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Alrededor de 1640 Hevelius estableció un observatorio privado, llamado Sternenberg.
El observatorio además de inmumerables instrumentos ópticos y de medida, sextantes, cuadrantes, disponía de su propio taller óptico y de una imprenta. Este despliegue de medios inusitado para la época, dotó a Hevelius de la libertad suficiente para llevar a cabo un trabajo astronómico sin precedentes.
En su interior albergaba un telescopio de 46 metros de longitud, la razón del tamaño de los telescopios de esta época debemos buscarla en las dificultades técnicas con las que se encontraban los ópticos. Mediante lentes con muy poca curvatura conseguían evitar en buena medida la aberración cromática y la aberración esférica, pero el precio que había que pagar eran unas distancias focales enormes.
Lamentablemente su observatorio fue pasto de las llamas en 1679.
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Éste fue, después del mapa de Langrenus, el segundo gran mapa de la historia de la cartografía lunar. Los grabados de las fases lunares de Hevelius se convirtieron en la obra de referencia durante casi un siglo.
Su cartografía lunar es el primer atlas detallado de otro mundo y contiene casi 500 páginas de explicaciones y un glosario de 275 formaciones lunares a las que puso nombre. Además, en su obra aparecen grabados de los telescopios que utilizó, que ofrecen una valiosísima información sobre la tecnología de su época, asímismo los primeros capítulos constituyen una auténtica guía para el manejo de un telescopio.
Para Hevelius la herramienta definitiva para el estudio astronómico es el ojo humano, al que confío toda la labor, a despecho incluso del uso de instrumentos de medida que demostraron ser menos precisos que la dotada visión del astrónomo.
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Cuatro años después de su publicación apareció el mapa de Grimaldi con la nomenclatura simplificada de Riccioli y que es la que en buena medida seguimos utilizando en la actualidad. Tristemente la plancha de cobre grabada que sirvió para imprimir el mapa lunar de Hevelius se fundió tras su muerte para fabricar una tetera.
Hay que tener en cuenta que el telescopio que utilizó los cuatro años de observaciones metódicas para confeccionar los mapas que aparecen en Selenographia sólo permitían un aumento de 50x y tenía una distancia focal de 3,6 metros, lo que nos puede dar una idea de la dificultad de su trabajo.
Es conocida su proverbial vista, se cuenta que llegaba a magnitud 7 a ojo desnudo.
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Además de sus contribuciones en el campo de la Selenografía, también fue el descubridor de 4 cometas, utilizó la rotación de las manchas solares para determinar con precisión el período de rotación solar, realizó un catálogo estelar y fue quien puso nombre a la conocida estrella variable Mira.
Después de su muerte, su segunda esposa, Catherina Elisabetha Koopman, publicó Prodromus Astronomiae compuesto por tres partes, un libro de observaciones no editadas, el catálogo Catalogus stellarum fixarum y el Firmamentum Sobiescianum un atlas de constelaciones. El Prodromus contiene un catálogo de 16 objetos de aspecto nebuloso, de los que sólo M31 y M44 son realmente objetos de cielo profundo, lo que no impidió que algunos astrónomos como Messier dedicaran un ingente esfuerzo en vano por encontrar los demás.
Como reconocimiento a su labor astronómica se ha designado el cráter Hevelius (2.2N, 67.6W, 115.0 km diámetro, designado en 1935) así como el asteroide (5703) Hevelius, descubierto el 15 de noviembre de 1931 por K. Reinmuth en Heidelberg.
En 1647, Johann Hevelius (1611-1687) publica su atlas lunar "Selenographia", compuesto a partir de diez años de observación de la Luna.
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Los montes lunares recibirían el nombre de sus similares terrestres, por ello en la Luna encontramos los montes lunares Apeninos, Pirineos, Cáucaso, Jura y Atlas.
Los "mares" fueron bautizados con nombres de estados de animo o condiciones de la naturaleza. Por ejemplo: Mar Frigoris (Mar del Frió), Lacus Somniorum (Lago de los Sueños), Mare Tranquilitatis (Mar de la Tranquilidad), sinus Iridum (Babia del Arco Iris), Oceanus Porcellarum (Océano de las Tempestades). Estos nombres han permanecido hasta nuestros días.
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