješta i uzgajajući - ovo je fundamentalni preokret koji će dovesti do rađanja civilizovanih država.

Prvi metal koji je čovek upotrebio je bio bakar. Radi se o metalu koji se često nalazi u svom čistom stanju, dakle ne kao legura sa ko zna čime, grumenje bakra je bilo vrlo karakteristično za pronaći. Dalje, bakar je trebalo topiti jer se tako mnogo lakše dobija željeni oblik predmeta, recimo bodeža, mada je ponekad bila moguća i hladna obrada nađenog komada. Prvi dokazi o topljenju i obradi bakra se nalaze u Šumadiji, na planini Rudnik i datirani u na 5 hiljada godina pre Hrista, dakle stari su 7 milenijuma. Tadašnji bakar je bio veoma mek za bodeže, oni su ostali kameni a bakar je mogao da služi samo za ukrase i to je to. Veoma brzo je čovek nastavio da topi bakar koji je bio pomešan sa kojekavim drugim primesama i tako se dobio mnogo tvrđi metal - noževi i mačevi su rođeni. I to se desilo na našim prostorima: 4650 godine p.n.e. je u selu Pločnik, u južnoj Srbiji pronađen predmet od bronze.

Treba biti iskren i reći da ovi predstavnici Vinčanske kulture nisu bili metalurški geniji, već je pre pomogao slučaj: u okolini Pločnika su mogli da kopaju rudu koja prirodno sadrži mešavinu bakra i kalaja u sasvim slučajno ispravnoj proporciji (1:8). Rezultat je bila bronza, metal neuporedivo tvrđi od bakra i sad smo mogli da se tučemo, da obrađujemo zemlju i nosimo nakit od sasvim novog materijala koji je vinčanskoj kulturi neosporno dao snagu.

Međutim, istorija često nije jednosmerna ulica. Vinčanska kultura je propala i bronza je zaboravljena. Ponovno topljenje ovog metala je u Evropi i ostatku sveta usledilo nekon više od hiljadu godina pauze i to je zvaničan početak bronzanog doba. Treba pritom naglasiti da se ovog puta znalo za proporciju bakra i kalaja, a umelo je od ranije i da se postigne potrebnih hiljadu Celzijusa u pećima, pošto toliko je bilo potrebno da bi se topio bakar. Za kalaj nema problema, već iznad 200C on omekšava.

Čovečanstvo je provelo naredna dva milenijuma u konstantnom usavršavanju tehnike izrade metalnih predmeta od bronze. Primera radi, celokupna istorija starog Egipta je smeštena u bronzano doba, gvožđe je smatrano "nečistim" metalom, iako ga je sporadično bilo (meteorsko gvožđe). Obrada gvožđa i posledično gvozdeno doba su nastupili oko 1200 pre Hrista upravo kad je bilo moguće kopati gvozdenu rudu, čistiti je od primesa, topiti na preko 1200C i dodavati ispravne proporcije ugljenika kako bi se gvožđe ojačalo odnosno dobilo ono što danas zovemo čelik. Ovaj metal je neuporedivo lakši i jači od bronze, a ne treba dalje navoditi koliko će to biti bitno nadalje u istoriji ratovanja. Koliko je gvožđe doprinelo strelovitom razvoju civilizacije, vidimo upravo po starogrčkoj i rimskoj civilizaciji čija je dominacija smeštena u gvozdenom dobu.

 

Naravno da je čovek od svih predmeta koji se od metala mogu napraviti, morao nešto da napravi i za svoju ženu. Sva ogledala koja su kroz istoriju nastala bila su od uglačanog metala i nije bilo potrebno reći da su bila veoma skupa. Prva ogledala su bila bronzana i problem sa njima je bio taj što se vrlo brzo navuče sloj patine tj oksidiraju. Eksperimentisanjem se došlo do posebne legure poznate kao spekulum, dakle ovde se ide na proporciju od jedne trećine kalaja i dve trećine bakra. Dobijena legura je bila beličasta i bezbojna, neuporedivo je tvrđa i lakče se glača, a i sporije rđa. Od početka Renesanse ovo je bio izbor za sva skuplja ogledala osim staklenih koja je proizvodila Venecija i gde je to donosilo ogromne prihode.

Svakako da je Njutn kad je napravio svoj prvi reflektorski teleskop na umu imao ogledalo upravo od spekuluma. Dobijanje staklenog ogledala sa potrebnom krivinom za teleskop je naprosto bilo u tom momentu nemoguće, a pitanje je da li je neko uopšte i razmišljao u tom pravcu - venecijanska ogledala su bila uglavnom kriva, umela su da dodaju neku boju, a nisu ni bila posebno trajna kao naša današnja ogledala. Nije bio problem dobiti paraboličnu krivinu kod stakla, problem je bio pretvoriti kasnije taj komad stakla u ogledalo i tu bi se izglačana površina beznadežno deformisala: venecijanska ogledala su obložena amalgamom žive i kalaja sa zadnje strane. Nama za teleskop treba prednja strana, pošto ona sadrži krivinu, zadnja nas ne interesuje. Venecijanski postupak je rađen sa kovanim listićima kalaja i tu od optičke perfekcije koja nama treba naprosto nema ništa. Budući da se radi sa amalgamom i tečnom živom, ravnomerno presovanje je veoma bilo bitno, imperativ je bila preciznost da ne ostane nijedan mehurić ili nerastvoreni deo kalaja, nijedno parče prašine. Sve to raditi na ravnom ogledalu je veoma teško, ali na paraboličnom bi tek bila muka živa. Problem je bio i u tome što su Mlečani ceo postupak držali za vojnu i državnu tajnu gde je smrtna kazna visila nad glavom svakog ko pokuša da se igra sa tim.

Kralj Luj XIV je bio opsednut ogledalima. Danas imamo Galeriju od 357 ogledala u Versaju, za koja bi Luj morao Mlečanima da proda celu Francusku. Umesto toga Luj se obratio svom ministru finansija i finansijskih malverzacija Kolberu koji je naprosto potkupio majstore sa ostrva Murano. Rezultat: Luj ima ogledala, svi znaju tajnu, nekoliko majstora gubi život pod nerazjašnjenim okolnostima a cela Evropa saznaje kako se prave ogledala. 

Uprkos tome, narednih par vekova su reflektorski teleskopi pravljeni isključivo sa metalnim ogledalima i umnogome su zavladali posmatračkom astronomijom. Nisu oni bili toliko dobri već je problem bila hromatska aberacija kod refraktora koja je uvek bila prisutna, čak i kod ahromata (apohromati tad nisu ni postojali). Herschel je imao izbor da li da posmatra ahromatom kao Messier ili da upotrebi ogledalo i istorija pokazuje da je napravio veoma ispravan izbor, pre svega imajući u vidu aperturu i žižnu daljinu a što mu je sve pomoglo da otkrije 2500 novih objekata, plus preko 800 dvojnih zvezda. U poređenju sa Messier-ovih četrdesetak objekata, ubedljiva (i uvredljiva) je bila prednost uglačanih metalnih šerpi naspram 100mm anahromatskog stakla.

Svoj vrhunac metalno ogledalo dostiže u vreme Džona Heršela koji sa takvim teleskopom kartografiše južno nebo. Za razliku od oca koji je napravio za prodaju više od sto teleskopa, sin je favorizovao polumetarski njutn. William je imao tri osnovna teleskopa, 15cm, 50cm i 122cm reflektore ali je polumetarski bio najbolja mera za svakodnevnu upotrebu. Primera radi, dodir prstom u centar 122cm metalnog ogledala je dovodio do termičke deformacije i odjednom teleskop nije davao dobru sliku. Osim toga, velike aperture i žižne daljine traže i veoma stabilnu atmosferu što je samo po sebi retkost bilo gde, naročito na Ostrvu gde kiša pada češće nego što se pije čaj.

Zapravo pored Ostrva se nalazi još jedno ostrvo, poznatije kao Irska, gde je klima prema astronomima još nemilosrdnija. Nasred Irske se nalazi mali dvorac, Birr, koji je sedište erla (erl prevedeno na evropsku klasifikaciju bio bio grof, ali ću ipak koristiti originalni engleski termin) i koji je početkom XIX veka vladao tim područjem. U pitanju je erl Wiliam Parsons, treći Lord Rose, inženjer koji je bio talentovan za više stvari; bavio se službeno politikom, kao i svi engleski plemići uostalom, ali je bio i predsednik Kraljevskog društva, odnosno njihove Akademije nauka. Imanje koje je posedovao je donosilo solidne prihode i nije bilo potrebno mnogo oko toga intervenisati, tako da se erl sve vreme rado bacao u naučnu i političku karijeru, a 1845 je u tom smislu na svom imanju instalirao najveći tadašnji teleskop na svetu.

U pitanju je bio čuveni Levijatan, reflektor sa spekulumskim ogledalom od 1.83 metara i težinom od tri tone. Dakle, tri tone samo za ogledalo a ostatak strukture tj teleskopa je takođe bio od metala što je erl sa zadovoljstvom lično konstruisao. Ogledala, zapravo ogromni metalni diskovi su izliveni pet puta i dva najbolja su odabrana za poliranje. Na taj način jedno ogledalo je uvek moglo da bude u teleskopu, dok bi se drugo - šta drugo nego glačalo. Vreme korišćenja jednog ogledala je iznosilo najviše nekoliko meseci, što znači da je ciklus zamena i glačanja morao redovno da bude obavljan. Erl je konstruisao čak i parnu mašinu koja je ubrzavala glačanje ogledala, imajte u vidu da je zahtevana krivina (parabola) već postignuta i da ovo sekundarno glačanje podrazumeva samo skidanje rđe odnosno potamnelog sloja sa ogledala. Ova mašina rotira veliko teleskopsko ogledalo, dok istovremeno glača pokretima levo-desno i napred-nazad; u kombinaciji sa rotacijom ogledala dobijamo komplikovane rozete koje u suštini vrlo ravnomerno (i brzo) dovode ogledalo do parabole. Parsonsova mašina je uz neke manje izmene korišćena i za ostale velike opservatorijske reflektore narednih 100 godina u Americi, a ni danas princip pravljenja teleskopskih ogledala nije drugačiji, osim što se više ne koristi parna mašina, razume se. Dakle za naša ogledala današnja zahvalimo se milordu.

Refleksija današnjih teleskopa trenutno iznosi 90-94% u standardnom slučaju (klasični aluminijumski premaz) i ide do 96%, dok je Njegova svetlost imao svetlosti u najboljem slučaju nešto preko 60%. Trećina manje refleksije znači i de facto manju aperturu, pa je njegov teleskop umesto 1.8 metara mogao da bude u rangu staklenog od 1.4-1.5m aperture. I dalje je to brutalno mnogo svetlosti... bar dok potpuno ne potamni.

Levijatan nije bio na ekvatorijalu već na klasičnoj alt-azimutnoj montaži. Bio je usmeren u pravcu sever-jug i u principu se čekalo da objekti tranzitiraju da bi se posmatrali; moglo je malo da se ide levo i desno ali ne više od sat vremena ukupno, Teleskop je bio fiksiran među zidovima koji su pružali osnovu za instrument težak 12 tona; struktura je podsećala na današnje železničke mostove i to je prilično smanjivalo mogućnost da dođe do fleksija. Interesantno je da je sve bilo toliko dobro izbalansirano da je dvoje ljudi moglo da teleskop okrene u bilo koji zahtevani položaj, a za manje korekcije tj praćenje je bio dovoljan pokret milordove ruke.

Naravno da je sa ovoliko svetlosti Njegova svetlost mogla da razbije sva zbijena jata na sastavne činioce, čak je tvrdio i da je to uradio sa pojedinim maglinama: M42 recimo, ali i M51, a za ovu drugu deluje logičnije da je neke emisione maglinice i otvorena jata u spiralnim kracima zamenio za zvezde.

Ali ako zanemarimo njegove odvale bilo je i njegovih veoma tačnih i oštroumnih zapažanja. Recimo da je ovde uočio sovu:

Sjajna zvezda je Beta UMa, prikladno nazvana Merak, sjaj je 2.37mag i prilično je upečatljiva plavobela gigantska zvezda u ovom asterizmu. Dole se vide jedna poprečna tanka galaksija i jedna okrugla, loptasta maglinica. Granična magnituda na ovom snimku teleobjektivom na 200mm zatvorenom na f4.0 iznosi negde oko 17mag, a što bi bilo u dlaku odgovarajuće dvometarskom metalnom ogledalu. Lord je, dakle, ovaj deo neba video približno ovako?

Pa i ne baš... Granična magnituda je jedno a vizuelno uočavanje detalja u deepsky objektima kao što su magline i galaksije je nešto sasvim drugo. Za početak bi bilo fer reći da je vizuelno uočavanje daleko teže i traži mnogo vežbanja i iskustva čak i kad je u oba instrumenta granična magnituda ista. Samim tim možemo smatrati da je Lord ipak imao teži zadatak, ali mu to nije predstavljalo problem da napravi vrlo upečatljiv crtež magline M97. On je zapravo detektovao dve zvezdice u maglini i dva tamna regiona oko njih (koje je opisao kao "penumbra") tako da su zvezdice sijale kao oči. Asocijacija sa sovom čije oči reflektuju i najmanju količinu svetlosti noću je bila upečatljiva i njemu tada isto kao što je i nama danas.

Zvezda koja je stvorila ovu maglinu je upravo na dobrom putu da se od zvezde glavnog niza pretvori u belog patuljka, zapravo to se dobrim delom već sad dešava - temperatura je preko 120 hiljada Kelvina. Naravno da sa takvom temperaturom i stelarnim vetrovima dobar deo lakših elemenata (helijum i vodonik pre svega) naprosto se razleti sa zvezde, čineći mali svetli jonizovani oblačak kako to nama izgleda u amaterskim teleskopima. A zapravo je oblačak lopta prečnika celu jednu svetlosnu godinu, premda gustina i masa ostaju veoma mali, masa magline je desetak posto Sunčeve.

Zašto je zvezda smanjila svoj prečnik, podigla temperaturu i odbacila dobar deo lakših elemenata? Odgovor je na sva ova pitanja jedan jedini: potrošila je gorivo. Vodonik i helijum se kroz fuziju veoma lagano troše za zvezde uobičajene mase, ali ipak imaju svoj vek. Kako se prelazi na fuziju težih elemenata zvezda se skuplja, jer se masa skuplja sa porastom atomskog/masenog broja. Ako imate jedan kilogram vodonika to će biti gas koji će ispuniti možda jedan kubni metar; ako imate kilogram olova onda će to stati u jedan oveći kliker i u vašu šaku. U oba slučaja imate isti broj protona, elektrona i neutrona u tom kilogramu, samo se razlikuje struktura materije. 

Upravo sabijanje težih elemenata u manju zapreminu dovodi do zagrevanja zvezde i nastanka planetarne magline. Odakle teži elementi? Tokom svog života sve zvezde fuzijom od lakših proizvode teže elemente i to vam je sva suština zvezdanog života.

A što se tiče galaksije (M108) koju mlađi naraštaji nazivaju još i Surfboard galaxy, a što je itekako vidljivo, i za nju važi da je neuobičajen objekat. Spada u prečkaste spiralne i neuobičajeno je to da centar galaksije pokazuje spektar aktivnog galaktičkog jezgra, ali Spitzer nije nikakvu aktivnost zabeležio. Galaksija spada u tamošnje galaktičko jato (Ursa Major Cluster) i udaljena je 46 miliona svetlosnih godina. Ovo galaktičko jato je i inače bogato spiralnim galaksijama, a ako ga uporedimo sa Virgo jatom doći ćemo do zaključka da UMC ima trećinu sjaja Virgo jata (što je logično, Virgo je mnogo brojnije i bogatije jato) ali svega 5% mase u odnosu na Virgo jato. Drugačije rečeno, u Devici ima mnogo više tamne materije.

Dalja sudbina Levijatana je bila sumorna, jednako kao i svih metalnih ogledala. Iako je bilo poznato kako naneti srebro na pozadinu ogledala (von Liebig 1835) kad su Francuzi to uspeli da urade sa prednje strane ogledala (Foucault) taj momenat je označio smrt spekulumskih ogledala. Za razliku od venecijanskih talasanja tečnog amalgama, srebro se taložilo bukvalno u jednomolekulskom sloju i nije rušilo strukturu optičke površine. Posrebreno ogledalo je bilo osetljivo na dodir i atmosferalije ali ipak trajnije od metalnog, dok mu je refleksija bila za trećinu veća. Glačati metal i staklo takođe nije isto, za metal treba više vremena i energije. Sve je to odredilo sudbinu Levijatana, i premda je jedno kratko vreme u zamak dolazio Dreyer kako bi proveravao kandidate za svoj novi katalog (NGC), nešto kasnije je umro i četvrti Lord Rouz tako da je teleskop razmontiran. Metalna konstrukcija je pretopljena i iskorišćena na samom početku I svetskog rata, kakve bre galaksije, trebalo je džebane i oklopa. Jedno ogledalo je sačuvano i danas je izloženo u Naučnom muzeju u Londonu kao očigledan spomenik ljudskoj potrebi da istražuje, čak i kad nema najbolje uslove za istraživanje.