The Search for Stellar Parallaxes and the Discovery of the Aberration of Light: The Observational Proofs of the Earth's Revolution,Eustachio Manfredi,and the ‘Bologna Case’

“A Letter from the Reverend Mr. James Bradley Savilian Professor of Astronomy at Oxford, and F.R.S. to Dr. Edmond Halley Astronom. Reg. &cc. giving an Account of a new discovered Motion of the Fix'd Stars”, Philosophical transactions , xxxv, no. 406 (1729), 637–61, republished in its entirety in Harlow Shapley Howarth Helen E. , A source book in astronomy (New York and London, 1929), 103–8, and in Sarton George , “Discovery of the aberration of light”, Isis, xvi (1931), 1931–65.

Williams Mari , “James Bradley and the eighteenth century ‘gap’ in attempts to measure annual stellar parallax”, Notes and records of the Royal Society of London, xxxvii (1982), 83–100. Imre Lakatos investigated the role of this discovery in the affirmation of Copernican research in “Why did Copernicus's programme supersede Ptolemy's?”, in The Copernican achievement, ed. by Westman R. (Berkeley, Los Angeles and London, 1975), 354–83. For a more general examination, see also Lévy Jacques , “Connaissance du système solaire”, in La science moderne, vol. ii of Histoire générale des sciences, ed. by Taton R. (Paris, 1958), 481–4; Hoskin Michael , Stellar astronomy: Historical studies (Chalfont St Giles [now Cambridge], 1982), 29–36; and, for a more general readership, Hirshfeld Alan W. , Parallax: The race to measure the cosmos (New York, 2001).

Williams , “James Bradley” (ref. 2), examines the study of parallaxes, from Bradley's work through their actual discovery. As far as we know, this is the only modern publication on the subject that cites Manfredi's attempts, albeit without examining any of the ‘outside’ factors discussed here. See also Andrea Gualandi, ”Eustachio Manfredi e la conferma della teoria di Bradley dell'aberrazione annua della luce”, Degree in Astronomy diss., Bologna University, 1999–2000. For a reconstruction of the early years of activity of the observatory at the Istituto delle Scienze in Bologna, see Braccesi Alessandro , “Gli inizi della specola di Bologna”, Giornale di astronomia , iv (1978), 327–50; Braccesi Alessandro Baiada Enrica , “Proseguendo sulla specola di Bologna: Dagli studi del Manfredi sull'aberrazione al catalogo di stelle dello Zanotti”, Giornale di astronomia, vi (1980), 1980–29. For a history of the teaching of astronomy at the University of Bologna and a biographical overview, see Bònoli Fabrizio Piliarvu Daniela , I lettori di astronomia presso lo Studio di Bologna dal XII al XX secolo (Bologna, 2001).

On the scientific milieu in seventeenth- and eighteenth-century Bologna, see Cavazza Marta , Settecento inquieto: Alle origini dell'Istituto delle Scienze di Bologna (Bologna, 1990).

For a detailed description of the two phenomena, see Unsöld Albrecht Baschek Bodo , The new cosmos , 4th edn (Berlin and Heidelberg, 1991), 21 and 128; Roy Archie E. Clarke David , Astronomy: Principles and practice, 3rd edn (Bristol and Philadelphia, 1988), 100–4 and 106–11. On the evolving accuracy of astronomical measuring instruments during the centuries examined here, see Chapman Alan , “The accuracy of angular measuring instruments used in astronomy between 1500 and 1800”, Journal for the history of astronomy, xiv (1983), 1983–6; idem, Dividing the circle: The development of critical angular measurement in astronomy 1500–1850 (Chichester, 1990).

Grant Robert , History of physical astronomy (London, 1852), 547–51; Siebert Harold , “The early search for stellar parallax: Galileo, Castelli and Ramponi”, Journal for the history of astronomy, xxxvi (2005), 2005–71.

“… cum primis recensendum mihi foret Montanarius … praelongum tubum opticum verticali positu statuerat, ac … si prope vertice transeuntium anomalias perspecturus…. Philippus Hireus ab anno 1641 … stellae Sirii annos 20 per omnia anni tempore in meridiano observans nullam in ea altitudinum differentiam”, in Manfredi Eustachio , De Firmamenti centro inerrantium Siderum observationibus investigando, ms. cart. VII.2.3, Historical Archives of the Department of Astronomy, University of Bologna.

“Intorno alle tre stelle del cingolo di Andromeda, io so che Ticone nelle collocazioni d'altre stelle fisse ha errato qualche poco …; tuttavia se quella stella di mezzo ha mutato sito se ne caverebbe un bellissimo argomento per stabilire il vero sistema dell'universo … ma dubito che questa speranza ci fallirà, poiché non riuscì, né anche coll'aiuto del telescopio in altre fisse vicine”, in Fabroni Angelo , Lettere inedite di uomini illustri (Florence, 1773), 122.

Williams , “James Bradley” (ref. 2), 96.

” [T]he problem of detecting annual parallaxes among the stars was of concern to most astronomers of the late seventeenth century”, in Williams Mari , “Flamsteed's alleged measurement of annual parallax for the Pole Star”, Journal for the history of astronomy, x (1979), 102–16, p. 102.

Hooke Robert , An attempt to prove the motion of the Earth (London, 1674); Bradley , “A Letter” (ref. 1); there is a reproduction of the instrument in Hoskin , Stellar astronomy (ref. 2).

Regarding Bessel and his heliometer, the instrument that allowed him to make the first successful measurements of a stellar parallax, see Hirshfeld , Parallax (ref. 2).

In addition to the above-mentioned articles on the early years of the Bologna Observatory (ref. 3), for an overview of the city's lively scientific milieu in the seventeenth century, marked by the University, the Jesuit college and private academies, see: Bortolotti Ettore , “La fondazione dell'Istituto e la riforma dello Studio di Bologna”, in Memorie intorno a Luigi Ferdinando Marsili: Pubblicate nel secondo centenario della morte , ed. by Marsiliano Comitato (Bologna, 1930), 383–472; Betti Gian Luigi , “Tra Università e Accademia: Note sulla cultura bolognese del primo Seicento”, Strenna storica Bolognese, xxxvii (1987), 1987–98; Borgato Maria Teresa (ed.), Giambattista Riccioli e il merito scientifico dei Gesuiti nell'età barocca (Florence, 2002); Cavazza Marta , “La scienza, lo Studio, i Gesuiti a Bologna nella metà del Seicento”, Giornale di astronomia, xxxii (2006), 2006–19. Information on astronomy in Bologna can also be found in John Heilbron, The sun in the church: Cathedrals as solar observatories (Cambridge, 2001).

Although nothing remains of the author's experiments and their results, they are documented in Manfredi , De Firmamenti (ref. 7).

“Hor questa maniera di misurare i monti della Luna quanto alla dimostrazione geometrica è del Galileo … ma quanto alla pratica, e modo di osservarla con la mia reticola, questa è mia invenzione sino dal 1661”, in Geminiano Montanari to Leopoldo de' Medici, 26 July 1676, ms. α. G. 1. 17, file 7, no. 4, Biblioteca Estense Universitaria, Modena; see also Malvasia Cornelio , Ephemerides novissimae motuum coelestium (Modena, 1662), 196.

The instruments Manfredi used are preserved at the Museo della Specola in Bologna and described in Enrica Baiada, Fabrizio Bònoli and Alessandro Braccesi, Museo della Specola: Catalogue (Bologna, 1995), which also contains the history of the Bologna Observatory and its leading figures. Regarding Manfredi, who was also a renowned poet and philologist, see the biographies edited by Tabarroni Giorgio in Dictionary of scientific biography, and by Ugo Baldini in Dizionario biografico degli Italiani, lxviii (Rome, 2007); Bònoli Piliarvu , I lettori di astronomia (ref. 3); Giuntini Sandra , “Il carteggio fra i Cassini e Eustachio Manfredi”, Bollettino di storia delle scienze matematiche, xxi (2001). On Count Marsili (or Marsigli), see Stoye John , Marsigli's Europe, 1680–1730: The life and times of Luigi Ferdinando Marsigli, soldier and virtuoso (New Haven and London, 1994).

Manfredi , De Firmamenti (ref. 7); the Diari di osservazione of Manfredi and his successors since 1723 have been preserved in the Serie osservazioni astronomiche in the Historical Archives of the Department of Astronomy at the University of Bologna.

“Vidi egomet Romae anno 1717 aptatum ab ipso in summo tecto … ingentis diametri obiectivum, trans quod ocularibus duobus et reticulo … stellas duas observavit”, in Manfredi , De Firmamenti (ref. 7).

“… on pourroit conclure une variation de 4″¼ en ascension droite entre les deux fixes, dont il faudroit chercher la cause…. Il semble qu'on pourroit imaginer quelque raison de cette difference dans le système du mouvement de la Terre”, in “Variation observée a Boulogne par M. Manfredi entre les passages d'Arcturus et de Sirius par le meridien”, in Observations diverses de M. Manfredi, ms. A.4.2, op. 6, Bibliothèque de l'Observatoire de Paris.

Manfredi Eustachio , De annuis inerrantium stellarum aberrationibus (Bologna, 1729), 61–72.

“… aberrationes, quae observatae sunt hactenus, ut plurimum neque cum parallaxeon ratione, neque cum ullam mihi comperta hypothesi consentire perspexi”, ibid., 2. Regarding the large Copernican armillary sphere donated by Davia and now displayed at the Museo della Specola, cf. Baiada Bònoli Braccesi , Museo della Specola (ref. 16), 146–7.

Bradley , “Letter” (ref. 1), 638.

“Io vorrei vedere il numero di maggio dei giornali di Trevoux del 1729 dove si parla di questa scoperta del Bradley. Crederebbe ella che non ho potuto trovar questo libro né in Bologna, né in Venezia, né in Padova? … se ella potesse farne trascrivere a tutte mie spese … questo articolo che riguarda tal controversia, mi farebbe il maggior favore del mondo”, in Manfredi to Antonio Leprotti, Bologna, 11 January 1730, in Fondo Manfredi, cart. I, Biblioteca Comunale dell'Archiginnasio, Bologna.

Römer Ole , “Demonstration touchant le mouvement de la lumière trouvé par M. Römer de l'Académie Royale des Sciences”, Journal des sçavants , 7 December 1676, 233–6; reproduced in Cohen I. Bernard , “Roemer and the first determination of the velocity of light (1676)”, Isis, xxxi (1939), 1939–79. See also van Helden Albert , “Roemer's speed of light”, Journal for the history of astronomy, xiv (1983), 1983–41.

“Admissa etiam propagatione successiva luminis, cui favent quidam Eclipses Jovis satellitum, sed eam omnino non demonstrant, num idcirco ex eo qualicumque observationum consensu cum theoria Bradleyana Telluris motus demonstrari posse, quis iure affirmaverit? Haud sane”, in Boscovich Ruggiero Giuseppe , De annuis fixarum aberrationibus dissertatio (Rome, 1742), 4. The obvious intent of Boscovich's pamphlet was to counter the assertion of the theory of aberration and underscore the validity of a geocentric model; an openly Newtonian Boscovich instead emerges in his mature work Opera pertinentia ad opticam et astronomiam (Bassano, 1784).

In addition to an otherwise unspecified “Mr Stevens”, Thomas Dereham, the English ambassador to the pontifical court and an active intermediary between the English and Italian scientific communities, was also in touch with Leprotti; cf. Hall Marie Boas , “The Royal Society and Italy, 1667–1695”, Notes and records of the Royal Society of London , xxxvii (1982), 63–81, p. 67. On Leprotti, see also Fratepietro Luigi Maria , “Antonio Leprotti”, in Dizionario biografico degli Italiani, lxiv (Rome, 2005).

“Giovedì mattina mi abboccai col Sig. Stevens e di nuovo leggemmo insieme la dimostrazione del Bradley. Concludemmo, che non possa essere vera, e non è neppur vera la maniera, con cui a lui pareva di doversi condurre questa dimostrazione…. Certamente potrebbe poco a poco questa materia diventare sufficiente per una breve dissertazione. … pare che, assolutamente il moto progressivo della luce non possa produrre alcun effetto nell'occhio, neppure unito al moto della Terra”, in Leprotti to Manfredi, Rome, 5 October 1729, in Fondo Manfredi, cart. I, Biblioteca Comunale dell'Archiginnasio, Bologna.

“Tutta la difficoltà nell'articolo bradleyano l'ebbimo appunto sopra la dimostrazione del modo, con cui la propagazione del lume successiva debba produrre le aberrazioni delle fisse. Ella procuri di grazia di sviluppare questo modo”, idem, 1 October 1729.

“… ha parlato con questo Commissario del S. Ufficio e … tornerà a scrivere allo stesso Inquisitore, acciocché receda alle riforme fatte al di Lei libro”, in Leprotti to Manfredi, Rome, 9 April 1729, in Fondo Manfredi, cart. I, Biblioteca Comunale dell'Archiginnasio, Bologna; Leprotti to Manfredi, Rome, 30 April 1729, ibid.

Horrebow Peder N. , Copernicus triumphans, seu de parallaxi orbis annui (Heidelberg, 1727).

Manfredi Eustachio , “De novissimis circa fixorum siderum errores observationibus”, De Bononiensi Scientiarum et Artium Instituto atque Academia commentarii , i (Bologna, 1731), 599–639. The Commentarii were short-lived and the volumes are now available in a digitalized version in Digital Library of the Bologna University, “Alm@DL”, http://diglib.cib.unibo.it/diglib/periodici.php.

The term aberrationes merits a brief etymological digression. Following publication of Sarton's article in 1931 (ref. 1), Guido Horn d'Arturo (Director of the Astronomical Observatory of the University of Bologna at the time) wrote a brief note (“Chi fu il primo a parlare di aberrazione?” in Coelum , iii (1933), 279) in which he asserted Manfredi's paternity of the term. While Manfredi was the first to apply it to the phenomenon discussed here, there is documentation that the word was already used by previous astronomers to describe minor deviations of celestial bodies from their respective orbits: E.g. in 1651 Giovanni Battista Riccioli discussed “differentia inter locum verum ac visum sideris, quam aberrationem seu hallucinationem, seu deviationem loci visi à vero”, in Almagestum novum, i, liber VIII, caput XVII (Bologna, 1651).

“… alia quaepiam huiusce phaenomeni astronomis investigando videtur causa … quam annua Telluris circa Solem conversio”, in Manfredi, De annuis (ref. 20), 74.

“L'ellissi interna è fatta con dare 10″ di Parallassi assoluta maggiore a Sirio. L'esterna è la Bradleyana. L'altra curva che lo abbraccia fuori raffigura il viaggio apparente di Sirio combinando insieme le due cagioni d'aberrazione. Risulta che l'interna volesse a forma più schiacciata, cioè simile alla Bradleyana. La detta curva che nasce dalla combinazione delle due aberrazioni è definita tirando per ciascuna divisione dei mesi dell'ellissi interna una parallela ed eguale a quel semidiametro di ellissi che appartiene all'istesso mese nella Bradleyana”, in ms. Cart. VII.5, Historical Archives of the Department of Astronomy, University of Bologna.

Leprotti to Manfredi, Rome, 5 October 1729 (ref. 27).

“M. Manfredi … dans une Mémoire insérée dans les Commentaires de l'Académie de Bologne 1730 … rapporte les observations qu'il a faites … qui confirment ce que Mr. Bradley a donné, & sont entièrement contraires à la parallaxe des Fixes”, in Clairaut Alexis Claude , “De l'aberration apparente des étoiles, causée par le mouvement progressif de la lumière”, in Histoire de l'Académie Royale des Sciences, année 1737 (Paris, 1740), 205–27, p. 207.

“mais sans aucune démonstration”, Ibid., 206.

“sempre più incomparabile”, in Manfredi to Leprotti, Bologna, 8 November 1730, Fondo Manfredi, cart. I, Biblioteca Comunale dell'Archiginnasio, Bologna.

“Se si potesse mettere una volta in chiaro con le osservazioni che le aree descritte da' pianeti intorno al Sole siano veramente proporzionali ai tempi … io so che il Cassini, il quale ha consumata la sua vita tra le osservazioni non trovava questa regola così rispondente a' fenomeni, che non lasciasse luogo di dubitarne”, in Manfredi to Riccati, Bologna, 27 July 1723; the letter, privately owned in the Veneto region, is cited by de Zan Maurizio , “L'accademia delle scienze di Bologna: L'edizione del primo tomo dei Commentarii (1731)”, in Scienza, filosofia e religione tra '600 e '700 in Italia: Ricerche sui rapporti tra cultura italiana ed europea , ed. by Vittoria Maria Magrini Predaval (Milan, 1990), 103–59, p. 150.

“… l'astronomia, quanto a ciò che appartiene a' movimenti, ad altro non bada che ad iscoprire le leggi, e le misure. Alle cagioni d'incertezza fin qui addotte, e che sono inseparabili da quest'arte, un'altra molto più forte ne hanno aggiunto coloro, che … l'hanno accoppiata, e un solo studio ne hanno fatto, colla fisica celeste, da cui per mio avviso si dovea al contrario porre tutta l'industria per tenerla affatto separata”, in Manfredi Eustachio , Instituzioni astronomiche (Bologna, 1749), 233.

“una perfetta evidenza indarno si cerca altrove, che nella pura geometria”, Ibid.

“esclusone il vel circa”. The quotation is from a letter on the parallaxes of comets written by Montanari (Bologna [to Leopoldo de' Medici?], 1665, in Fabroni, Lettere (ref. 8), 152). In it, Montanari asserted the precedence of empirical grounds over drawing definitive and hasty conclusions.

Antonio Leprotti also became a Fellow in 1734; cf. Hall Boas , “The Royal Society and Italy” (ref. 26), 68.