Historie astronomie › Historický vývoj astronomie u nás

August Seydler

Velký rozvoj astronomie ve světě v 19. století byl sledován v Čechách jen z povzdálí. Příčin bylo několik, jak překážky a špatné finanční zajištění ze strany rakouské vlády, tak i lhostejnost a nezájem naší společnosti. Státy s tehdy vyspělou astronomií, např. Anglie, Německo, Rusko tuto vědu podporovaly, přestože výzkum vzdálených hvězd nemohl v daném okamžiku přinést konkrétní použitelné výsledky. Samotná česká společnost nebyla schopna žádoucí materiální podmínky zajistit.

August Jan Bedřich Seydler		Určité možnosti se české astronomii otevřely v osmdesátých létech 19. století v souvislosti s rozvojem vysokého školství. Přestože nebylo reálné, aby vedle klementinské hvězdárny vznikla ještě jedna vědecká státní instituce, mohly být na vysokých školách zakládány vlastní astronomické ústavy. Jejich úkolem byla výuka astronomie případně geodézie v kombinaci s vědeckou prací. Důležitým momentem se stalo rozdělení pražské Karlovy-Ferdinandovy university v roce 1882, kdy rakouská vláda přistoupila na požadavek Němců a rozdělila universitu na českou a německou. Čechům se jen podařilo zachovat právní kontinuitu s universitou dřívější. Majetek měl být rozdělen rovným dílem, ale podstatnou část kabinetů, sbírek a všechny odborné ústavy získali Němci. Česká universita začínala prakticky z ničeho, od počátku se potýkala se slabým finančním zajištěním. S přechodem českých profesorů na novou školu potíže nebyly. Nezalekli se obtížných materiálních podmínek a snažili se přispět k rozvoji naší národní university. Byl mezi nimi i August Jan Bedřich Seydler (1849 - 1891), který za deset let zde vybudoval astronomický ústav.

Seydler se narodil v roce 1849 v Žamberku. Ale již další rok se odstěhoval za svým otcem do Prahy. Studia zahajuje v letech 1860 - 1867 na gymnáziu u piaristů na Novém Městě Pražském, kde také maturuje. Po celých osm let gymnaziálních studií se u něho projevuje zvláštní záliba v matematice a hlavně v astronomii. Proto pokračuje ve studiích na filosofické fakultě Karlovy-Ferdinandovy university. Na ni přišel s nejlepší průpravou, dokonale ovládal učivo střední školy a navíc měl i poměrně široký obzor, získaný soukromým studiem. Přednášky na universitě měly poměrně dobrou úroveň, přednášelo se německy.

O Seydlerově studijním úsilí svědčí i četná kolokvia z matematiky, fyziky a astronomie, která absolvoval vesměs s výborným prospěchem. Dosaženými výsledky upoutal brzo pozornost profesorů. Využil nabídky Ernsta Macha (1838 - 1916) a již ve školním roce 1868/69 mohl pracovat v laboratoři fyzikálního ústavu. Obdržel na dobu dvou let stipendium 100 zlatých. Větší význam pro profesionální orientaci měla nabídka Karla Hornsteina (1824 - 84), profesora astronomie na pražské universitě a zároveň ředitele pražské hvězdárny. August Seydler přijal nabídku na místo asistenta na klementinské hvězdárně a od školního roku 1869/70 zde začal pracovat. Podmínky pro astronomickou práci však nebyly valné. Třebaže se Hornstein snažil oživit na hvězdárně astronomická pozorování, některá z nich uveřejnil v magnetických a meteorologických publikacích, úroveň vědecké práce se opožďovala za ostatním světem.

Činnost Seydlera na klementinské hvězdárně byla bohatá. Např. v letech 1874 - 75 určoval pozice asteroidů, pracoval na stanovení průměru kruhového mikrometru, zabýval se intenzivně teoretickou činností. Období Seydlerova působení na pražské hvězdárně má zásadní význam. Zde se vycvičil na výborného pozorovatele, pronikl do astronomické problematiky a jak uvidíme dále, vznikla zde podstatná část prací z kosmické mechaniky.

Na začátku sedmdesátých let talentovaný a k vědecké práci připravený Seydler ukončil studia na filosofické fakultě. Otevřela se před ním poměrně bezpečná kariéra středoškolského profesora. Seydler se však rozhodl jinak, zůstal na vysoké škole a chtěl nadále vědecky pracovat. K tomu musel projít sítem různých zkoušek a přesvědčit profesorský sbor o svých kvalitách.

Seydlerovým prvním krokem na této cestě bylo složení filosofického rigoróza v roce 1871, kdy mu byl udělen titul doktora filosofie. Následně vypracoval habilitační práci z fyziky, která měla dvě části. První O některých větách mechanické teorie tepla a druhou část astronomickou, za kterou mu posloužila již v roce 1870 opublikovaná práce Nový způsob, jak lze vypočítat dráhy oběžnic a dále Několik pojednání astronomických. Astronomickou část habilitační práce hodnotil Hornstein. Seydler se podrobil předepsanému kolokviu, stal se soukromým docentem pro teoretickou fyziku na Karlově-Ferdinandově universitě v Praze. O Seydlerových mimořádných schopnostech svědčí, že po celou dobu studií se nezajímal pouze o svůj obor, ale byl schopen si najít dostatek volného času pro filosofii a jazyky, konkrétně pro angličtinu, francouzštinu a italštinu (znalost němčiny byla samozřejmostí). V témže roce, kdy se podrobil náročným zkouškám před habilitační komisí, složil ještě na technice zvláštní zkoušky z uvedených jazyků. Široké jazykové znalosti mu později umožnily číst v originále všechna základní díla velikánů historie fyziky, např. Huygense, Newtona a dalších.

Seydlerovi bylo přesně 23 let, kdy získal možnost přednášet na universitě. Brzy měl stálý okruh posluchačů, kterým byl blízký českými přednáškami a oni naopak považovali za svou povinnost je navštěvovat. Byly vedle přednášek profesora Studničky jediné české na universitě.

Vyvrcholením procesu konstituování české vědy se stává rozdělení pražské university na českou a německou v roce 1882. Tímto aktem byly pro českou vědu získány možnosti rozvoje prakticky ve všech oborech. Česká fyzika, chemie, ostatní přírodní vědy a matematika tak dostaly vysokoškolské katedry. Mezi těmito obory byly na české universitě od počátku přednášeny astronomie a meteorologie.

Vedle jiných profesorů přechází i August Seydler, od roku 1881 již mimořádný profesor matematické respektive teoretické fyziky. Česká universita byla nedostatečně finančně a materiálně zabezpečena. Správně si Seydler uvědomil, že nová škola nemůže zůstat bez odborných ústavů, jinak podlehne v konkurenci ostatních rakouských universit. Postoj české veřejnosti k otázce rozdělení university považoval za netečný - v novinách se objevilo jen několik úvodníků, o celou problematiku byl naprostý nezájem. Je zajímavé Seydlerovy myšlenky citovat, neboť dobře charakterizují vědce v osmdesátých létech 19. století. Ohrazuje se proti tvrzení, že není dobrý Čech ten vědec, který nepíše česky a říká, že kdyby psal německy, tak by ho četly tisíce, v opačném případě jen desítky ,,...o osobní ctižádost, o hmotné prospěchy: zde jde o vlastní obsah života, zde jde o jeho plnou cenu ...``

Přes všechny problémy nezajištěného provozu Seydler přešel na filosofickou fakultu české university a snažil se o rozvoj astronomie na svém novém působišti. V jeho úsilí ho podporuje i profesorský sbor, hlavně Čeněk Strouhal (1850 - 1922). Prvním krokem v tomto směru se stala žádost o řádnou profesuru teoretické fyziky a astronomie pro Seydlera. V případě kladného vyřízení by to prakticky znamenalo, řečeno současnou terminologií, založení katedry astronomie na filosofické fakultě. Chybou ovšem bylo, že v té době se Seydler ještě nedokázal zcela vzdát fyziky a požadoval řádnou profesuru obou těchto disciplín.

V roce 1885 byl Seydler jmenován řádným profesorem teoretické astronomie a teoretické fyziky na filosofické fakultě české Karlovy-Ferdinandovy university. Jak už bylo uvedeno, spojení astronomie a fyziky v jedné profesuře bylo chybou. Seydler si brzy uvědomil náročnost vedení dvou disciplín. Už také proto, že se chtěl napříště věnovat výlučně astronomii. Avšak k tomuto oddělení došlo až po jeho smrti, kdy na universitu byl povolán profesor fyziky František Koláček (1851 - 1913) z Brna.

V polovině osmdesátých let byly možnosti praktické výuky astronomie na fakultě velmi omezené. Profesor Ladislaus Weinek (1848 - 1913) přednášející od roku 1883 na německé universitě astronomii měl k dispozici klementinskou hvězdárnu, zatímco nyní již profesor Seydler po svém jmenování neměl ani dotaci na učební pomůcky, takže některé musel kupovat z vlastních prostředků. Za těchto okolností mohl pracovat s žáky jen čistě teoreticky - zaměstnával je konkrétními výpočty. To bylo sice užitečné, ale ne dostatečné. Seydler si to uvědomoval, o čemž svědčí jeho výrok: ,,Jediný večer u dalekohledu více znamená pro oživení zájmu o astronomii než všechny teoretické přednášky.`` Proto bylo bezpodmínečně nutné založit universitní hvězdárnu. To znamenalo značné náklady a Seydler si nedělal iluze, že by mu je vláda poskytla v dostatečné míře. Bylo nutné také začít ze zařizováním knihovny, která by umožnila aspoň teoretickou práci a s nákupem nejnutnějších pomůcek.

Rozhodl se najmout v Praze vilu a zřídit tam provizorní pozorovatelnu. Seydler věřil, že nastane příznivější doba a astronomický ústav vybuduje observatoř ve výhodnějších podmínkách. Vybavení pro celý ústav Seydler získal již na počátku roku 1890, kdy zakoupil astronomické přístroje a součástky v pozůstalosti po jednom německém astronomovi se značnou slevou. Protože však cena požadovaná za přístroje převyšovala dotaci určenou pro tento rok, dal Seydler v záruku své vlastní státní papíry, aby druhý rok mohl být dluh vyrovnán. Zbytek dotace chtěl věnovat na odbornou literaturu a na některé menší přístroje. Ve své době bylo vybavení ústavu dostačující, Seydler byl spokojen. Instalace přístrojů se však již nedočkal, zemřel v roce 1891 v Praze.

Vykonal velký kus vědecké práce hlavně na poli teoretické astronomie. Můžeme tak soudit na základě spisů, jež se nám dochovaly i na základě rukopisných záznamů. Všechny astronomicky významnější práce se dají rozdělit do tří skupin. Do první patří práce, jež pojednávají o určování drah planet respektive komet, v druhé jsou astronomické práce zabývající se problémem tří i více těles. K poslední skupině patří příležitostné články týkající se aktuálních astronomických problémů.

Ve své první práci, kterou Seydler zveřejnil ještě jako posluchač astronomie, se zabýval problémem určování dráhy planet. Vyšla roku 1870 v Praze s názvem Nový způsob, kterým lze vypočítat dráhu oběžnic. Vytyčený cíl byl následující: ,,vypočítat dráhu oběžnice z míst pozorovaných bez jakékoliv omezující hypothesy.`` Seydler se úspěšně pokusil vyjádřit pomocí lineárních vztahů vzdálenost planety od Země, závislou na velikosti poměru plochy trojúhelníka k ploše eliptické výseče. S pomocí analytické geometrie odvodil, že všechny tři polohy planety musí ležet v rovině procházející středem Slunce. Uvedl praktický návod, jak by se dal vypočítat poměr plochy trojúhelníka ku ploše eliptické výseče. Metoda je srozumitelná a matematicky správná, výrazy však jsou počtářsky velmi složité. V současnosti by se daly řešit spíše pomocí osobních počítačů než logaritmy, jak bylo v Seydlerově době obvyklé. Shrnuto již jako vysokoškolský student dovedl Seydler pojednat o klasickém problému určení dráhy planety.

Zajímavá Seydlerova práce se týkala určení dráhy Dione, která byla jako planetka objevena roku 1868. Pro výpočet její dráhy měl Seydler k dispozici 23 pozorovacích dat, ze kterých získal tzv. normální místa. Z těchto šesti míst vypočítal přesné dráhové elementy a dvě efemeridy na dobu od 1.1.1871 - 30.6.1871. Nespokojil se jen s tímto výsledkem a roku 1872 uveřejnil důkladnější pojednání. Na základě dalšího pozorovacího materiálu vypočetl poruchové působení Jupitera, které dosud zanedbával. I přes toto upřesnění se výsledky lišily od skutečnosti. Proto poruchy Jupitera propočítal metodou autorů Bonde-Encke a celou práci Seydler ukončil efemeridou planetky na rok 1872. K zvolenému problému se vrátil ještě v roce 1876, kdy vzal v úvahu i poruchový vliv Saturna, čímž dosáhl souhlasu vypočítaných a pozorovaných údajů.

Ve všech třech publikacích, pojednávajících o dráze Dione Seydler prokázal znalost metod určování dráhy planetky. Metody jím používané mají uplatnění i dnes a nelze je označit za zastaralé. Jsou jen zdokonaleny a urychleny, ale v zásadě se používají tak jako v době Seydlerově. Z rozboru prací můžeme usoudit, že Seydler byl vynikající počtář i teoretik, zvládající složité numerické výpočty. Ke konci svého života se k výpočtům drah planetek ještě vrátil, společně s Nušlem a Láskou propočítali dráhy planetek Lucretie a Asporiny.

Seydler se rovněž zabýval výpočtem drah komet. Metody pro výpočet dráhy komety nebo planety jsou sice v podstatě stejné, liší se však ve svém detailním, zejména numerickém provedení. Praktický výpočet drah komet se usnadňuje tím, že předpokládáme jejich parabolickou dráhu, ale na druhou stranu jsou pozorovací údaje komet udávána s většími chybami a také poruchové vlivy vzhledem k mnohem menším hmotnostem komet mohou být větší. O všech problémech Seydler věděl a dovedl je vyřešit. Publikoval celkem tři práce pojednávající o určování drah tří různých komet.

Výpočet dráhy komety II 1869 uveřejnil v roce 1871, při čemž použil elementy jenž získal francouzský astronom Gustave Leveau (1841 - 1911). Měl však k dispozici o 11 pozorovacích míst více než Leveau a došel i k přesnějšímu výsledku. Výpočet parabolické dráhy provedl klasickou Olbersovou metodou. Zlepšení parabolické dráhy provedl tím, že krajními pozorovacími body proložil dvě nové paraboly a z nich vypočetl parabolu nejpravděpodobnější. Seydler uveřejnil jen konečné výsledky, o metodě svých výpočtů nic neuvádí. Podobného postupu používá i v případě komety I 1870.

Koncem svého života publikoval ještě jednu práci o dráze komety I 1890. Její dráha se nedala vypočítat Olbersovou metodou. Seydler získal údaje z 67 pozorovacích míst. Provést příslušné výpočty a srovnat je se všemi pozorovacími místy byl už značný počtářský úkol. Následně Seydler přistoupil ke zpřesnění dráhy, což provedl na základě variace poměru vzdálenosti komety od Země. V této metodě se připisuje prvnímu a poslednímu pozorovacímu místu velká váha. Stane-li se, že jedno nebo obě jsou zatíženy velkou chybou, je nutno tyto chyby odstranit. Pro nové vyrovnání Seydler navrhl metodu použitelnou za předpokladu, že geocentrická dráha komety mezi oběma místy se málo liší od kružnice, nevykazuje inflexní bod ani smyčku a celý oblouk příslušný geocentrické dráze je malý. V tom případě zvolil korekci prvního a posledního místa jak v rektascenzi, tak v deklinaci, následně použil metodu nejmenších čtverců. Dále opravíme údaje pro první i poslední pozorované místo, proložíme novou parabolu a znovu provedeme vyrovnání.

O pracech, pojednávajících o drahách komet můžeme konstatovat, že Seydler postupoval podle metod, které v podstatě používáme ještě dnes, kriticky posuzoval pozorovací údaje, oceňoval i spolehlivost svých výsledků. V své první práci ještě mnoho nenaznačil o svém postupu, v druhé již leccos udává a ve třetí má již celou řadu původních poznatků.

Problém tří těles byl vždy přitažlivým pro každého teoretického astronoma, proto i Seydler se pokusil přispět k jeho řešení. Při určování dráhy komet se zabýval především numerickými výpočty, oproti kterým jsou výpočty, vztahující se k této problematice, zcela obecné. První práce týkající se přímo problému $n$  těles měla název ,,Poznámka k rovnicím, které vyjadřují stabilitu sluneční soustavy``. Seydler navrhl jiný tvar rovnic popisujících stabilitu sluneční soustavy než Laplace. Zavedl pro sekulární změnu tři úhly: $\alpha$  - střední délka planety, ${\beta}$  - délka perihélia, $\gamma$  - délka výstupného uzlu. Uvedené veličiny se mění s časem tak, že průměrná základní hodnota se zvětšuje. Naproti tomu zavádí tři elementy ${a}$ , ${b}$ , ${c}$ , kde $a$  značí délku velké poloosy, $b=a e$ , $c=a\,$tg$\,\phi$ , $e= \sin\phi$ . Tyto tři veličiny se mění v určitém intervalu v krátkém čase.

Přednášku O integrování některých rovnic, vyskytujících se v problému tří těles měl Seydler v roce 1884. Vycházel ze základních rovnic definujících problém tří těles v pravoúhlých souřadnicích. Svůj postup zdůvodnil tím, že konečné výsledky lze psát v symetrickém tvaru. Dále Seydler usuzoval, že lze odvodit problém tří těles z řešení problému dvou těles. Když dosadil výsledky plynoucí z problému dvou těles do rovnic vymezujících problém tří těles, musel je upravit, aby byly schopny integrace. Zavedl pomocnou veličinu $u$  závislou na čase. Po řadě úprav obdržel rovnice, které se daly integrovat, výsledek vyjádřil jednoduchými vztahy.

V březnu 1884 referoval Seydler o svých studiích, přehledovou přednášku rozdělil na tři části. V první pojednával o problému dvou těles, ve druhé a třetí o problému tří těles. V úvodu Seydler odvodil novým způsobem problém dvou těles. Obvykle se při řešení problému vycházelo z principů ploch a živé síly. Seydler zavedl nové rovnice obdobné rovnicím pro princip ploch. Šest rovnic zastupovalo pět jejich integrálů; pomocí integrování diferenciálních rovnic lze odvodit rychlost, s níž se mění průvodič a pravá anomálie. Výsledek první části je stejný, jako při obvyklém způsobu řešení. Seydlerovi se však podařilo pomocí soustavy dvanácti rovnic obejít princip ploch. Jako zcela nový výsledek je třeba uvést rovnice vyjadřující vztahy mezi souřadnicemi a rychlostmi změn pomocných veličin. Získané výsledky z první části Seydler použil v dalších krocích při řešení problému tří těles. Závěr celé této práce je obsažen ve třech rovnicích. První vyjadřuje pohyb dráhy rušené planety v rovině otáčející se kolem středu celého systému. Dvě další zachycují, že dráha rušené planety se příliš neliší od kuželosečky, jejíž přímka apsid se zvolna otáčí v rovině dráhy. Podstatou Seydlerova postupu je metoda variace plošných konstant. Přitom se snažil vyjádřit všechny veličiny v závislosti na čase. V práci je názorně vidět, jak jsou konstanty ploch proměnné s časem, což je vlastně vhodnou aplikací Lagrangeovy metody variace konstant. Pracemi Seydlera vyvrcholila u nás klasická éra teoretické astronomie, v  pozdějším období astronomové tyto postupy již nepoužívali a řešili problém tří těles rozvojem nekonečných řad. Seydlerovi byl prvním v našich zemích, kdo se zabýval problémem tří těles a přispěl k jeho řešení novými myšlenkami.

Rovněž Keplerovou rovnicí se zabývalo v historii mnoho astronomů, kteří se snažili nalézt nejrychlejší a nejpřesnější prostředek k řešení této transcendentní rovnice. Seydler si v letech 1887 vybral za vzor řešení Keplerovy rovnice Enckeovu metodu, odvození však provedl přesněji než autor. Nespokojil se pouze formálním odvozením vztahů, ale zjišťoval a odhadoval přesnost aproximativních výrazů. Pro snazší aplikaci vydává v roce 1888 vlastním nákladem tabulky pro řešení Keplerovy rovnice. Podává dva způsoby řešení, oba jsou obecné, druhý lze s výhodou použít v případě velkých výstředností. Vyžaduje více kroků a numerických výpočtů, obdržené výsledky však jsou přesnější. Obě metody jsou uzpůsobeny pro logaritmické výpočty. Způsob řešení Seydlera je ve srovnání s metodami německých astronomů Enckeho respektive Friedricha Tietjena (1834 - 1895) vhodnější pro numerické výpočty.

Lze shrnout, že výsledky Seydlerovy práce měly mezinárodní význam, nalezly v zahraničí řadu ocenění. Například v publikacích Lickovy hvězdárny vyšel spis Research surveys of the minor planets česky Přehled výzkumu planetek. V tomto seznamu objevených planetek je zachyceno, kdo se zabýval výpočtem, případně zpřesněním dráhy, s citací publikace a přesnosti výsledků. Zde jsou uvedeny všechny příslušné Seydlerovy práce i 45 let po jeho smrti.

Vedle významu světového měl Seydler význam i národní. Byl prvním profesorem astronomie na české universitě a vytvořil pro teoretickou astronomii českou terminologii. Čteme-li dnes pozorně jeho česky psané práce, udivuje nás, že až na zcela nepatrné výjimky se jeho odborné výrazy udržely až do dnešní doby.

Stručný nástin historie astronomie u nás do poloviny 19. století

Astronomie u nás na přelomu 19. a 20. století