Instrumenty obserwacyjne Mikołaja Kopernika
Kwadrant słoneczny
Obserwacje położenia Słońca na sferze niebieskiej były jednymi z ważniejszych, które wykonywał Mikołaj Kopernik. Służył do tego jeden z trzech instrumentów astronoma, którymi posługiwał się dość często w swoim obserwatorium (pavimentum).
Kwadrant słoneczny tworzyła drewniana płyta w kształcie kwadratu. Na dokładnie wyrównanej powierzchni płyty naniesiona była kątowa podziałka od 0 do 90° z dokładnością do 1°. Stanowiła ona ćwiartkę koła. Kwadrant umieszczony na dobrze wypoziomowanej powierzchni pavimentum w płaszczyźnie południka miejscowego, czyli prostopadle do horyzontu, pozwalał wyznaczyć wysokość Słońca nad horyzontem. I do tego właśnie służył we Fromborku podczas obserwacji.
Pomiaru wysokości Słońca można dokonać, obserwując cień rzucany przez gnomon przymocowany na płycie w środku okręgu oraz prostopadle do jej powierzchni, odczytując z podziałki kąt wyznaczany przez środek cienia. Używając kwadrantu, Mikołaj Kopernik wyznaczył kąt nachylenia równika niebieskiego do ekliptyki (drogi Słońca na niebie).
Kopernik wykonując obserwacje naszej dziennej gwiazdy za pomocą kwadrantu, mógł wyznaczyć skrajne wartości wysokości Słońca w miejscu obserwacji podczas przesilenia zimowego i letniego. Dzięki temu mógł potwierdzić znaną od starożytności wartość nachylenia osi obrotu Ziemi do płaszczyzny orbity. Ale także dzięki tym obserwacjom mógł także wyznaczyć szerokość geograficzną Fromborka, co było bardzo ważne dla Mikołaja Kopernika podczas obserwacji gwiazd i planet na nocnym niebie nad Zalewem Wiślanym.
Najważniejszych obserwacji astronom dokonywał we fromborskiej dostrzegalni w 1515 i 1516 roku. Najprawdopodobniej pierwsze z nich wykonał już w 1512 lub 1513 roku.
Jesienią 1516 roku Kopernik wyjeżdża do Olsztyna, gdzie obejmuje obowiązki administratora dóbr kapituły warmińskiej. Tam tez tworzy swoją słynna słoneczną tablice na murach zamkowego krużganku. Zapewne wcześniejsze obserwacje wykonane kwadrantem słonecznym we Fromborku był niezwykle pomocne w wykreśleniu tej tablicy.
Trójkąt paralaktyczny (triquetrum)
Mikołaj Kopernik w swoim obserwatorium posiadał kilka instrumentów obserwacyjnych. W ich budowie zastosował elementy drewniane, a przy ich konstrukcji korzystał z opisów starożytnych mistrzów.
Sama nazwa instrumentu powstała w średniowieczu, ale bezpośrednio odnosiła do skonstruowanego w starożytności instrumentu astronomicznego, który został po raz pierwszy opisany przez Klaudiusza Ptolemeusza w jego najsłynniejszym dziele Almagest.
Trójkąt paralaktyczny (triquetrum)to instrument złożony z drewnianych listew połączonych ze sobą w taki sposób, aby tworzyły trójkąt równoramienny. Jedno z ramion przytwierdzone jest do drewnianego słupa za pomocą zawiasów. Do końców tej listwy przytwierdzone zostały dwie pozostałe. Na jednej znajdują się przezierniki, a na drugiej podziałka. Instrument należy ustawić tak, aby oś pionowa mierzyła dokładnie w zenit. Można dzięki niemu wyznaczyć odległość obserwowanego ciała od zenitu, celując listwę z przeziernikami na ciało niebieskie i odczytując miarę kąta z podziałki. Mikołaj Kopernik szczegółowo opisał jego zastosowanie w czwartej księdze De revolutionibus w podrozdziale Instrumenti parallacti constructiono. Przyrząd służył fromborskiemu astronomowi przede wszystkim do obserwacji Księżyca. Podobnego instrumentu używał również duński astronom Tycho Brahe. Do czasu zastosowania lutety do obserwacji nieba, uważany był za jeden z najdokładniejszych instrumentów obserwacyjnych.
W okresie do 1511 roku Kopernik odnotował 6 obserwacji Księżyca, do 1530 r. czyli do zakończenia pisania De revlutionibus przypada łącznie 12, zaś pozostałe 5 wykonano w łatach 1530— 1533. Wiemy, gdzie wykonał większość z nich: 3 wykonano w Bolonii, 2 w Krakowie, po 1 w Lidzbarku i Rzymie, a pozostałe 10 we Fromborku.
Dzięki zastosowaniu triquetrum, Kopernik wyznaczył paralaksę Srebrnego Globu, czyli kąt, pod jakim obserwował w konkretnym miejscu na powierzchni naszej planety Księżyc, w stosunku do teoretycznie obliczonej pozycji, gdyby obserwator znajdował się w środku Ziemi. Poprzez proste obliczenia, mógł tym samym obliczyć odległość do Księżyca, co pomogło w sformułowaniu rewolucyjnej teorii heliocentrycznej.
Jedyny instrument obserwacyjny Mikołaja Kopernika, który przetrwał do naszych czasów.
Jedyny zachowany do dzisiaj instrument wykonany przez Mikołaja Kopernika znajduje się w Olsztyńskim Zamku Kapituły Warmińskiej, w którym swoją siedzibę ma Muzeum Warmii i Mazur. To specjalna tablica służąca do obserwacji drogi Słońca na nieboskłonie. Astronom wykreślił tablicę na tynku ściany krużganka za pomocą refleksji gnomonicznej. Kopernik wykonał instrument podczas swojego pobytu na zamku, kiedy sprawował urząd administratora dóbr kapitulnych (1516-1521).Tablica ma wymiary 705×140 cm i znajduje się na ścianie krużganka skrzydła północnego, tuż nad wejściem do komnaty, w której mieszkał administrator.
Do dziś zachowały się duże fragmenty tego wyjątkowego dzieła fromborskiego astronoma. Mikołaj Kopernik obserwował na ścianie odbite światło przemieszczającego się po nieboskłonie Słońca, kreśląc linie dla kilkudziesięciu dni przed i po równonocy, rysując je na murze co pięć dni. Tablica służyła Kopernikowi do wyznaczenia momentu równonocy i długości roku zwrotnikowego, co było kluczowe dla prac nad reformą kalendarza. Niektórzy z badaczy dopatrują się w tablicy jednej z form zegara słonecznego, który został skonstruowany przez fromborskiego kanonika.
Działanie tablicy polega na tym, że 15 linii oddaje obraz refleksji pozornego ruchu Słońca – w pięciodniowych odstępach – w okresach bezpośredniej bliskości równonocy. 14 linii – 9 przed i 5 po równonocy – oznaczonych kolorem czerwonym ma postać hiperboli. Linia 10 zaznaczona kolorem niebieskim oznacza równonoc i jest prostą. Wg naukowców, zachowane na tej linii litery układają się w napis „EQUINOCTIUM”. Znajdujące się na tablicy linie czarne są pozostałością nietypowego dziennego zegara słonecznego.
W 2019 roku powstał film „Tajemnice astronomii Kopernika” zrealizowany przez Fundację Nicolaus Copernicus, w którym dr Jacek Szubiakowski z Olsztyńskiego Planetarium i Obserwatorium Astronomicznego szczegółowo objaśnia tajemnice kryjące się na ścianie krużganka olsztyńskiego zamku.
