Епохата на Фраунхофер

        Осемнадесетия век, "векът на разума", вече е отминал в историята, преизпълнен със събития, които оставят трайни следи в облика на тогавашното общество. Буржоазията, пълна със сили и устрем, е престанала раболепно да се прекланя пред феодалната наследствена аристокрация. Тъкмо обратното: не само инициативата, но и властта е преминала в нейни ръце. Довчерашните господари със своята аристократична закостенялост и инертност в мисленето пречат на развитието на обществото, на икономиката, на производствените сили и буржоазията не им прощава това. Тя прави политически и промишлени революции, за да разчисти терена пред себе си за още по-бурно развитие. Многобройните пазари в Европа и в далечните задморски колонии търсят стоки и буржоазията в съюз с науката и техниката извършва един от най-значимите преврати в икономиката - извършва т. нар. промишлена революция. Довчерашното занаятчийско производство е заменено с машинно, мускулната или водната сила - с парната машина и от скромните занаятчийски работилнички в течение само на няколко деситилетия израстват модерни промишлени предприятия. 
        В непрекъснатото развитие на производствените сили, от една страна, и науката и техниката, от друга, се получава един благоприятен затворен кръг. Науката и техниката дават на производството новооткрити закономерности, метали и сплави, нови точни машини и измерителни инструменти. Жадната за пари и власт буржоазия не остава длъжник - никнат нови университети и лаборатории, подпомага учените за още по-голямо разгръщане на изледователската им работа с далечната, но ясно проличаваща цел: да използва в свой интерес всяко направено откритие. Ако науката със своите открития създава предпоставките за възникване на промишлената революция, то сега тя сега тласка развитието на науката напред. 
        В този бурен разцвет на науката астрономията не остава настрана. Усъвършенстването на теорията за движението на Луната и планетите, тясно свързана с мореплаването, изисква нови, още по-мощни телескопи, по-точни измерителни ъгломерни инструменти и нарастналите възможности на техниката дават на астрономите това, за което техните събратя само няколко десетилетия преди това не са могли даже да си мечтаят. Ако Брадлей измерва 1'' от дъгата и това по негово време се смята за крайна възможност на измерителната техника, то само половин столетие по-късно Райхенбаховите и Фраунхоферовите инструменти дават възможност на Бесел да измерва стотни части от секундата. Не остават назад и телескопостроителите: телескопите на Уилям Хершел, с които той съумява "да види светлината на звезди, които по-преди никой не беше видял", пак за същия период от половин столетие изглеждат малки в сравнение с телескопа на Уилям Парсонс (лорд Рос). 
        Астрономите и телескопостроителите от 19 век застават пред един все още неразрешен проблем: какво е по разумно да се строи - рефрактори или рефлектори. Както едните, така и другите имат своите достойнства и недостатъци. Направата на гигантски рефлектори означава отливане на големи метални огледала, а Хершеловият опит показва трудности както при направата им, така и при поддържането на чиста огледална повърхност, непрекъснато потъмняваща под действието на праха и различните газове и пари в атмосферата. Въпросът, отправен към телескопите рефрактори, обаче също не дава обнадеждаващ отговор. В началото на 19 век най-големите късове оптично стъкло, особено от флинт, не надминават 15-20cm в диаметър, а това означава направата на телескопи с многократно по-малки възможности от Хершеловите. Значи ли това обаче, че не биха могли да се отлеят по-големи късове оптично стъкло? Този въпрос вълнува много телескопостроители, но за намиране на правилния отговор особено важно място заема швейцарецът Пиер Луи Гинан (1748-1824). Години наред той прави опит след опит с едничката цел: получаване на големи късове чисто оптично стъкло. Съставът му в общи линии е известен на Гинан, но защо никой от производителите на оптично стъкло не дава точната рецепта, точното съотношение на съставките, температурата на топене и още много други производствени тайни. 
        Дебелата му подвързана тетрадка сега е свидетел не само за многобройните опити, които той прави, но и за огромната енергия, който е притежавал. Всеки опит е записан най-подробно: количество на съставките, температура на топенето, особени механични въздействия върху стопената маса, форма и състав на тигела и т. н. Към 1787-1788 г. първите стъпки към победата вече са направени: причините за недостатъците в стопилката се крият, първо в лошите тигли и, второ, ако стъклената маса се разбърква непрекъснато, мехурчетата биха излетели навън, а оцветяванията в нея биха изчезнали. Това хрумване трябва да се провери чрез нови опити, но за съжаление всичките си парични средства Гинан е изчерпал и е принуден да преустанови работата си. Междувременно той е изложил своите знания в обширен "Трактат за изготвяне на оптично стъкло, особено силно пречупващо, за направа на телескопи без оцветявания" (предполага се, че е бил написан около 1800-1801 г.). 
        Липсата на средства само временно прекъсва работата на Гинан. В началото на 1805 г. той отправя писмо до Мюнхенската академия на науките, което попада в ръцете на Йозеф фон Утцшнайдер (1763-1840), богат индустриалец и голям поддръжник на науката. Скоро след това семейство Гинан се преселва в Бенедиктбойерн, малко селище в съседство с Мюнхен, където в една бивша манастирска сграда построява своята първа пещ в Германия. 
        Досегашните опити на Гинан го убеждават, че за да бъде стъклената маса хомогенна, особено голямо внимание трябва да се обърне на тигела, в който се топи тя. Той трябва да отговаря на две основни условия: да понася високите температури, при които се топи сместа от различни материали, които влизат в състава на стъклото, и, второ, да не влиза в реакция със стъклената маса и по този начин да не променя състава и. И двете изисквания са трудно изпълними. Кроновата маса се топи при 1400-1450° С, а флинтовата е по-лесно топима, но затова твърде агресивно атакува стените на тигела, разтваря част от тях и от това предизвиква редицата недостатъци в стъклото, от които Гинан не може да се оттърве. Неуморимият изследовател със строго методична последователност се заема със справянето и с двете трудности. Той изпробва различни видове глини, изготвя различни по форма и големина гърнета, смесва сурова глина с вече изпечена и стрита на прах в различни пропорции, докато най-после изготвя тигли, които издържат на температура 1850° , т. е. с 300° по-висока от най-трудно топящото се (за онова време) оптично стъкло. Едновременно с това се оказва, че самият метериал на тигела е сравнително по-устойчив на разтваряне в стъклената маса. Още в Бренет (преди идването му в Бенедиктбойерн) Гинан е правил опити за отстраняването на дефектите на стъклото чрез непрекъснато разбъркване на стъклената маса. Сега той повтаря опитите си с различни по форма бъркалки, различна скорост и форма на движението, докато получава чиста стъклена маса, от който могат да се отлеят дискове с диаметър 30-35cm, т. е. размери, които далеч надминават всичко постигнато дотогава. 
        Да оставим за малко хронологичния ход на събитията. Основните положения в оптическото стъкловарене остават такива, каквито ги поставя Гинан. Към доусъвършенстваните рецепти с различни съставки или подобрената технология на направата на тиглите и загряването им по-късно майсторите на оптично стъкло прибавят към вече стопената маса т. нар. очистители: арсеник, калиев и натриев нитрат и др. , които отстраняват дефектите на стъклото или пречат за тяхното проявяване. Парижката фирма Мантуа през 1888 г. отлива стъклените дискове за обективите на Ликската (91.5cm) и Йеркската (102cm) обсерватория, а фирмите Карл Цайс и Шот и синове се специализират в изработването на десетки видове оптично стъкло, от което изготвят висококачествени оптични инструменти, прославили името на фирмите по всички краища на земното кълбо. 
        Почти по същото време, когато Гинан пише своя трактат за оптическото стъкло, двамата млади изследователи Георг фон Райхенбах (1772-1826) и Йозеф Либхер (1767-1840) основават в Мюнхен математическа работилница за производство на геодезични и астрономически инструменти. Две години по-късно към тях се присъединява и Утцшнайдер и на 20 август 1804 г. малката работилница се превръща в "Математическо-механичен институт на Утцшнайдер, Райхенбах и Либхер". 
        Райхенбах проявява своите технически дарования още като 17-годишен младеж, когато сам си построява малък секстант по английски образец. След двегодишно следване в Англия, където се среща с Джеймс Уат и Рамсден, посещава обсерватории и се запознава с инструменталното им обзавеждане, той се връща в Германия и веднага конструира машина за фино делене на кръга, от която в астрономическата техника се чувствала голяма нужда за направа на точни измервателни инструменти. След запознаването си през 1801 г. с Либхер в главите на двамата се появява мисълта за изготвянето на точни инструменти, а духовната и материалната поткрепа на Утцшнайдер превръща пожеланието в действителност. 
        Още нещо липсва за процъфтяването на хубавото начинание - липсата на оптик в предприятие, което ще изготвя оптични инструменти. След една малка неудача с оптика Йозеф Нигл, човек със съмнителни теоретични и практически познания, през 1806 г. Утцшнайдер довежда в института Йозеф Фраунхофер (1787-1826) - най-опитния и истински талантлив оптик от първата половина на 19 век. След един разговор с Фраунхофер Райхенбах казва: "Това е човекът, който ни трябва, той ще ни даде това, което ни липсва". Фраунхофер оправдава предсказанието и надеждите на Райхенбах. Той поставя техническата оптика на съвсем нови основи, като заменя изкуството на "опипване" на старите майстори-оптици със строго научна методология на обработка и изследване на оптичните детайли по време на изработването им и след тяхното завършване. 

                                       
Йозеф Фраухофер (1787-1826)                                    Пиер Луи Гинан(1748-1824)

        Само за десетина години това съзвездие от талантливи и работливи хора извършва преврат в астрономическото прибосростроене. Гинан се справя окончателно почти с всички трудности по получаването на оптично стъкло, а Райхенбаховата машина за делене на кръга по точност далеч надминава английските и френските машини. Този художник в постройката на астрономически инструменти им придава забележително съвършенство. Като прибавим към това и отличните им оптични качества, лесно можем да разберем как Бесел и Струве се справят с измерването на паралакса на звездите или измерват собственото им движение. 
        Работата на Фраунхофер в началото тръгва бавно и с резултати, които биха могли да го обезсърчат. Той изготвя няколко малки телескопа, но резултатите от тях не го задоволяват. Фраунхофер лесно открива причината: недостатъчно точно определяне на показателя на пречупване, на пречупване на стъклото, а от това и неточното пресмятане на обективите - ахромати. 
        Много години преди Фраунхофер великия Нютон при откриване на разлагането на бялата светлина установява, че всеки цвят има свой показател на пречупване, на което се дължи и хроматичната (цветната) аберация. Халей и Браун откриват също, че фокусното разстояние на дадена леща се определя не само от радиусите на сферичнните повърхнини, които я обграждат, но и от показателя на пречупване на стъклото, от което е направена. По-късно Честър Мур Хол и Ойлер изследват при какви условия комбинирането на една събирателна кронова с втора разсейвателна флинтова леща би компенсирало хроматичните им аберации, т. е. би се получило ахроматизиране. Такава лещова система се нарича ахромат. По-късните изследвания показват, че пълно ахроматизиране не може да се постигне. Ако системата е ахроматизирана за два от цветовете на спектъра - например за червения и синия цвят (по-точно за линиите C и F), то за всички останали лъчи тя не ще е коригирана, т.е. останалите лъчи не ще се събират напълно във фокуса на лещата и ще се получи т. нар. вторичен спектър. 
        На Фраунхофер са известни тези азбучни истини в астрономическата оптика, но той не смята, че те са достатъчни за пресмятане на един качествен обектив, нито че не съществуват начини за намаляване на вторичния спектър. Преди всичко, да се говори за показател на пречупване на червените или сините лъчи е неправилно, защото цветната лента на първите се простира от 790nm до 630nm, а на вторите от 480nm до 420nm дължина на вълната. Всяка част от тези цветни ленти отговаря на определена дължина на светлинната вълна и има свой показател на пречупването n. За да се пресметне точно един ахромат е необходимо преди всичко да се знае n, т. е. точното положение на цветните лъчи в спектъра. Още една задача застава пред Фраунхофер. Чувствителността на човешкото око не е еднаква към всички лъчи на спектъра, не е еднаква даже във всички часове на денонощието. Как да се установи към кои лъчи чувствителността е максимална, та обективът-ахромат, коригиран именно за тези лъчи, да дава максимални резултати? С разрешаването на тези проблеми за астрономическата оптика Фраунхофер се залавя през 1814 г., за да ги завърши три години по-късно с пълен успех. През този период той извършва открития, които го правят баща на немската астрономическа оптика, открития, които и денс стоят в основата на астрономическото приборостроене.
        Едни от тях имат чисто технически характер: начин за шлифоване и полиране на оптичната повърхност, на изследване на характера й чрез Нютонови пръстени и т. н. , а други имат теоретичен характер, макар че в край на краищата довеждат до откриване на методи за изследване, свързани с практиката. Да се спрем само на последните, тъй като те изиграват решителна роля в по-нататъшното развитие на оптиката въобще. 
        Още през 1814 г. Фраунхофер определя показателите на пречупване на цветовете от виолетовия до червения (при крон и флинт), като използва опитна постановка с гигантски размери: между шестте лампи източници на светлина, и наблюдателя с неговия теодолит се простирали цели 225m. Постигнатите резултати не задоволяват напълно Фраунхофер - светлината, която получава от лампите, е недостатъчна и той решава да ги смени със слънчева светлина. С това решение започва и най-важното от неговото научно творчество. 
        Тринадесет години преди опитите на Фраунхофер, през 1801 г., Уилям Х. Уоластон (1766-1828) и Ритер (1776-1810) откриват ултравиолетовите лъчи по тяхното действие върху хартия. намокрена с разтвор на сребърен нитрат. Хартията обаче почерняла и зад виолетовите лъчи, където никакви лъчи не могат да се видят. Уоластон бил обаче убеден, че при директно гледане лъчите биха могли да се видят, и пристъпва към опитна проверка. Подобно на Нютон той затъмнява лабораторията си с непрозрачни капаци. За разлика от своя велик предшественик Уоластон вместо малко кръгче на капаците прорязва тънко процепче, като ориентира пречупвашия ръб на призмата успоредно на него. След това той застава на пътя на лъчите и проследява цветната ивица от червения до виолетовия цвят чрез пряко наблюдение, като се надява, че след виолетовия цвят ще види ултравиолетовите лъчи. Никакви такива лъчи той не вижда и въпреки от опита си остава доволен. В седемцветната ивица на спектъра той вижда седем черни линии. Уоластон повтаря няколко пъти наблюденията си - черните линии винаги запазвали местоположението си. Пет от тези седем линии той смята, че са естествена граница между отделните цветове, но в такъв случай те биха моли да бъдат използвани за измерване на пречупващите свойства на различните прозрачни вещества. За своето откритие Уоластон през 1802 г. съобщава в Кралското дружество. Той обаче недооценява голямата стойност на откритието си и по нататък не го използва. 
        В един слънчев ден на 1814 г. Фраунхофер заменя шестте лампи, на своя уред за определяне показателя на пречупването, с хелиостат, който през тънък процеп насочва слънчевите лъчи към пречупващата призма. Още с първото поглеждане през теодолита той вижда не седем, а стотици черни линии, прорязващи спектъра от червения до виолетовия цвят. Едни от тях са едва забележими, фини и тънки, други плътни и черни, поставени като че ли действително да разделят отделните цветове. Плътните черни линии той означава с буквите от A в червения цвят до H във виолетовия, а някои даже с малки поредни букви на азбуката. Двойната черна линия в жълтия цвят означава с D. В съчинението си "Определяне на пречупващите и цветноразсейващите възможности на различни видове стъкло по отношение на усъвършенстването на ахроматични телескопи" (Мюнхен, 1817 г.). Фраунхофер обстойно описва откритието си. В границите между линиите B и H той преброява 574 линии, които нанася върху медна плочка. Разстоянието между силните линии е нанесено съобразно данните, получени от измерванията с теодолит, а по-слабите линии нанася без особено точно спазване на мащабите. 
        Многобройни наблюдения и опити с различни призми убеждават Фраунхофер, че тези линии са някаква специфична особеност на слънчевия спектър, че те в никакъв случай не се дължат на апаратурата или на някаква случайност. Но щом е така, те биха могли да станат прекрасно средство за измерване показателя на пречупване на оптичните стъкла, като станат отдавна търсените непроменими опорни точки в определени места на спектъра. Последва серия от измервания, чрез две призми с пречупващ ъгъл 45 и 60°, на показателите на пречупване на основните черни линии, които измервания и днес учудват оптиците с извънредна точност и прецизност. 
        Както вече се спомена, пълно ахроматизиране не може да се постигне - винаги ще остане определен по количество вторичен спектър. Пред Фраунхофер стои въпросът, за кои две точки на спектъра обективът да е напълно ахроматизиран, та остатъчния вторичен спектър най-малко да пречи на наблюдателя? С остроумно построен уред талантливия учен установява спектралната чувствителност на човешкото око при силна дневна светлина и при здрачаване. Неговото откритие му показва че съществуващите оптични стъкла - крон 13 и флинт 30, от които се правят обективите ахромати, не биха дали добри резултати и по негова препоръка Гинан изготвя нови видове стъкла, между които и крон-литий М и флинт 13. С тях Фраунхофер изработва нов обектив, при който вторичния спектър е намален наполовина. 
        Едновременно с тази донякъде практическа работа загадъчните черни линии не оставят Фраунхофер на спокойствие. Като комбинира телескоп със спектроскоп, той изследва спектрите на Венера и Луната и не се учудва, че те напълно приличат на слънчевия спектър - нали те светят с отразена слънчева светлина. Но когато насочва телескопа си към Сириус, Капела, Бетелгейзе, Процион и Полукс, той вижда нови спектрални картини - пак черни линии, но вече на други места. 
        Следващите обекти на изследване са светещи тела на Земята. Спектрите на стопените метали са една непрекъсната цветна ивица без каквито и да било черни линии. Дали същото би се наблюдавало при спектри на искри, на пламък? 
        Двата електрода на голяма електрическа машина той свързва с тънка стъклена нишка, по която като че ли се плъзга искрата, без да променя праволинейната си форма. Спектъра на искрата не прилича на спектъра на Слънцето, нито на звездите, нито на стопените метали, а се състои от различни цветни линии, чието естество и разположение зависи от това, от какъв метал са направени електродите на машината. В черните линии в слънчевия спектър или в цветните линии при електрическата искра Фраунхофер вижда една нова, неизследвана област в природата. Той пише: "... Посоченият тук път на физико-оптичните опити, изглежда, води към най-интересни резултати и би могло да се желае на него да обърнат внимание по-обучени естествоизпитатели". Ако Фраунхофер би могъл да знае, че неговите черни линии ще направят истинска революция не само в астрономията, но и в другите науки, той с по-голяма настойчивост би сочил на учените този "посочен път". 
        Точно по това време, когато Фраунхофер изследва спектрите, в учението за светлината се извършват крупни открития и промени във възгледите. Просъществувалата повече от век корпускулярна теория на Нютон отива вече в историята под натиска на откритията на Юнг и Френел. Светлината има вълнов характер, но в такъв случай би трябвало да се получи не само интерференция, но и дифракция на светлината и Фраунхофер се залавя да докаже това. Да оставим настрана многобройните му опити и в това направление, тъй като те не са във връзка с нашето изложение, и да се спрем само на опитите, които потвърждават откритията, направени по-рано. Пред обектива на своя 10-сантиметров телескоп той поставя дифракционна решетка (най-фината е с 3000 линии/cm), а дифракцията наблюдава във фокалната равнина на телескопа с окуляр. Бялата слънчева светлина не само дифрактира, но и се разлага и Фраунхофер вижда цяла редица от спектри, в които съсвсем ясно се открояват отдавна познатите му черни линии. Само една разлика проличава съсвсем ясно: линията D се разположила в средата на спектъра.
        Когато днес става дума за утвърждаване на вълновия характер на светлината в първата четвърт на 19 век, не бихме сгрешили ако към имената на Юнг, Френел и Малюс прибавим и името на Фраунхофер. Ако първите трима използват интерференцията и поляризацията, то на Фраунхофер се пада дифракцията. Той е и първия учен, който определя дължината на светлинната вълна, като използва дифракцията - метод, използван във физиката и до днес. При това, както се вижда от таблица 1, Фраунхофер върши това със завидна точност. 

 
Линия  Фраунхоферови данни (nm)  Съвременни данни според Роуланд (nm)
C 656.6 656.3
D 588.8 589.3
E 526.5 527.0
F 485.6 486.2
G 429.6 430.8
H 396.3 396.9
таблица 1

        Неразривно свързана с тази научно изследователска дейност на големия учен е практическата му работа. Оптико-механичната работилница на Утцшнайдер и Фраунхофер пуска на пазара многобройни морски зрителни тръби с изящна изработка, малки телескопи, а през 1816 г. завършва един голям телескоп за обсерваторията в Неапол. Двата таланта на телескопостроенето от първата половина на 19 век са вложили в този телескоп цялото свое умение: Фраунхофер по отношение на оптичната част, а Райхенбах по отношение на механичната част. През 1814 г. Райхенбах напуска работилницата и силите се раздвояват, но връзките между двете сдружения не се прекъсват. Райхенбаховата работилница насочва вниманието си към астрономически и геодезични инструменти, като получава оптиката за тях от Фраунхофер и от своя страна помага на своя приятел в изработката на механичната част на големите астрономически инструменти. Астрономите от онова време получават от двамата майстори редица инструменти, които променят облика на астрономическата практика посредством голямата точност на наблюденията и измерванията. Райхенбах построява своя пръв меридианен кръг, а Фраунхофер - двата хелиометъра (за Гаус и Бесел) и големия рефрактор за Дерпт.

                                       

Хелиометър изготвен за Гаус                                Меридианен кръг на Райхенбах

        Меридианният кръг не е нещо ново в астрономическата практика. Още през 1684 г. Олаус Рьомер построява уред, който по предназначението си е меридианен кръг. Инструмента на Райхенбах обаче е крайно точен, крайно прецизен уред, с който могат да се правят измервания с точност до 0'',1. Най-после астрономите изхвърлят от обсерваториите си старите тежки стенни квадранти и ги заменят с меридианни кръгове. Да опишем с няколко думи устройството на самия уред, тъй като даже днес, повече от двеста години по-късно, той все още е неделима част на всяка астрометрична обсерватория.
        Телескопът АВ (фигура 1) е монтиран строго перпендикулярно на оста Е, която от своя страна е ориентирана строго в направление изток-запад и следователно самият телескоп може да се движи само в равнината на небесния меридиан. От това следва, че наблюдението на звездите може да стане само по време на кулминация.

фигура 1

        Към оста Е е неподвижно прикрепен металният кръг CD. Неговата периферия е разделена с най-голяма точност на дъгови минути, а задвижването на самия кръг става с винт, чиято главичка е разделена на 60 части, следователно при превъртането й на една част кръгът се завърта на 1''. При употреба на червячни винтове точноста може да се увеличи още десет пъти. Периферията на кръга се наблюдава с четири микроскопа, отстоящи един от друг на 90° . Когато оптичната част на телескопасочи набесния екватор, оптичната ос на първия от микроскопите сочи нулевото делени на кръга, на втория - 90° , на третия - 180° и на четвъртия 270° . При наблюдение се измерва дъговото разстояние между това изходно положение до положението, в което се намира телескопът при наблюдението на определена звезда, като за правилно отчитане се пресмята средната аритметична стойност от четирите измервания. Във фокуса на обектива са обтегнати една хоризонтална и няколко вертикални тънки нишки, като при идеална юстировка на инструмента средната от вертикалните нишки се намира в равнината на меридиана.
        По времето на Фраунхофер и Райхенбах наблюдателят едновременно слуша секундните удари на точен часовник и следи движението на определена звезда в зрителното поле на телескопа. Той отбелязва видимото преминаване на звездата през вертикалните нишки, като особено важна е срената, меридианната нишка. Този начин на работа е свързан с личните наблюдателски и регистраторски качества на наблюдателя, следователно с личните негови грешки. Още през 1844 г. вместо този метод, наречен "око и ухо", американските астрономи използват движеща се телеграфна лента, на която точен часовник отбелязва секундни знаци. В момента, когато звездата пресича меридианната нишка, наблюдателя подава електически сигнал, който се отбелязва на телеграфната лента. Грешката е сведена до 0,06 s, а съвременната техника я свежда до още по-малки стойности. Във фокалната равнина на телескопа монтират съвсем тънка вертикална нишка, която се движи с микрометричен винт. Астрономът с винта нагласява подвижната нишка върху образа на звездата и я движи едновременно с движението му. Винаги когато образът и нишката преминават върху някоя от неподвижните вертикалните нишки , електричен сигнал регистрира върху движещата се телеграфна лента малки 
знаци. Получават се толкова знаци (отбелязвания), колкото вертикални нишки има. Средната аритметична от получените данни снижава грешката до 0,2 s . Най-после Н. Н. Павлов в Пулково по време на втората световна война заменя наблюдателя и свързаните с него грешки с фотоклетка, която автоматично регистрира моментите на преминаването на звездата. 
        Меридианния кръг, или както Райхенбах го нарича - "астрономически кръг", влиза в строя през 1818 г.. Скоро след това той бива опростен. Вертикалния кръг е заменен с кръг-търсач, много по грубо разграфен, а самият инструмент се нарича вече пасажен инструмент, който при геодезични работи може да се пренася. По същото време, когато влиза в строя "астрономическия" кръг на Райхенбах, Фраунхофер изработва цяла редица от уникални инструменти с много по-голяма научна стойност, отколкото неаполския рефректор. Още през 1813 г. Карл Фридрих Гаус поръчва при Райхенбах един хелиометър. След напускането на Райхенбах с направата на този уред се заема Фраунхофер, като едновременно стова прави още два: за бременския астроном Олберс и за астронома Бернхард фон Линденау. Трите хелиометъра с обективи по 77 mm и фокусно разстояние около 114 cm били изготвени последователно през 1815, 1816 и 1817 г.. По устройството на обективната част те малко се различават от хелиометрите на Долонд, но добре коригираните им аберации и прецизната им паралактична установка ги направили първокласни астрономически инструменти. Новината за тяхното конструиране стига до кьонигсбергския астроном Фридрих Вилхелм Бесел. Следва поръчка при Фраунхофер, но с цяла редица от допълнителни изисквания. На първо място Бесел иска обективът на на неговия хелиометър да има диаметър 160 mm и фокусно разстояние 250 cm и още по-важно - двете половини на срязания обектив трябва да се движат не по права линия, а по дъга със строго определен радиус, тъй като при преместване по права линия образът на наблюдаваното тяло се измества от фокалната равнина на окуляра. 
        Фраунхофер приема поръчката през 1824 г. и веднага се заема с нейното реализиране, като сам поставя нови изисквания към инструмента. Той изработва обективната глава така, че двете половини на обектива да се изместват независимо една от друга, и то на пълните си диаметри, което в дъгови единици се равнявало на 56' или при пълно изместване на двете половини - на 1° 52'. Особено внимание обръща на прецизността на микрометричните винтове, които изместват двете половини на обектива. При едно съчетание на фини резби с червячни винтове и градуиране върху главата на водещия винт той получава точност от порядъка на 0,001 mm - недостижима граница за всички по-рано направени инструменти. Фраунхофер полага особено големи грижи за направата на обектива, чиито срязани половини той полира, за да сведе триенето между тях до възможния минимум. Много години по-късно оптиците проверяват оптичните качества на Фраунхоферовия обектив и установяват, че с огромния си талант той е направил изделие, което и днес може да се смята за първокласно. 
        За съжаление напрегнатата работа по направата тъкмо на този хелиометър се оказва фатална за живота на великия оптик. С преместването на оптичния институт (чийто директор по това време е Фраунхофер) от Бенедиктбойерн в Мюнхен той е трябвало често да изминава петдесетте километра, които разделят двата града. При едно пътуване през 1826 г. той силно се простудява, туберкулозата в гърдите му се обажда и на 7 юни Фраунхофер умира. Само две седмици по-рано, на 21 май 1826 г. , починал и приятелят му Георг фон Райхенбах. Погребани един до друг, те останали заедно и след смъртта си. 
        През 1829 г. Бесел получава своя хелиометър и остава поразен от отличните му качества. През 1837-1838 г. с негова помощ той определя паралакса на 61 от Лебед, като го измерва 0'',34, което отговаря на отместване 0,0045mm на едната половина на обектива спрямо другата - измерване, което не можело да се направи с нито един подобен инструмент в света по онова време. 
        Да се върнем малко назад. През 1804 г. е основана Дерптската обсерватория. Девет години по-късно за неин директор е назначен Василий Яковлевич Струве (15 април 1793 - 11 ноември 1864). Обсерваторията е бедно обзаведена и младия й директор решава с всички средства да я превърне в първокласна, като я обзаведе с нови инструменти. Следва писмо до оптичните и механичните работилници на Фраунхофер и Райхенбах за направата на рефрактор и меридианен кръг. Само една година по-късно Фраунхофер завършва обектива на най-големия за онова време телескоп с диаметър 244mm и фокусно разстойние 434cm. Успехите го насърчават и той приема поръчка за обсерваторията в Богенхаузен за обектив 325mm и за обсерваторията в Единбург за два обектива с диаметър 325 и 490cm. Смъртта обаче прекъсва плановете му. 
        Пет години трае изработването на дерптския телескоп. На 16 юни 1824 г. Фраунхофер пише на Струве: "днес имам удоволствието да ви пиша, че инструментът е в състояние на полиране на металните части и докато получа вашия отговор на писмото си телескопът ще бъде готов". Монтираният в Салваторкирхе телескоп дава отлични резултати и само няколко месеца по-късно, опакован в 21 големи сандъка, се отправя за Дерпт. В началото 1824 г. Струве изпробва телескопа си с радостното чувство, че обсерваторията му скоро ще се превърне в първокласно научно учреждение. Времето по-късно оправдава мечтите му. 
        Фраунхофер снабдява дерптския телескоп с прекрасен малък търсач, шест окуляра, които давали 94, 140, 214, 320, 480 и 600 пъти увеличение, а паралактичната му установка била направена с пределна точност. Часовият му кръг бил разделен направо в часови минути, а с нониусите можело да се отчитат часови секунди. Деклинационният му кръг бил с диаметър 54cm, директно разделен през 10 дъгови минути, а с нониус можело да се отчитат до 5''.

Телескопа на Дерптската обсерватория

        Огромната научна дейност на Фраунхофер не останала незабелязана. През 1823 г. той става професор по оптика в университета в Мюнхен, почетен доктор на университета в Ерлаген, а след смъртта му учените наричат черните линии в спектъра на Слънцето Фраунхоферови линии. Днес един скромен паметник в Мюнхен напомня на хората за основоположника на научните методи в изследването на оптичните изделия.

Никола Николов, Владимир Харалампиев
ЧОВЕКЪТ И ВСЕЛЕНАТА 11-31 стр. 
издателство Наука и Изкуство, София 1972