Кулата на Айнщайн: „Органичната“ сграда, която гледа към слънцето

Кулата на Айнщайн е астрофизична обсерватория в научния парк на Алберт Айнщайн в Потсдам, Германия, построена от архитект Ерих Менделсон. Тя е построена на върха на Потсдамския Телеграфенберг и в нея се помещава слънчев телескоп, проектиран от астронома Ервин Финли-Фройндлих. Телескопът се прилага в експерименти и наблюдения за потвърждаване (или опровержение) на теорията на относителността на своя патрон Алберт Айнщайн.

Сградата е замислена за първи път около 1917 г. и е построена от 1919 до 1921 г. след набиране на средства. Започва да функционира през 1924 г. Въпреки че Айнщайн никога не е работил там, той подкрепя конструирането и работата на телескопа. Днес той все още работи като слънчева обсерватория – част от Института по астрофизика Лайбниц в Потсдам. Светлината от телескопа се насочва надолу през шахтата към мазето, където са разположени инструментите и лабораторията. В лабораторията има повече от половин дузина телескопи.

Това е един от първите големи проекти на Менделсон, завършен, когато младият Ричард Неутра е част от екипа му, и е най-известната му сграда. Между 1917 и 1920 г. Менделсон чертае множество скици в опит да създаде структура, която да отразява новаторските теории на Айнщайн.

Екстериорът първоначално е замислен в бетон, но поради строителни трудности със сложния дизайн и недостига от войната, голяма част от сградата всъщност е реализирана в тухла, покрита с мазилка. Тъй като материалът е променен по време на строителството на сградата, плановете не са актуализирани, за да се пригодят. Това предизвиква много проблеми като напукване и влага. Обширни ремонтни дейности трябва да бъдат извършени само пет години след първоначалното строителство, под надзора на самия Менделсон. Оттогава периодично се правят многобройни ремонти.

Сградата е била силно повредена от бомбардировките на съюзниците по време на Втората световна война, оставяйки я в състояние, което, както отбелязва архитектурният блог A456, е по ирония на съдбата по-скоро в съответствие с концептуалните скици на Менделсон, отколкото с предвоенния си вид. Сградата претърпява пълен ремонт през 1999 г., за своята 75-та годишнина, за да се коригират проблемите с влагата и гниенето, което предизвиква десетилетия ремонти. И все пак Кулата на Айнщайн често се цитира като една от забележителностите на експресионистичната архитектура.

Според градските легенди, Менделсон е завел Айнщайн на дълга обиколка на завършената структура, в очакване на някакъв знак на одобрение (или пък не…). Дизайнът, макар и логичен и напълно достатъчен за целта си, се откроява като „невзрачен космически кораб“ в предградията на Потсдам. Айнщайн не каза нищо и чак часове по-късно, по време на среща със строителния комитет, прошепва едносмисленото си решение: „Органично“. Самият Менделсон заявява, че проектира сградата под влиянието на някакъв непознат порив, оставяйки го да излезе от „мистиката около Вселената на Айнщайн“.

Оборудване и първоначален фокус на изследванията

През 1911 г. Айнщайн публикува първоначалната версия на своята новаторска Обща теория на относителността. Един от прогнозираните ефекти според нея е леко изместване на спектралните линии в гравитационното поле на слънцето, сега известно като Червено отместване. Слънчевата обсерватория в Потсдам е проектирана и построена предимно за проверка на това явление.

Обсерваторията Маунт Уилсън в Калифорния, първата кула с телескоп в света, е моделът на съоръжението, проектирано от Ервин Финли-Фройндлих. В подобни телескопи силостат (система с две отклоняващи се огледала) в горната част на вертикална конструкция насочва светлината надолу към обектив. Самата система от лещи е здраво интегрирана в конструкцията. Огледалата в горната част са подвижни и за да се проследи слънцето са необходими само те. Поради вертикалното разположение движението на въздушните маси близо до земята на практика няма ефект.

В Кулата на Айнщайн конструкцията, която съдържа оптиката, се състои от две дървени платформи, всяка с височина 6 метра, поставени една над друга. Телескопът има обектив с диаметър 60 см и фокусно разстояние 14 м. Стаите за наблюдения и измервания са разположени в основата на кулата. В Калифорния лабораторните помещения са една под друга; в Потсдам те са разположени хоризонтално. Друго въртящо се огледало насочва слънчевата светлина към лабораторията за спектрографи, разположена в мазето зад глинена стена от южната страна на кулата. Тя е дълга около 14 м и е топлоизолирана. Тук светлината се разделя на нейните спектрални компоненти и се анализира.

Този хоризонтален дизайн на лабораторното крило довежда до удължения профил на цялото съоръжение.

Скоро след започване на изследванията на мястото, става очевидно, че търсеното доказателство ще бъде по-трудно да се получи, отколкото се очаква първоначално, тъй като минималното изместване на спектралните линии е закрито от други слънчеви влияния. Причината е атмосферна турбуленция на слънчевата повърхност. Обаче Айнщайн и Фройндлих от самото начало се интересуват не само от конкретния проблем на червеното отместване, но също така имат за цел основни изследвания на слънчевата физика, а лабораториите са така проектирани, че ново оборудване да може да бъде инсталирано без затруднения. Турбулентното поведение на външната слънчева атмосфера скоро се превръща в основен предмет на изследване в Кулата на Айнщайн. Червеното отместване може да бъде доказано едва през 50-те години, след като става възможно да се анализират прецизно сложните смущения на слънчевата атмосфера.

Настояща работа

Характеристиките и поведението на магнитните полета са ключът към разбирането на слънчевата активност и затова днес са във фокуса на работата в кулата на Айнщайн. Слънчевото магнитно поле може да бъде измерено с помощта на двоен спектрограф и два фотоелектрични поляризационни анализатора. Измерванията във фотосферата – сферата на видимата светлина – позволяват да се съди относно ситуацията на по-високи нива на надморска височина. Астрономите от Потсдам участват и в работата на обсерватория на Тенерифе. Инструментите, които се използват там, са разработени за първи път и тествани в Кулата на Айнщайн.

Кулата на Айнщайн играе важна роля и в обучението на ученици.