Anders Celsius

Anders Celsius (27. november 1701 Uppsala – 25. aprill 1744 Uppsala) oli Rootsi astronoom ja füüsik.

Ta on tuntud elavhõbetermomeetri 100-kraadise skaala kasutuselevõtjana, mida ta demonstreeris 1742. aastal.

Elulugu
Anders Celsius oli Rootsi astronoom, matemaatik ja füüsik. Ta kirjutas ka luuletusi ja populaarteaduslikke tekste. Ta sündis Uppsalas 27. novembril 1701.

Tema mõlemad vanaisad Magnus Celsius ja Anders Spole olid professorid Uppsala Ülikoolis. Tema isa Nils Celsius oli astronoomiaprofessor. Ka Anders Celsius, kes juba noorelt oli väga andekas matemaatikas, asus 1730. aastal samale ametikohale.

Juba noores eas liitus ta väikese 1710. aastal asutatud teadlaste ühinguga, mis tänapäeval on Rootsi vanim teadusühing – Kuninglik Teaduste Selts. Aastatel 1725–1744 töötas ta ühingu sekretärina ning enamiku oma töödest avaldas ta just selle ühingu kaudu.

Ilma observatooriumita vaatles Celsius Jupiteri kaaslasi; selleks oli ta oma instrumendid üles seadnud väiksesse kuuri aias.

Celsius suri 1744. aasta aprillis tuberkuloosi, olles vaid 42-aastane. Ta oli alustanud paljude teemade teaduslikku uurimist, kuid lõpuni õnnestus tal neist viia vähesed. Ta maeti Vana-Uppsala kirikusse oma vanaisa Magnus Celsiuse kõrvale. Tema nimi on pandud kraatrile Kuul.

Suur ringreis Euroopas
Uppsalas ei juhtunud kuigi tihti, et äsja ametisse nimetatud professor otsustab minna mitmeks aastaks välismaale. Aga just seda tegi Anders Celsius. Ta jättis oma kohustused kolleegide kaela ja alustas oma suurt Euroopa turneed, mis hoidis teda Uppsalast eemal kuus aastat.

Selleks sundis teda tõik, et astronoomia kui teadusharu oli Rootsis ülimalt kehvas seisus. Õpetust jagati vaid vähestes kohtades ja teadustöid ei tehtud praktiliselt üldse. Samuti ei olnud Rootsis ka arvestatavat observatooriumi. Celsius kui Kuningliku Teaduste Seltsi sekretär suutis oma kolleege veenda selles, et rootslastele on vaja tutvustada uusi avastusi.

Niisiis asuski ta ringreisile, mille jooksul külastas peaaegu kõiki selle aja Euroopa tuntumaid ja suuremaid observatooriumeid nii Saksamaal, Prantsusmaal kui ka Itaalias ning töötas koos paljude 18. sajandi juhtivate teadlaste ja astronoomidega. Algul läks ta Berliini, kus tegeles vaatlustega ning ostis endale kvadrandi, mis on tänapäevani Uppsala observatooriumis. Seejärel jõudis ta Nürnbergi, külastades enne seda teele jäänud observatooriumeid.

Edasi liikus ta Bolognasse, kust ta leidis paremaid instrumente kui prantslaste ja itaallaste omad. Bolognas töötas ta seitse kuud. Järgmisena jõudis ta Rooma. Paavst Clemens XII andis talle kasutamiseks kambri Palazzo del Quirinales, kus Celsius viis valgusmõõturite abil läbi vaatlusi Päikese, Kuu ja tähtede tähesuuruste määramiseks.

Lõpuks jõudis Celsius Roomast Pariisi. Sealse 1672. aastal asutatud observatooriumi direktor oli Jacques Cassini, kuulsa itaalia-prantsuse astronoomi Giovanni Domenico Cassini poeg.

Osalemine Maupertuis' ekspeditsioonis

Põhilised arutelud keerlesid sel ajal Maakera tegeliku kuju ümber. Pariisis vastandus Cassinile ja tema mõttekaaslastele Pierre Louis de Maupertuis. Cassini viis läbi meridiaani kaare mõõtmised Põhja-Prantsusmaalt Dunkerque'ist kuni Lõuna-Prantsusmaal asuva Perpignanini. Ta avaldas saadud tulemused raamatus "Traité de la grandeur et de la figure de la terre" (1720). Cassini mõõtmised viisid arvamusele, et Maakera on pöördellipsoid, mille poolustel on diameeter suurem kui ekvaatoril. Isaac Newtoni seisukohtade kohaselt oli aga Maa pöördellipsoid, mis on poolustelt kokku surutud.

Maupertuis' soovil hakkas kuningas Louis XV ette valmistama ekspeditsioone "maailma lõppu", et leida mõõtmiste abil sellele küsimusele lõplik vastus. Prantsuse Teaduste Akadeemia korraldas ekspeditsiooni põhjapoolusele, mille eesmärgiks oli põhjapooluse lähedal meridiaani ühe kraadi pikkuse kaare mõõtmine. Ekspeditsiooni juhiks määrati Maupertuis. Ta palus kaasa ka Celsiuse, kes oli ainuke astronoom sellel ekspeditsioonil. Pärast aastat Pariisis suundus Anders Celsius Londonisse, kust ta ostis vajalikke instrumente Maupertuis' ekspeditsioonide jaoks. Need toimusid aastatel 1736–1737. Aastal 1735 purjetas teine ekspeditsioon sama eesmärgiga Lõuna-Ameerikasse Ecuadori.

Põhjas läbi viidud mõõtmiste tulemustel saadi ühe meridiaani kraadi pikkuseks 57,437 toise'i, samas kui Picardi mõõtmised aastatel 1669–1670 Pariisi ja Amiensi vahel andsid tulemuseks 57,060 toise'''i (toise on vana prantsuse pikkusühik, mis võrdub 1,949 meetriga). Saadud tulemuste võrdlemisel sai selgeks, et Newtonil oli olnud õigus.

Celsiuse ülesanne ekspeditsioonil Lapimaale olid astronoomilised vaatlused (nagu võib näha tema päevikutest, mis on tänapäeval hoiul Uppsala Ülikooli raamatukogus). Prantsusmaa kuningas määras talle teadusele osutatud teenete eest eluaegse tuhande frangi suuruse pensioni.

Tagasi Uppsalas

Pärast mitmeaastast eemalolekut naasis Celsius kodumaale ja asus Uppsalasse astronoomia professori ametikohale.

Sel ajal ei olnud Uppsalas observatooriumi, aga Celsius oli kaasa toonud Prantsusmaalt ostetud kvadrandi ja Inglismaalt soetatud ühejalgse teleskoobi. Maupertuis'lt oli ta kingituseks saanud väikese kvadrandi, mille ta kavatses üles seada oma ema aiamajakeses.

Observatooriumi ehitamine Uppsalasse
Aastal 1738 palus Celsius Rootsi võimudel annetada vahendeid moodsa observatooriumi ehitamiseks Uppsalasse. Tema palvele tuldi vastu ning kolm aastat hiljem oli ehitis valmis kasutamiseks. Arvata võib, et Celsiust aitas uue observatooriumi ehitamiseks toetuse leidmisel tema suur tuntus kodumaal. Ta oli kolmandat põlve akadeemik ja professor, paljude välismaa akadeemiate liige, oli saatnud Maupertuis'd tema kuulsal ekspeditsioonil ning oli suur paavsti soosik.

Celsius veenis ülikooli nõukogu ostma suure kivist maja Uppsala kesklinnas, mille katusele rajati observatoorium. Sellele anti Celsiuse nimi. Algul koosnes sisseseade tema pika reisi jooksul soetatud instrumentidest. Aastal 1742 sisustati uus ja avar observatoorium mitmete väärtuslike instrumentidega. See maja on alles tänapäevani, kuigi juba ligi sajand võimetu astronoomiat teenima, sest aastal 1857 lammutati selle peal olnud observatoorium.

Olulisemad tööd ja saavutused
18. sajandil kuulusid astronoomi töökohustuste hulka ka geograafilised mõõtmised, meteoroloogilised vaatlused ja veel muud, mida tänapäeval enam ei peeta astronoomiaks. Celsius tegi Rootsi kaardi koostamiseks palju geograafilisi mõõtmisi ja oli üks esimesi, kes märkas, et Põhjamaad tõusevad tasapisi merepiirist kõrgemale. Tema arvas, et seda protsessi, mis on toimunud alates viimasest jääajast, põhjustab vee aurustumine.

Lühikese aja, ainult seitsme aasta jooksul, mil ta töötas astronoomia õpetajana, oli tal palju õpilasi ja selle aja jooksul avaldati umbes 20 väitekirja, millest enamus või peaaegu kõik olid tema kirjutatud. Ta uuris ka päikeseplekke ja -varjutusi. Samuti ka protuberantse, mille aastal 1733 avastas Birger Wassenius.

Celsiuse tugev külg olid vaatlused, eelkõige füüsikalised eksperimendid ja meteoroloogilised vaatlused. Ta oli arvamusel, et tulevikus oskavad meteoroloogid teha täpseid ilmaennustusi. Tema teiste tööde hulgast tuleb mainida Moskva, Uppsala, Turu, Linköpingi, Londoni, Kopenhaageni, Tornio ja Réunioni saare laiuskraadide ja/või pikkuskraadide mõõtmist.

Celsius oli üks esimesi astronoome, kes mõõtis tähtede heledust instrumentide abil. Ta kasutas identseid läbipaistvaid klaasplaate ning vaatles tähti läbi nende. Heleduse võrdlemiseks loendas ta klaasplaate, mis kuluvad tähelt tuleva valguskiire summutamiseks. Taeva kõige heledama tähe Siiriuse valguse summutamiseks kulus tervenisti 25 plaati. Celsius avaldas katalooge kokku 300 tähe kaugusega, mis olid täpselt määratud tema enda meetodiga – supra et sub polo'', ilma refraktsioonita.

Virmaliste uurimine
Celsius ostis endale Londonist uue ja täpse kompassi, millega ta hakkas regulaarseid vaatlusi tegema, et uurida virmaliste seost magnetiliste kõrvalekalletega. Need avaldusid Maa magnetvälja suuna ja tugevuse kiirete muutustena ning esimesena oli seda täheldanud inglane Edmond Halley 1716. aastal. Celsius oli Nürnbergis avaldunud oma uurimuse virmaliste kohta, mis põhines vahemikus 1716–1732 Rootsis tehtud rohkem kui kolmesajal vaatlusel. Sel ajal pidas ta virmalisi haruldaseks atmosfäärinähtuseks, tõelisele põhjusele jõudis ta jälile alles koos Olof Hiorteriga tehtud vaatluste abil.

Aastal 1741 märkasid Celsius ja tema abiline Olof Hiorter, et eriti suured magnetilised kõikumised ilmnesid siis, kui jälgiti virmalisi täpselt enda kohal. See näitas (nagu järeldati hiljem), et elektrivoolud seostusid virmalistega, valgudes piirkondades, kus virmalised said alguse. Pärast Celsiuse surma töö jätkus ja aastaks 1747 oli Hiorter teinud rohkem kui 10 000 vaatlust.

Celsiuse konstrueeritud elavhõbetermomeeter
18. sajandil, mil Celsius elas ja töötas, oli kasutusel palju erinevaid termomeetreid erinevate skaaladega, kuid puudus üks ja kindel rahvusvaheline standard. Celsiuse arvates oli vaja ühtset süsteemi temperatuuri mõõtmiseks ning see ajendas teda välja töötama uut ja rahvusvaheliselt aktsepteeritavat termomeetrit. Niisiis konstrueeris ta 100-kraadise skaalaga elavhõbetermomeetri, kus oli kaks püsipunkti: vee külmumispunkt (−100 °C) ja vee keemispunkt (0).

Esmakordselt demonstreeris ta oma termomeetrit 1742. aastal Rootsi Kuninglikule Teaduste Seltsile oma uurimistöös "Vaatlused kahe kindla punkti kohta termomeetril". Ta tõestas, et jää sulamispunkt ei sõltu rõhust ja määras uskumatu täpsusega kindlaks vee keemispunkti sõltuvuse atmosfääri rõhust. Celsius pakkus, et tema skaala nullpunkt oleks vee keemispunkt keskmisel merepinna tasemel.

Väidetavalt keeras kuulus rootsi botaanik Carl von Linné pärast Celsiuse surma skaala teistpidi ning sellisena kinnitati see algul standardiks Rootsis ja hiljem juba ka teistes riikides. Carl von Linné kasutas ümberpööratud Celsiuse skaalaga termomeetreid esialgu oma kasvuhoonetes. Need valmistas instrumenditegija Daniel Ekström.

Tollal juhtus tihti, et paljud füüsikud ja teised teadlased töötasid väidetavalt üksteisest sõltumatult välja sama skaala. Nende hulgas olid ka Celsiuse õpilased Daniel Ekström ja Mårten Strömer ning Pehr Elvis, kes oli tihedates sidemetes Carl von Linnéga. Aastal 1948 nimetati skaala ametlikult Celsiuse järgi ning 1954. aastal kuulutati see rahvusvaheliseks standardiks. Ameerika Ühendriigid ja Jamaica on ainukesed riigid, kes kasutavad veel hollandi-saksa füüsiku Daniel Gabriel Fahrenheiti skaalat.

Võitlus Gregoriuse kalendri eest
Celsius toetas aktiivselt Gregoriuse kalendri kasutusele võtmist Rootsis. Põhjuseks oli asjaolu, et Juliuse kalendri aasta oli liiga pikk ning seetõttu nihkus kevadine pööripäev iga aastaga tahapoole. Üleliigsed päevad kavatseti kaotada ajavahemikus 1700–1740, mil otsustati loobuda üheteistkümnest järjestikusest liigaastast ehk siis mitte lisada kalendrile 29. veebruari. Selle aja jooksul oleks Rootsi kalender olnud erinev nii Juliuse kui ka Gregoriuse kalendrist ning see erinevus oleks iga nelja aasta järel olnud erinev.

Uue kalendri kasutuselevõttu Celsius ei näinudki, sest see toimus alles pärast tema surma. Aastal 1753 jäeti ära kõik üleliigsed 11 päeva, kui kolmapäevale (17. veebruarile) järgnes neljapäev (1. märts). Täielikult võeti Gregoriuse kalender Rootsis kasutusele alles 1844. aastal.

Tunnustus
Anders Celsius valiti 1739. aastal Rootsi Kuningliku Teaduste Akadeemia liikmeks.

Viited

Välislingid
Biograafia
Svenskt biografiskt handlexikon – Anders Celsius
The Astronomer Who Didn't Came to Astronomy
Super Sicentists – Anders Celsius
The Man With The Thermometer
Who Invented the Thermometer?
The Degree Measurement Expedition

Rootsi füüsikud
Rootsi astronoomid
Uppsala Ülikooli rektorid
Uppsala Ülikooli professorid
Uppsala Ülikooli vilistlased
Sündinud 1701
Surnud 1744
Akadeemikud