В 1884 г. Витковский опубликовал свою вторую научную работу «Предвычисление покрытия звезд во время полного лунного затмения».
Но перейдем к его диссертации «Пулковский горизонтальный круг». Во вступлении и в первой главе Витковский дает исчерпывающее описание каждого элемента инструмента, а также, тщательно анализируя работу другого известного русского механика Г. К. Брауэра (1816— 1882), сравнивает ее с работой В. Ф. Гербста, причем предпочтение отдается Гербсту.
Глава вторая диссертации посвящается измерению горизонтальных углов. Автор отмечает, что пулковский горизонтальный круг совмещает все качества высокоточного теодолита и пассажного инструмента, т. е. дает возможность одновременно измерять горизонтальные углы и азимуты земных предметов. Эта глава содержит описание множества терпеливо и настойчиво выполненных наблюдений для уяснения реальной точности измерения горизонтальных углов. Автор, отказавшись от применения известных таблиц Блока, предпочел способ, предложенный Ф. Ф. Витрамом. Витковский доказал его преимущества, заключающиеся в скорости и сравнительной простоте вычислений без утраты точности.
Глава третья называется «Определение времени по азимутам звезд». В ней Витковский доказал пригодность пулковского горизонтального круга к решению сформулированной в названии главы задачи, хотя до этого времени способ определения Времени по азимутам звезд применялся весьма редко. Автор диссертации показал, что пулковский инструмент вполне пригоден для точного определения времени по азимутам звезд. Он очень продуманно и даже остроумно построил и приложил к диссертации графическую таблицу времен наблюдения звезд, удобных для определения времени по йх азимутам. Само определение времени по азимутам диссертант рекомендует производить в наблюдениях Полярной звезды и произвольной звезды в южной части неба; прекрасно разработана вся программа наблюдений с предельно доказательными примерами и тщательно составленными таблицами.
В четвертой главе — «Определение долготы по азимутам Луны» Витковский высоко оценивает метод Деллена, доказывая выгодность наблюдений Луны вблизи меридиана, что позволяет весьма удачно применять пулковский горизонтальный круг. Главное, при этом отпадает необходимость для наблюдений так называемых лунных звезд. Правда, при этом несколько усложняются вычисления, особенно для приведения наблюдений Луны на среднюю нить. Но Витковский успешно упростил вычисления путем применения вспомогательных таблиц для некоторых компонентов своей основной формулы. В главе с предельной ясностью излагается способ Деллена для вычисления азимутов, Луны и применение с этой целью пулковского горизонтального круга.
Пользуясь способом Деллена и собственными приемами, Витковский добился на этом инструменте очень высокой точности определения долготы места из 8 азимутов по согласию последовательных азимутов +05,54 с вероятной ошибкой в проводимых в разное время, но на одном месте наблюдений, равной + 15,29. Ныне определение разностей долгот с применением радиосигналов, конечно, значительно точнее и, главное, несравненно быстрее. Но тогда работа Витковского, основанная на идее Деллена, была большой победой в долготных астрономических определениях.
В пятой главе изложены методы определения широты вблизи I вертикала.
Всем астрономам известен способ определения широты места по Бесселю (1784—1846) в I вертикале при помощи пассажного инструмента. Но в способе Бесселя есть некоторое неудобство, связанное с оптической силой пассажных инструментов в условиях «российского» неба, особенно в северных районах с их белыми ночами. В этих условиях можно наблюдать звезды только ярче 5—6 величин.
В. К. Деллен подал Витковскому мысль наблюдать горизонтальным кругом в Пулкове лишь одну звезду, склонение которой должно быть больше определяемой широты, и в пределах 4'—100'. Эта идея, развитая Витковским, сразу же облегчила задачу. При этом сохранялась точность,' появлялась некоторая «симметрия и быстрота» в самих наблюдениях и исключалась коллимационная ошибка, которая только именно в этом способе Деллена — Витковского исключается достоверно и полностью. Между тем известно, что при наблюдениях в I вертикале четырех звезд последовательно в различных зенитных расстояниях коллимационная ошибка исключается только при определенных условиях.
Наблюдения и вычисления, проведенные Витковским, значительно облегчались тем, что, найдя одну азимутальную звезду, проходящую через один из вертикалов (I, II, III и IV) немного раньше или немного позже звезды зенитной, он использовал ее для той же цели и в остальных трех последовательных вертикалах.
В. В. Витковский убедительно доказывал эффективность и доступность приемов, рекомендованных Делленом, примерами и собственными таблицами списка звезд для определения широты ср вблизи I вертикала на эпоху 1885 г. с подробной описью порядка всех наблюдений, включая приведение наблюдений и окончательное значение широты места ср.
С любовью истинного ученого Витковский описывает достоинства пулковского горизонтального круга Деллена — Гербста. Эта работа, так же как и все его последующие сочинения, отлично иллюстрирована и снабжена прекрасными чертежами.
Заканчивая столь подробный обзор диссертации Витковского, хочется особо подчеркнуть, что в этом научном искании сказалась та исключительная сила будущего ученого, которая выдвинула его в первый ряд русских астрономов и геодезистов на рубеже XIX—XX столетий.
7 декабря 1885 г. Витковский переводится в Корпус военных топографов и в августе того же года получает чин капитана, а менее чем через два с половиной года — в апреле 1888 г.— подполковника.
По окончании полного курса геодезического отделения В. В. Витковский, primus interpares (первый среди равных), был награжден большой серебряной медалью с занесением его имени на мраморную доску Академии.
Как же оценил диссертацию Витковского его научный руководитель В. К. Деллен?
Вот отзыв профессора Деллена, особенно ценный для Витковского: «В настоящем сочинении обнаруживается не только необыкновенная ловкость в наблюдениях, частью требующих большого навыка и такое же знание дела, частью довольно сложных и замысловатых, но и самостоятельный взгляд (курсив мой.— J5. Б.) на подлежащую каждый раз решению задачу, который, если иногда и нельзя с ним согласиться, все-таки может служить ручательством того, что г. Витковский не остановится на той точке, на которой он находится, но пройдет вперед по полученному здесь направлению. Выражение такого ожидания составляет высшую похвалу, с которой можем отпустить молодого ученого и будущего сотрудника на поприще геодезии» [8 Архив ГАО в Пулкове, ф. 703,].
Заключение В. К. Деллена, очень требовательного и сдержанного на похвалы, можно считать пророческим, определившим всю дальнейшую научную деятельность Витковского.
С пулковским горизонтальным кругом позднее произошла любопытная история, на некоторое время подорвавшая доверие к этому, инструменту.
Через 15 лет после блестящей диссертации Витковского этот инструмент был доставлен на о. Шпицберген в специфические условия глубокого севера. Вызвано это было решением русской Шпицбергенской комиссии по градусным измерениям, проводимым на острове совместно со Швецией. Инструмент был использован в период 1899— 1901 гг. для измерения горизонтальных углов шпицбергенской триангуляции.
Шведские геодезисты в своей части триангуляционной сети для той же цели применяли универсальный теодолит Бамберга № 7379.
Совершенно неожиданно в русской части триангуляции оказались абсолютно недопустимыми невязки в некоторых треугольниках, достигая 6"—11", а средняя квадратическая ошибка одного угла достигла + 1",65, вместо предельно допустимой + 1", 54.
Участник экспедиции А. С. Васильев в своих воспоминаниях «На Шпицбергене и по Шпицбергену» (1915 г.) писал: «Велико было первоначальное смущение и недоумение. Неизвестная случайность бросала тень на всех наблюдателей и вообще русскую часть шпицбергенского предприятия».