Giuseppe Piazzi

Giuseppe Piazzi [džuz'epe pj'atsi] (7. juuli 1746 Ponte in Valtellina – 22. juuli 1826 Napoli) oli itaalia matemaatik, astronoom ja teoloog, teatiini munk, Palermo tähetorni rajaja, Cerese avastaja.

Ta oli väga õpetatud mees, kes kirjutas elegantses ladina keeles ning valdas prantsuse ja inglise keelt.

Elu ja tegevus

Piazzi õppis Brera jesuiitide koolis Milanos, kuhu oli äsja rajatud tähetorn. Milanos astus ta teatiinide ordusse. Tema noviitsiaeg lõppes Milano Sant'Antonio kloostris. Ta õppis oma ordu õppeasutustes Milanos, Torinos, Roomas ja Genovas teoloogiat, filosoofiat, matemaatikat, füüsikat ja astronoomiat muuhulgas Girolamo Tiraboschi, Giovan Battista Beccaria, isa Le Seuri ja isa Framcesco Jacquieri käe all ning huvitus kahe viimase juures õppides matemaatikast ja astronoomiast. Tema teadusliku hariduse üksikasjad ei ole teada. Roomas elas ta ordu majas Sant'Andrea della Valle kiriku lähedal.

Ta õpetas mõne aja filosoofiat Genovas ning juulis 1770 kutsuti ta matemaatika õppetooli vastrajatud Malta ülikoolis. Detsembris 1773 läks ta Ravennasse, kus ta sai seal Collegio dei Nobili filosoofia ja matemaatika dotsendiks. Sinna jäi ta 1779. aasta alguseni. Ta oli mõned kuud munk ja jutlustaja Cremonas. Aastast 1779 oli ta Roomas dogmaatika professor (tema kolleegiks oli seal muuhulgas Barnabá Chiaramonti (tulevane paavst Pius VII).

Tähetorni rajamine ja töö tähetornis

Märtsis 1781 kutsuti ta Palermo akadeemia kõrgema matemaatika ("subliimse arvutuse") õppetooli. 19. jaanuaril 1787 nimetati ta sealsamas astronoomiaprofessoriks ning ta sai oma ettepanekul Sitsiilia asekuningalt Caramanico vürstilt Francesco Tomaso d'Aquinolt raha Palermo tähetorni rajamiseks. Selle direktorina pidi ta hankima vajalikud instrumendid. Palermo oli kõigist senistest Euroopa observatooriumidest lõunapoolsem, mis pidi võimaldama vaadelda taevapiirkondi, mis põhja pool pole nähtavad.

Et tähetorn rajada, viibis ta 1787–1789 Pariisis ja Inglismaal, tutvudes kaasaegsete vaatlusmeetoditega ja hankides vajalikke instrumente. Pariisis õppis ta 1787 astronoomi ja kirjaniku Pariisis Jérôme Lalande'i juures. Inglismaal töötas ta 1788. aastast Nevil Maskelyne'i. Ta tutvus ka Šveitsi horoloogi Emeryga, Wallostoniga ja Sir William Herschel, kes oli seitsme aasta eest avastanud planeedi Uraan. Herschelit külastades kukkus ta tema reflektori redelilt ja murdis käeluu. Samuti tutvus ta kuulsa Londoni instrumendimeistri Jesse Ramsdeniga, kellelt ta tellis oma instrumendid. Oli teada, et viimane kipub tellimuste täitmisega hiljaks jääma. Tal õnnestus tolle aja kohta ainulaadne viietolline astronoomiline vertikaalring augustiks 1789 valmis ehitada ainult tänu sellele, et Piazzi ise viibis tema töökojas, kuni kõik valmis sai. Ramsden jättis töö kaks korda pooleli. See instrument võimaldas mõõta asimuuti mikromeetermikroskoobiga ja nurkkõrgust kahe diameetriliselt vastamisi asetseva mikroskoobiga.

Aastal 1789 saadeti see suur vertikaalring mõõtemikroskoopidega, tahhümeeterteodoliidi ja muu aparatuuriga Palermosse. Seal paigutati need kuningapalee torni tippu. 1. juulil 1790 oli tähetorni ametlik avamine ning Piazzi sai selle direktoriks.

Vaatlused algasid mais 1791. Piazzi oli soodsa olukorras, sest ta töötas kõige lõunapoolsemas tähetornis hea kliimaga paigas ning tal oli kõige parem aparatuur. Esimesed vaatlustulemused avaldati juba 1792. Varsti suutis Piazzi täpsustada ekliptika kallet, valguse aberratsiooni, troopilise aasta pikkust ja kinnistähtede aastaparallakse.

Aastal 1800 vaatles Piazzi ühena esimestest Kuu siirdenähtusi (transient lunar phenomena).

Ta pidas vajalikuks kontrollida olemasolevaid tähekatalooge ning määrata täpselt kindlaks tähtede asendid. Aastal 1803 avaldas ta nimekirja, kus oli 6784 tähte, ja 1814 teise kataloogi, kus oli 7646 tähte. Ta vaatles ühe tähe asendit eri öödel ning suutis asendi kindlaks määrata mõne kaaresekundi täpsusega.

Tema töö andis astronoomidele julgust hakata taas tegelema tähtede aastaparallaksidega: see oli jäänud soiku pärast 1730. aastat, kui selgus, et parallaks ei saa palju ületada ühte kaaresekundit. Kõik Piazzi enda katsed määrata määrata Põhjanaela, Veega ja α Lyrae aastaparallaksi nurjusid.

Piazzi uuris ühena esimestest ka rea tähtede omaliikumist ja näitas, et omaliikumise olemasolu ei ole erand, vaid reegel. Näiteks mõõtis ta tähtsa kaksiktähe 61 Cygnis omaliikumist, mis osutus ebatavaliselt kiireks.

Aastal 1812 sai Piazzi ülesandeks viia Sitsiilia kaalud ja mõõdud üle meetermõõdustikule.

Aastal 1817 sai ta Mõlema Sitsiilia observatooriumide peadirektoriks ning tema eriülesanne oli valmis saada Capodimonte tähetorn, mille rajamist Napolisse oli alates 1807. aastast ette valmistanud kuningas Ferdinando ja hiljem Joachim Murat. Alates 1812. aastast oli Piazzi selle töö juures olnud. Capodimonte tähetorn, mis valmis 1818, sai oma paljude uuendustega ning tehniliste ja arhitektuuriliste lahendustega eeskujuks paljudele 19. sajandi tähetornidele.

Cerese avastamine

Uraani avastamine William Herscheli poolt 1781 innustas astronoome otsima veel üht planeeti. Uraan osutus olevat kaugusel, mida ennustas Bode seadus. Seetõttu otsiti planeeti, mis Bode seaduse põhjal pidi asuma Marsi ja Jupiteri vahel. Juba Kepler oli rääkinud imelikust tühimikust nende kahe planeedi orbiitide vahel. Rühm saksa astronoome, kellest kõige tuntum oli Heinrich Wilhelm Mathias Olbers, olid otsustanud taeva põhjalikult läbi otsida ning planeedi üles leida, juhul kui ta üldse olemas on. Projekti juhtis noor parun Franz von Zach ning selle ettevalmistamiseks koguneti 1800 Lilienthali. Piazzi ei osalenud projektis, kuid oli sellest teadlik, sest Zach oli ka temale selles osalemiseks kutse saatnud.

1. jaanuari ööl 1801 avastas Piazzi üht tähekataloogis märgitud tähte otsides uue taevakeha. Algul arvas ta, et see on täht, kuid ta osutus kinnistähtede suhtes liikuvaks. Liikumine oli tähtede suhtes algul retrograadne, hiljem otsene. Piazzi veendus, et tegemist on uue planeediga (ta nimetas seda uueks täheks).

Ta kirjutas mõni kuu hiljem oma päevikusse: "Palermo Kuninglikus Tähetornis esimesel jaanuaril avastatud uue tähe vaatluste tulemused – Palermo 1801. Juba üheksa aastat töötades mitmesugustesse kataloogidesse kogutud otsisin käesoleva aasta esimese jaanuari õhtul paljude muude seas 87. tähte abbé La Caille' sodiaagitähtede kataloogist. Nägin seega, et talle eelnes üks teine täht, mida ma harjumuse kohaselt tahtsin veel vaadelda, seda enam, et see ei takistanud põhivaatlust. Tema valgus oli nõrgavõitu ja Jupiteri värvi, kuid sarnanes paljude teistega, mis üldiselt paigutatakse kaheksandasse suurusjärku. Sellepärast ei tekkinud mul tema loomuses mingit kahtlust. Teise kuupäeva õhtul ma kordasin vaatlusi, ning leides, et ta pole ei aja poolest ega kauguse poolest seniidist vastavuses, kahtlustasin ma algul viga eelmises vaatluses; pärastpoole tekkis mul kerge kahtlustus, et see võib olla uus täht. Kolmanda kuupäeva õhtul muutus minu kahtlustus kindluseks, sest ma veendusin, et see pole kinnistäht. Siiski ootasin ma enne selle teatavakstegemist ootasin ma siiski 4. kuupäeva õhtuni, mil mul oli heameel näha, et ta oli liikunud sama seaduse järgi nagu eelmistel päevadel. Neljandast kümnendani oli taevas pilvine. Kümnenda õhtul paistis ta mulle teleskoobis ümbritsetuna neljast ligikaudu sama tähesuurusega tähest. Olles teadmatuses sellest, milline on uus täht, vaatlesin ma neid kõiki nii täpselt kui võimalik, ning pärast nende vaatluste võrdlemist teistega, mis ma tegin üheteistkümnenda õhtul, eristasin ma liikumise järgi hõlpsasti oma tähe teistest. Nüüd aga tahtsin ma väga näha teda meridiaanist väljas, et uurida teda ja mõtelda tema üle rahulikemas tingimustes. Ent hoolimata minu ja minu assistendi Niccola Cacciatore ja sellesse kuninglikku kabelisse kuuluva Niccola Carioti (kellel mõlemal on terav nägemine ning on taeva alal väga asjatundlikud), ei olnud ei ööteleskoobi abil ega teise, akromaatilise 4-tollise avaga teleskoobi abil võimalik seda eristada paljudest teistest, mille seas ta liikus. Sellepärast pidin ma rahulduma tema nägemisega meridiaanil lühikese kahe minuti jooksul, st aja jooksul, mis tal kulus teleskoobi vaatevälja läbimiseks, sest teised vaatlused, mis olid samal ajal käsil, ei lubanud instrumendi nihutamist oma asendist. Et muuta vaatlusi kindlamaks, vaatles vahepeal sel ajal, kui mina vaatlesin ringiga, Niccola Carioti tahhümeeterteodoliidiga. Taevas oli nii hägune ja sageli pilvine, et vaatlused katkesid kuni 11. veebruarini; kui täht oli jõudnud Päikesele nii lähedale, ei olnud teda meridiaanist üleminekul enam võimalik näha. Ma kavatsesin teda asimuudi abil otsida meridiaanist väljas; et ma aga jäin 13. veebruaril haigeks, ei saanud ma enam rohkem vaatlusi teha. Ent need, mis tehti, on hoolimata sellest, et nad ei ole üksteisest vajalikul kaugusel, et me veenduksime, milline on tähe tegelik kulg taevas, minu arvates siiski piisavad, et me teaksime tema loomust, nagu võib näha tulemustest, mis ma nendest tuletasin."

Kokku mõõtis ta taevakeha asendit 1. jaanuarist kuni 11. veebruarini 24 ööl, kuid täpseid vaatlusi enamasti teha ei saanud ning ta kirjutas mõne asendi juurde "kahtlane" või "väga ebakindel".

Uue taevakeha avastamisest teatava publikatsiooni tiitelleht.

Hoolimata oma oletusest, et tegu on planeediga, võttis ta konservatiivse hoiaku ning teatas uuest taevakehast kui komeedist. Kirjas Milano astronoomile Barnaba Orianile rääkis ta oma kahtlustustest järgmiste sõnadega: "Ma teatasin sellest tähest kui komeedist, ent kuna teda ei saada mingi udusus ning pealegi kuna tema liikumine on nii aeglane ja üsna ühtlane, tuli mulle mitu korda pähe, et see võib olla midagi paremat kui komeet. Kuid ma vältisin hoolikalt selle oletuse avalikkuse ette toomist." Kirjad koos vaatluste täieliku kirjeldusega saatis ta ka Jérôme Lalande'ile Pariisi ja Johann Elert Bodele Berliini, kuid kirjades teistele rääkis ta ainult komeedist, kuigi ütles selgelt välja, et komeedil puudub udusus ja saba.

Pärast 11. veebruari, kui taevakeha enam vaadelda ei saanud, püüdis Piazzi määrata tema orbiiti, kuigi ta ei olnud sellistes arvutustes väga tugev. Algul katsetas ta komeedile omast paraboolset orbiiti, kuid kahel korral ei sobinud kolme vaatluse põhjal leitud parabool teiste vaatlustega kokku. Ta kirjutab: "Paraboolihüpoteesilt läksin üle ringjoonehüpoteesile; ja teinud mõned oletused, leidsin ma kaks raadiust, 2,7067 ja 2,6862, millest kumbki esindas kõiki vaatlusi palju paremini kui parabool. Et planeedid kulgevad mööda suurema või väiksema ekstsentrilisusega ellipseid, mitte mööda ringjooni, siis tuleb uskuda, et meie oma ei hälbi sellest reeglist. Seega oleksin ma pidanud oma arvutusi jätkama ellipsitega, ent kuna vaadeldud kaar on väga väike, oleksid tulemused väga ebakindlad ning töö pikk ja vaevaline. Seetõttu ma eelistasin ringjoont (...) Vaadeldud pikkuste kooskõla arvutatud pikkustega ringjoonehüpoteesi puhul, taevakeha liikumine sodiaagis, millest ta kaldub pisut kõrvale ainult suurematel laiustel ning tema asend Marsi ja Jupiteri vahel ei jäta kahtlust, et see uus täht on tõeline planeet (...)."

Selleks et kaotatud planeeti hiljem üles leida, oli Piazzi meelest kõige perspektiivikam avastada mõni varasem vaatlus, kus teda oli peetud täheks. Ta arvas, et tegemist võis olla Bode poolt 1772 vaadeldud taevakehaga ning et ta võib esineda ka la Caille' või Tobias Mayeri tähekataloogis: "Nende kahe astronoomi sodiaagitähtede kataloogis on mõnda vaadeldud ainult üks kord ja neid ei ole ma üles leidnud, kuigi ma olen neid otsinud mitu korda ja mitmel puhul. Kui Göttingenis on alles Mayeri originaalvaatlused ja Pariisis la Caile' omad, siis on võimalik, et nad heidavad sellele asjale mõnevõrra valgust. Oma töö kinnistähtede asendist (...) lõpetan ma kadunud tähtede kataloogiga, mis teeb selle uurimise palju hõlpsamaks."

Oriani ja Bode uskusid kohe, et ongi tegemist otsitava uue planeediga, kuid Piazzil endal hakkasid tekkima kahtlused. Ta oli hinnanud uue taevakeha Maast suuremaks, ent udustel öödel hakkas ta tunduma palju väiksemana, nii et Piazzi hakkas arvama, et ta eemaldub kiiresti ning on seega ikkagi komeet: "Kui tähe mõõtmed ja heledus hakkasid pärast kahekümne kolmandat märgatavalt vähenema, siis ma polnud kindel, kas see tuleb panna selle arvele, et ta kiiresti Maast eemaldub, või atmosfääri seisundi arvele (see muutus pärast seda veel tumedamaks ja hägusemaks), hakkasin ma tema loomuses kahtlema ning koguni uskuma, et tegemist on planeedi, mitte komeediga."

Aprillis, kui tal ei olnud haiguse tõttu võimalik olnud taevakeha orbiidi määramise kallal rohkem töötada, saatis ta Orianile, Bodele ja Lalande'ile kõik oma vaatlused koos kahtlustusega, et ikkagi võib olla tegemist komeediga.

Et selle taevakeha orbiiti olemasolevate meetoditega välja arvutada ei saanud, kasutas noor matemaatik Carl Friedrich Gauss uut (vähimruutude meetodil põhinevat) orbiidi arvutamise meetodit, mis võimaldas kolme täpse vaatluse põhjal taevakeha uuesti üles leida. Gauss saatis oma arvutused Franz von Zachile, kes 31. detsembril 1801 või 1. jaanuaril 1802 taasavastas kadunud taevakeha. Mõne päevaga määras William Herschel oma suure reflektoriga taevakeha mikromeetrilise diameetri ning Gaussi arvutustele tuginedes kauguse järgi tema tegeliku läbimõõdu, milleks osutus Hercheli järgi 260...320 km, hiljem kasvas hinnang 780 kilomeetrini (tänapäeval 914...930 km). Piazzi oletus oli õige: tegu polnud komeediga, vaid pigem väikese planeediga, mille tiirlemisperiood on 4,61 aastat ja keskmine kaugus Päikesest 2,767 astronoomilist ühikut (413,9 miljonit kilomeetrit). Et tema orbiit vastas Gaussi arvutustele, siis käitus ta nagu planeet, millest järeldati, et tegu on planeediga. Osutus ka, et ta asub peaaegu täpselt seal, kus Bode seadusega ennustatud planeet pidi olema.

Piazzi pani talle nimeks "Ceres Ferdinandea" vanarooma ja sitsiilia teraviljajumalanna Cerese ning Sitsiilia kuninga Ferdinando III (Napoli kuningas Ferdinando IV, 1816. aastast mõlema Sitsiilia kuningas Ferdinando I). Hiljem jäeti nime teine osa ära, sest ta polnud poliitilistel põhjustel teistele Euroopa riikidele vastuvõetav.

Ceres sai oma sümboli ning järgmisel poolel sajandil nimetati astronoomilistes publikatsioonides teda planeediks.

Osutus, et sarnaseid taevakehi on väga palju. Väikeste mõõtmete tõttu ei ole nad teleskoobis eristatavad tähtedest. Seetõttu nimetas William Herschel nad asteroidideks. Ceres osutus esimeseks ja suurimaks asteroidiks asteroidide vöös. Aastal 1802 avastas Olbers uue sarnase planeedi Pallas, aastal 1804 avastas Karl Ludwig Harding Juno ja 1807 Olbers Vesta. Peale Cerese on kõigil läbimõõt alla 500 km. Palja silmaga on mõnikord nähtav Vesta. On arvatud, et Herschel tahtis hoida planeetide avastamise au endale ja sellepärast ei tahtnud väikesi taevakehi planeetideks nimetada. Seega ei avastanud Piazzi planeeti, vaid asteroidid (väikeplaneedid). Piazzi eluajal oli teada ainult ülalnimetatud neli asteroidi. Aastal 2006 kvalifitseeriti Ceres aga kääbusplaneediks.

Raamatud

• "Della specula astronomica di Palermo libri quatro" (Palermo 1792)
• "Sull' orologio Italiano e l'Europeo", (Palermo 1798)
• "Della scoperta del nuovo planeta Cerere Ferdinandea" (Palermo 1802) *"Præcipuarum stellarum inerrantium positiones mediæ ineunte seculo XIX ex observationibus habitis in specula Panormitana at 1793 ad 1802" (Palermo 1803, täiendatud trükk 1814)
• "Codice metrico siculo" (Catania 1812)
• "Lezioni di astronomia" (Palermo 1817; saksa keeles Berliin 1822)
• "Ragguaglio dal reale osservatorio d'Napoli" (Napoli 1821).

Tunnustus

Piazzi oli Napoli, Torino, Göttingeni, Berliini ja Peterburi teaduste akadeemia liige, Milano Instituudi välisliige jne.

Prantsuse Instituut määras talle mõlema tähekataloogi eest auhinna.

Kuningas tahtis Cerese avastamise auks lasta vermida Piazzi pildiga kuldmedali, kuid astronoom palus kulutada selle raha hoopis ammuigatsetud ekvatoriaalteleskoobi hankimiseks.

1923. aastal pandi 1000. asteroidile tema auks nimeks 1000 Piazzia.

Hubble'i kosmoseteleskoobiga 2001 Cereselt tehtud ülesvõttelt leitud suurt albeedoanomaaliat, mis tõenäoliselt on meteoriidikraater, nimetatakse mitteametlikult "Piazzi".