17. yüzyılda Isaac Newton “Yer’i tartma”nın – ya da Yer’in yoğunluğunu hesaplamanın – yöntemlerini önermişti. Bu yöntemlerden biri, bir dağın kütleçekimin onu düşeyden ne kadar uzağa çektiğini bulmak için bir çekül ipinin dağın her tarafındaki açısını ölçmeyi gerektiriyordu. Bu sapma, çekül doğrusu astronomik yöntemler kullanılarak hesaplanan bir düşeyle karşılaştırılarak hesaplanabilirdi. Dağın yoğunluğu ve hacmi belirlenebilse, o zaman buna bağlı olarak Yer’in yoğunluğu da belirlenebilirdi. Ne var ki, Newton’ın kendisi de, sapmanın o günün aletleriyle ölçülemeyecek kadar küçük olacağını düşündüğü için, bu düşünceye aldırış etmedi.

Chimborazo Dağı

1738’de Fransız astronom Pierre Bouguer, deneyi Ekvador’da Chimborazo’nun yamaçlarında yapmaya çalıştı. Ne var ki, hava durumu ve yükseklik sorunlara neden oldu ve Bouguer ölçümlerinin doğru olmadığını düşündü. 1772’de Nevil Maskelyne, Londra Royal Society’ye deneyin Britanya’da yapılabileceğini önerdi. Society kabul etti ve bir yerölçümcüyü uygun bir dağ seçmeye gönderdi. Maskelyne İskoçya’da Schiehallion’u seçti ve dağın her iki tarafından neredeyse dört ay gözlem yaparak geçirdi.

Schiehallion Dağı
Schiehallion, şekli simetrik ve yalıtık olduğu (bu nedenle diğer dağların kütleçekiminden daha az etkilendiği) için bu deney yeri olarak seçildi.

Kayaçların Yoğunluğu

Çekülün yıldızlara göre yönelimi, yükseklik farkından ötürü, herhangi bir kütleçekim etkisi olmasa bile, iki istasyonda farklı olmalıydı. Ne var ki, bu hesaba katıldığında bile, hala 11,6 saniyelik bir yay farkı (0,003 derecenin biraz üstünde) vardı. Maskelyne dağın şeklinin bir etüdünü ve kayaçlarının yoğunluk ölçümünü kullanıp, Schiehallion’un kütlesini çıkardı. Bütün Yer’in Schiehallion’la aynı yoğunlukta olduğunu varsayıyordu; ama çekül sapması, beklediğinin yarısından az bir ölçülen değer gösterdi. Maskelyne yoğunluk varsayımının doğru olmadığını anladı. Yer’in yoğunluğu, olasılıkla metalik bir çekirdeğe sahip olduğu için, yüzey yoğunluğundan fazlaydı. Fiilen gözlemlenen açı kullanılıp, Yer’in genel yoğunluğunun Schiehallion kayaçlarının yaklaşık iki katı olduğu çıkarıldı.

Bu sonuç, İngiliz astronom Edmond Halley’in savunduğu ve Yer’in içinin boş olduğunu söyleyen teoriyi çürüttü. Yer’in hacminden ve ortalama yoğunluğundan kütlesini çıkarmaya da olanak verdi. Maskelyne’in Yer’in genel yoğunluğu için bulduğu değer 4500 kg/m3’tü. Bugün kabul edilen değer 5,515 kg/m3’le karşılaştırıldığında, Yer’in yoğunluğunu yüzde 20’den az bir hatayla hesaplamış ve süreç içinde Newton’ın kütleçekim yasasını kanıtlamıştı.

Nevil Maskelyne Kimdir?

1732’de Londra’da doğan Nevil Maskelyne okulda astronomiye merak saldı. Cambridge Üniversitesinden mezun olup rahip olarak atandıktan sonra, 1758’de Kraliyet Derneği üyesi oldu ve 1765’ten ölünceye kadar Kraliyet Astronomu oldu.

Nevil Maskelyne

1761’de Kraliyet Derneği, Maskelyne’ı Atlantik adası St. Helena’ya Venüs geçişini gözlemlemeye gönderdi. Gezegen Güneş eğrisinden geçerken alınan ölçümler, astronomların Yer ile Güneş arasındaki mesafeyi hesaplamalarına olanak verdi. Denizdeyken boylam ölçme sorununu – o zamanın önemli bir sorunu – çözmeye de çok zaman harcadı. Yöntemi, ay ile verili bir yıldız arasındaki mesafeyi dikkatli bir biçimde ölçmeyi ve yayımlanmış cetvellere başvurmayı kapsamaktaydı.

Önemli Eserleri:

1764 – Astronomical Observations Made at the Island of St. Helena
1775 – An Account of Observations Made on the Mountain Schiehallion for Finding its Attraction

Yer’in Yoğunluğu Hakkında Tarihsel Gelişmeler

1687 – Isaac Newton; Yer’in yoğunluğu ölçmek için deneyler önerdiği Principia’yı yayımlar.

1692 – Yer’in manyetik alanını açıklamaya çalışan Edmond Halley, gezegenin eşmerkezli üç boş küreden oluştuğunu öne sürer.

1738 – Pierre Bouguer, Ekvador’da bir volkan olan Chimborazo’da Newton’ın deneyini yapmaya kalkışır ve başarılı olmaz.

1798 – Henry Cavendish Yer’in yoğunluğunu hesaplamak için farklı bir yöntem kullanır ve 5448 kg/m3 olduğunu bulur.

1854 – George Biddell Airy, bir madende sarkaç kullanarak Yer’in yoğunluğunu ortaya çıkarır.

1781’de Alman bilim adamı William Herschel, başlangıçta bir kuyrukluyıldız olduğunu düşünmesine rağmen, ilkçağlardan beri görülen ilk yeni gezegeni saptadı. Onun keşfi, Newton yasalarına dayanan kestirimlerin bir sonucu olarak başka bir gezegenin keşfine de yol açtı. 18. yüzyılın sonuna gelindiğinde astronomi aletleri önemli ölçüde ilerlemişti – özellikle ışık toplamak için mercek yerine ayna kullanarak, o sırada merceklerle bağlantılı birçok sorundan kurtulan yansıtmalı teleskopların yapılmasıyla. Bu, ilk büyük astronomik incelemeler çağıydı; astronomlar gökyüzünü tarıyor ve bir dizi “uydu olmayan” nesne – şekilsiz gaz bulutlarına ya da yoğun ışık toplarına benzeyen yıldız salkımları ve bulutsular – saptıyorlardı. Kız kardeşi Caroline’den yardım alan Herschel sistematik olarak gökyüzüyle ilgilendi; beklenmedik sayıda ikili ve çoklu yıldız gibi tuhaflıkları kaydetti. Hatta farklı yönlerde saydığı yıldızların sayısına dayanarak Samanyolu galaksisinin bir haritasını çıkarmaya bile kalkıştı.

William Herschel 40 fit
1780’lerde Herschel ayna çapı 1,2 metre ve odak uzunluğu 12 metre olan kendi “40-foot” teleskopunu yaptı. 50 yıl boyunca dünyanın en büyük teleskopu olarak kaldı.

13 Mart 1781’de Herschel Gemini takımyıldızını tararken, bir kuyrukluyıldız olabileceğinden şüphelendiği soluk yeşil bir disk fark etti. Birkaç gece sonra tekrar ona döndü ve hareket etmiş olduğunu gördü; bu durum, bir yıldız olmadığını doğruladı. Herschel’in keşfine bakan Nevil Maskelyne yeni nesnenin bir kuyruklu yıldız olamayacak kadar yavaş hareket ettiğini ve aslında uzak bir yörüngede bir gezegen olabileceğini anladı. İsveçli-Rus Anders Johan Lexell ve Alman Johann Elert Bode, birbirlerinden bağımsız olarak, Herschel’in keşfinin yörüngesini hesaplayıp, kabaca Satürn’ün iki katı kadar uzakta bir gezegen olduğunu doğruladılar. Bode, Satürn’ün mitolojik babası, eski Yunan gök tanrısı Uranüs’ün adını vermeyi önerdi.

gezegenler

Düzensiz Yörünge

1821’de Fransız astronom Alexis Bouvard, Uranüs’ün yörüngesini Newton yasalarına göre olması gerektiği gibi tarif eden ayrıntılı bir cetvel yayımladı. Ne var ki, gezegenle ilgili yaptığı gözlemler cetvelin öngördükleriyle önemli tutarsızlıklar olduğunu gösterdi. Yörüngesindeki düzensizlikler, daha uzak sekizinci bir gezegenin kütleçekimini göstermekteydi. 1845’te iki astronom, Fransız Urbain Le Verrier ve John Couch Adams birbirinden bağımsız olarak, sekizinci gezegenin gökteki yerini hesaplamak için Bouvard’ın verilerini kullanıyorlardı. Teleskoplar öngörülen alana ayarlandı ve 23 Eylül 1846’da, Le Verrier’in öngördüğü yerin yalnızca bir derece ötesinde Neptün keşfedildi. Varlığı Bouvard’ın teorisini doğruladı ve Newton yasalarının evrenselliğinin güçlü bir kanıtı oldu.

evren

William Herschel Kimdir?

Almanya’da, Hanover’de doğan Frederick William Herschel 19 yaşında müzik alanında kariyer yapmak için Britanya’ya göç etti. Armoni ve matematik çalışmaları, optiğe ve astronomiye ilgi duymasına yol açtı ve kendi teleskoplarını yapmaya koyuldu.

William Herschel

Herschel Uranüs’ü keşfettikten sonra, Satürn’ün iki uydusu ile Uranüs’ün en büyük iki uydusunu keşfetti. Güneş Sisteminin galaksinin geri kalanına göre hareket halinde olduğunu da kanıtladı. 1800’de Güneş’i incelerken yeni bir ışıma biçimini keşfetti. Güneş ışığının farklı renklerinin sıcaklığını ölçmek için bir prizma ile bir termometre kullanarak bir deney yaptı ve görünür kırmızı ışığın ötesindeki bölgede sıcaklığın yükselmeye devam ettiğini bulguladı. Güneş’in bizim bugün kızılötesi dediğimiz, onun o zaman “ısıtıcı ışın” dediği görünmez bir ışık biçimi yaydığı sonucuna vardı.

Önemli Eserleri

1781 – Account of a Comet
1786 – Catalogue of 1000 New Nebulae and Clusters of Stars

samanyolu

Yeni Gezegenlerin Keşfi Hakkında Tarihsel Gelişmeler

1600’lerin başı – Mercekli teleskop icat edilir, ama aynalı teleskop Isaac Newton ve diğerleri taralından 1660’1ara kadar geliştirilmez.

1774 – Fransız gözlemci Charles Messier kendi astronomi ölçümlerini yayımlar ve Herschel’in kendi ölçümleri üzerinde çalışmaya başlamasını sağlar.

1846 – Uranüs’ün yörüngesinde açıklanamayan değişiklikler, Fransız matematikçi Urbain Le Verrier’in sekizinci bir gezegenin – Neptün – varlığını ve konumunu öngörmesine yol açar.

1930 – ABD’li astronom Clyde Tombaugh, başlangıçta dokuzuncu gezegen kabul edilen, ama şimdi küçük buz dünyalarından oluşan Kuiper Kuşağı’nın en parlak üyesi olarak görülen Plüton’u keşfeder.

Jüpiter’in birçok uydusu vardır; ama geç 17. yüzyılda Ole Rømer kuzey Avrupa göklerini gözlemlediği sırada teleskopla yalnızca en büyük dördü (Io, Europa, Ganymede ve Callisto) görülürdü. Bu uydular Jüpiter’in oluşturduğu gölgeden geçerken tutulurlar ve belli zamanlarda, Yer’in ve Jüpiter’in Güneş’in etrafındaki göreli konumlarına bağlı olarak, gölgeye girerken ya da çıkarken gözlemlenebilirler. Yılın yaklaşık yarısı boyunca Güneş Yer ile Jüpiter arasında olduğu için, uyduların tutulmaları gözlemlenemez.

jupiter 529951 960 720

1660’ların sonunda Paris’te Kraliyet Gözlemevi müdürü Giovanni Domenico Cassini uyduların tutulmalarını kestiren bir cetvel yayımladı. Bu tutulmaların zamanını bilmek, boylamı çıkarmanın yeni bir yolunu sağladı. Boylamı ölçmek, verili bir konumdaki zaman ile referans bir boylam çizgisindeki (bu örnekte Paris) zaman arasındaki farkı bilmeye dayanır. En azından karada, Jüpiter’in bir uydusunun tutulma zamanını gözlemleyerek ve Paris’teki tahmini tutulma zamanıyla karşılaştırarak boylamı hesaplamak artık olanaklıydı. Bir teleskobu geminin güvertesinde utulmaları gözlemlemeye yetecek kadar sabit tutmak olanaklı değildi ve denizde boylam ölçmek, John Harrison 1730’larda ilk deniz kronometrelerini – denizde zaman ölçebilen saatler – yapana kadar olanaksız kaldı.

Hız Sonlu Mu Sonsuz Mu?

Rømer Io uydusunun iki yıllık bir dönemde alınan tutulma gözlemlerini inceledi ve bunları Cassini cetvellerinde öngörülen zamanlarla karşılaştırdı. Yer Jüpiter’e en yakın olduğu zaman alınan gözlemler ile en uzakta olduğu zaman alınan gözlemler arasında 11 dakikalık bir uyuşmazlık buldu. Bu uyuşmazlık, Yer’in, Jüpiter’in ya da Io’nun yörüngelerinde bilinen düzensizliklerle açıklanamazdı. Işığın Yer’in yörüngesinin çapını kat etmesi zaman almalıydı. Yer’in yörüngesini çapını bilen Rømer ışığın hızını ölçebilirdi. 214.000 km/sn’lik bir rakam çıkardı. Şimdiki değer 299.792 km/sn’dir; bu yüzden Rømer’in hesabı yaklaşık yüzde 25 eksiktir. Yine de mükemmel bir ilk yaklaşık değerdi ve ışığın sonlu bir hızı olup olmadığına ilişkin daha önce açık kalan sorunu çözdü.

ışığın hızını ölçmek

İngiltere’de Isaac Newton, Rømer’in ışığın anlık yol almadığına ilişkin hipotezini kolayca kabul etti. Ne var ki, Rømer’in muhakemesini herkes kabul etmedi. Cassini, diğer uydulara ilişkin gözlemlerdeki uyuşmazlıkların henüz açıklanmadığına işaret etti. İngiliz astronom James Bradley 1729’da yıldız paralakslarını ölçerek daha doğru bir ışık hızı rakamı üretene kadar, Rømer’in bulguları genel kabul görmedi.

ole romer

Ole Rømer Kimdir?

1644’te Danimarka kenti Aarhus’ta doğan Ole Rømer Kopenhag Üniversitesinde okudu. Üniversiteden ayrılınca, Tycho Brahe’nin astronomi gözlemlerinin yayına hazırlanmasına yardım etti. Rømer, Kopenhag’a yakın Uraniborg’da Brahe’nin eski gözlemevinden kendi gözlemlerini de yapıp, Jüpiter uydularının tutulma zamanlarını kaydetti. Oradan Paris’e taşındı ve Giovanni Cassini yönetimindeki Kralivet Gözlemevi’nde çalıştı. 1678’da İngiltere’yi ziyaret etti ve Isaac Newton’la buluştu.

1681’de Kopenhag Üniversitesine dönen Rømer astronomi profesörü oldu. Ölçülerin ve ayarların, takvimin yapı yönetmeliğinin, hatta su şebekelerinin modernleştirilmesiyle ilgilendi. Ne yazık ki, astronomi gözlemleri 1728’de çıkan bir yangında yok oldu.

Tarihte Jüpiter ve Uydularının Gözlemleri

1610 – Galileo Galilei Jüpiter’in dört büyük uydusunu keşfeder.

1668 – Giovanni Cassini Jüpiter uydularının tutulmalarını öngören ilk doğru cetveli yayımlar.

1729 – James Bradley yıldızların konumlarındaki değişimlere dayanarak ışığın hızını 301.000 km/sn olarak hesaplar.

1809 – Jean Baptiste Joseph Delambre Jüpiter uydularına ilişkin 150 yıllık gözlemleri kullanarak 300.300 km/sn’lik bir ışık hızı hesaplar.

1849 – Hippolyte Fizeau astronomi verileri kullanmak yerine bir laboratuvarda ışığın hızını ölçer.

Nicolaus Copernicus’un göksel yörüngeler üzerine 1543’te yayımlanan eseri, Güneş-merkezli bir Evren modeli için inandırıcı bir gerekçe sunduğu halde, sistemin önemli sorunları vardı. Göksel cisimlerin kristal kürelere takılı olduğuna dair eski düşüncelerden kurtulamayan Copernicus, gezegenlerin Güneş’in yörüngesinde kusursuz dairesel bir yol izlediğini söyledi ve düzensizliklerini açıklamak için modeline çeşitli karmaşıklıklar sokmak zorunda kaldı.

Nicolaus Copernicus

– Bir takımyıldızda yeni bir yıldızın doğuşu, gezegenlerin ötesindeki göklerin değişmez olmadığını gösterir.

Kuyrukluyıldız gözlemleri, gezegenlerin arasından yörüngelerini keserek geçtiklerini gösterir.

– Bu durum, göksel cisimlerin sabit göksel kürelere bağlı olmadıklarını gösterir.

– Gezegenler kürelere sabitlenmemişse, Güneş’in etrafında eliptik bir yörünge gezegenlerin gözlemlenen hareketini en iyi açıklar.

Her gezegenin yörüngesi bir elipstir.

Süpernova ve Kuyrukluyıldızlar

16. yüzyılın ikinci yarısında Danimarkalı soylu Tycho Brahe (1546 – 1601), sorunları çözmede yaşamsal oldukları anlaşılacak gözlemler yaptı. 1572’de Cassiopeia takımyıldızında görülen parlak bir süpernova patlaması, gezegenlerin ötesinde Evren’in değişmez olduğu düşüncesini zayıflattı. 1577’de Brahe, bir kuyrukluyıldızın hareketini çizdi. Kuyrukluyıldızların, Ay’dan daha yakın oldukları sanılmıştı; ama Brahe’nin gözlemleri, kuyrukluyıldızın Ay’ın epeyce ötesinde olması gerektiğini ve aslında gezegenlerin arasında dolaştığını gösterdi. Bu kanıt, “göksel küreler” düşüncesini bir darbeyle yerle bir etti. Bununla birlikte Brahe, Yer-merkezli modelinde dairesel yörüngeler düşüncesine bağlı kaldı.

Tycho Brahe

1597’de Brahe Prag’a davet edildive son yıllarını orada, İmparator II. Rudolph’un imparatorluk matematikçisi olarak geçirdi. Ölümünden sonra Brahe’nin çalışmalarını devam ettiren Alman astrolog Johannes Kepler, burada ona katıldı.

Dairelerden Kopma

Kepler, Brahe’nin gözlemlerinden yola çıkarak Mars için yeni bir yörüngeyi hesaplamaya zaten başlamış ve o sırada yörüngenin daire değil, daha çok oval (yumurta seklinde) olması gerektiği sonucuna varmıştı. Kepler oval yörüngeli güneş-merkezli bir model formüle etti; ama gözlem verilerine hala uygun değildi. 1605’te Mars’ın güney etrafındaki yörüngesinin elips – iki odak noktasından biri Güneş olan “gerilmiş bir daire” – olması gerektiği sonucuna vardı. 1609’da Astronomia Nova’sında (Yeni Astronomi) gezegen hareketinin iki yasasını açıkladı. Birinci yasaya göre, her gezegenin yörüngesi bir elipstir. İkincisine göre, bir gezegeni Güneş’e birleştiren doğru parçası eşit zaman dilimlerinde eşit alanlar tarar. Yani, gezegenlerin hızı Güneş’e yaklaştıkça artar. 1619’da üçüncü bir yasa, bir gezegen yılının Güneş’ten uzaklığıyla ilişkisini tarif etti: Bir gezegenin yörüngede dolanma süresinin (yılının) karesi, Güneş’ten uzaklığının üçüncü kuvvetiyle orantılıdır. Yani, Güneş’ten uzaklığı başka bir gezegenin uzaklığının iki katı olan bir gezegenin, yaklaşık üç kat uzun bir yılı alacaktır.

Kepler

Gezegenleri yörüngede tutan kuvvetin doğası bilinmiyordu. Kepler, manyetik kuvvet olduğuna inanmaktaydı, ama Newton 1687’de kütleçekim olduğunu gösterecekti.

Kepler’in yasalarına göre gezegenler Güneş’in etrafında eliptik bir yörüngede dolaşır ve elipsin iki odak noktasından biri Güneş’tir. Verili bir t zamanında gezegenleri Güneş’e birleştiren bir doğru parçası elipste eşit alanlar tarar.
Johannes Kepler 1

Johannes Kepler Kimdir?

Güney Almanya’da Stuttgart’a yakın Weil der Stadt kentinde 1571’de doğan Johannes Kepler, küçük bir çocukken 1577’nin Büyük Kuyrukluyıldızına tanık oldu ve gökyüzüne hayranlığı böyle başladı. Tübingen Üniversitesinde okurken, parlak bir matematikçi ve astrolog olarak ün kazandı. Zamanın önde gelen astronomlarıyla mektuplaştı; bunların arasında Tycho Brahe de vardı ve 1600’de Prag’a gidip Brahe’nin öğrencisi ve akademik varisi oldu. Brahe’nin 1601’de ölümünden sonra Kepler İmparatorluk Matematikçisi görevini üstlendi ve Brahe’nin üzerinde çalıştığı Rudolphine Tables’i tamamlaması istendi. Bu çalışmayı Avusturya’da, 1612’den 1630’da ölene kadar çalıştığı Linz’de tamamladı.

Rudolphine Tables

Önemli Eserleri

1596 – The Cosmic Mystery (Evrenin Gizemi)
1609 – Astronomia Nova (Yeni Gökbilim)
1619 – The Harmony of the World (Dünyanın Uyumu)
1627 – Rudolphine Tables (Rudolf Cetvelleri)

Gezegenlerin Yörüngeleri Hakkında Önemli Gelişmeler

MS 150 – İskenderiyeli Ptolemaios, Yer’in merkezde olduğu ve Güneş’in, Ay’ın, gezegenlerin ve yıldızların sabit göksel küreler üzerinde dairesel yörüngelerde Yer’in etrafında döndüğü varsayımına dayanan bir Evren modeli olan Almagest’i yayınlar.

16.yüzyıl – Güneş-merkezli bir evrenbilim fikri, Nicolaus Copernicus’un düşünceleriyle taraftar bulmaya başlar.

1639 – Jeremiah Horrocks, Kepler’in düşüncelerini kullanıp, Venüs’ün Güneş karşısında geçişini kestirir ve görür.

1687 – Isaac Newton’ın hareket ve çekim yasaları, Kepler’in yasalarına yol açan fiziksel ilkeleri açıklar.

Erken tarihi boyunca Batı düşüncesini, her şeyin merkezine Yeri yerleştiren bir Evren düşüncesi şekillendirdi. Anlaşılan bu “yer-merkezli” model, başlangıçta güncelik gözlemlere ve sağduyuya dayanmaktaydı. Üzerinde durduğumuz zeminin herhangi bir hareketini hissetmiyoruz ve gezegenimizin de hareket ettiğine ilişkin gözlemsel bir kanıt yok gibi görünüyordu. Kuşkusuz en basit açıklama şudu: Güneş, Ay, gezegenler ve yıldızlar farklı hızlarda Yerin etrafında dönüyorlardı. Bu sistem ilkçağ dünyasında yaygın kabul görmüş ve MÖ 4. yüzyılda Platon’un ve Aristoteles’in eserleriyle klasik felsefeye iyice yerleşmiş gibi görünüyor.

Bununla birlikte, antik Yunanlılar gezegenlerin hareketlerini ölçünce, yer-merkezli sisteminin sorunları olduğu anlaşıldı. Bilinen gezegenlerin – gökyüzünde dolaşan 5 ışık – yörüngeleri karmaşık yollar izliyordu. Merkür ve Venüs her zaman sabah ve akşam gökyüzünde görülmekte, Güneş’in etrafında dar halkaları tarif etmekteydi. Bu arada Mars, Jüpiter ve Satürn’ün dönüşü sırasıyla 780 gün, 12 yıl ve 30 yıl alıyordu; yavaşladıkları ve hareketlerinin genel yönünü geçici olarak tersine çevirdikleri “geri hareket” halkaları hareketlerini karışık hale getirmekteydi.

sistemler

Ptolemaios Sistemi

Yunan astronomlar bu karışılıkları açıklamak için ilmek düşüncesini devreye soktu, gezegenler dairesel “alt-yörüngeler”de dönmekteydi; alt-yörüngelerin merkezi “eksen” noktaları ise Güneş’in etrafında hareket etmekteydi. Bu sistemi en iyi MS 2. yüzyılda İskenderiyeli astronomi coğrafyacı Ptolemaios geliştirdi.

Ne var ki, klasik dünyada bile fikir ayrılıkları vardı. Örneğin Yunan düşünür Samoslu Aristarkhos, MÖ 3. yüzyılda trigonometrik ölçümleri kullanarak Güneş’in ve Ay’ın göreli uzaklıklarını hesapladı. Güneş’in büyük olduğunu anladı ve bu durum, kozmosun hareketinin eksen noktasının Güneş olmasının daha olası olduğunu öne sürmesine ilham kaynağı oldu.

Ptolemaios sistemi sonunda rakip teorilere yenildi ve bunun çok kapsamlı içerimleri oldu. Roma İmparatorluğu sonraki yüzyıllarda küçülürken, Hristiyan Kilise imparatorluğun varsayımlarının çoğunu miras aldı. Her şeyin merkezinde Yerin bulunduğu ve Yer üzerindeki hakimiyetiyle insanın Tanrı’nın en üstün yaratığı olduğu düşüncesi Hristiyanlığın temel akidelerinden biri haline geldi ve 16. yüzyıla kadar Avrupa’da egemen oldu.

Ama bu, astronominin Ptolemaios’tan sonra 500 yıl hiç gelişmediği anlamına gelmez. Gezegenlerin hareketlerini doğru bir biçimde öngörme yeteneği yalnızca bilimsel ve felsefi bir bilmece değildi, astrolojinin hurafeleri sayesinde sözde pratik amaçları da vardı. Her inançta yıldız gözlemcilerinin, gezegenlerin devinimlerini hep daha doğru ölçmeye çalışmaları için haklı nedenleri vardı.

Ptolemaios’un evren modelinde Yer merkezde hareketsizdir; Güneş, ay ve bilinen beş gezegen Yer’in etrafında dairesel yörüngelerde döner. Ptolemaios, yörüngeleri gözlemlere uygun hale getirmek için, her gezegenin hareketine daha küçük ilmekler ekledi.
Ptolemaios sistemi

Arap Alimliği

Birinci binyılın son yüzyılları, Arap biliminin ilk büyük çiçeklenmesine denk geldi. 7 yüzyıldan itibaren İslamın Ortadoğu’ya ve Kuzey Afrika’ya hızlı yayılışı Arap düşünürleri, Ptolemaios ve diğerlerinin astronomiyle ilgili yazdıkları da dahil, klasik metinlerle ilişkiye soktu.

Konum astronomisi pratiği – gök cisimlerinin konumlarını hesaplama – İslami, Yahudi ve Hristiyan düşüncenin dinamik bir potası haline gelen İspanya’da doruğuna ulaştı. 13. yüzyılın sonunda Kastilya Kralı X. Alfonso, yeni gözlemleri yüzyılların İslami kayıtlarıyla birleştirip Ptolemaios sistemine yeni bir kesinlik kazandıran ve 17. yüzyılın başına kadar gezegenlerin konumunu hesaplamak için kullanılacak verileri sağlayan Alfonso Cetvelleri’nin hazırlanmasına destek oldu.

Ptolemaios’u Sorgulamak

Ne var ki, bu noktada Ptolemaios modeli saçmalik derecesinde karışıklaşıyordu; öngörüyü gözleme uydurmak için daha fazla ilmekler eklendi. 1377’de Fransız filozof, Lisieux Piskoposu Nicole Oresme, Livre de Ciel et du Monde‘da (Göğün ve Yerin Kitabı) bu sorunu kökten ele aldı. Yer’in durağan olduğunun gözlemsel katının olmadığını gösterdi ve hareket halinde olmadığını varsaymak için hiçbir neden olmadığını savundu. Yine de, Ptolemaios sisteminin kanıtlarını yok etmesine rağmen, Oresme hareket eden bir Yer’e inanmadığını söyledi.

Livre de Ciel et du Monde

16. yüzyılın başına gelindiğinde durum çok farklı olmuştu Rönesans’in ve Protestan Reformasyonun gücü, çok sayıda eski dinsel dogmanın sorgulanmasını sağladı Warmia eyaletinden Polonyalı Katolik Nicolaus Copernicus, Evrenin merkezini Yer’den Güneş’e kaydıran ilk modern güneş-merkezli teoriyi öne sürdü.

Commentariolus

Copernicus düşüncelerini ilk kez 1514 civarinda arkadaşlar arasında elden ele dolaşan ve Commentariolus olarak bilinen küçük bir kitapçıkta yayımladı. Teorisi özünde Aristarkhos’un önerdiği sisteme benzer ve önceki sistemin birçok başarısızlığının üstesinden geldiği halde, Ptolemaios düşüncesinin bazı dayanaklarına bağlı kaldı, en önemlisi de, gök cisimlerinin yörüngesinin, kusursuz bir dairesel hareketle dönen kristalin küreye binili olduğu düşüncesi. Sonuç olarak Copernicus, yörüngelerinin belli bölümlerinde gezegen devinimlerinin hızını düzenlemek için kendi “ilmeklerini” devreye sokmak zorunda kaldı. Modelinin önemli bir içerimi, Evren’in boyutun çok büyük ölçüde büyütmesiydi. Yer Güneş’in etrafında dönüyorsa, değişen bakış noktamızın neden olduğu paralaks etkileriyle kendini ele vermelidir: Yıldızlar yıl boyunca gökyüzünde ileri geri yer değiştirir gibi görünmelidir. Böyle olmadıkları için, gerçekten de çok uzakta olmalılar.

paralaks etkisi
Yer Güneş’in etrafında dönerken, farklı uzaklıklarda yıldızların görünen konumu, paralaks denilen bir etki nedeniyle değişir. Yıldızlar çok uzak oldukları için, etki çok küçüktür ve ancak teleskop kullanılarak fark edilebilir.

Çok geçmeden Copernicus modelinin, eski Ptolemaios sisteminin düzeltilmiş bir şeklinden çok daha doğru olduğu anlaşıldı ve haber bütün Avrupa’da entelektüel çevrelere yayıldı. Duyuru Roma’ya bile ulaştı; popüler inancın aksine, bazi Katolik çevrelerde model başlangıçta iyi karşılandı. Yeni model, Alman matematikçi Georg Joachim Rheticus’un Warmia’ya gidip 1539’dan itibaren Copernicus’un öğrencisi ve asistanı olmaya yetecek kadar bir heyecan yarattı. Copernicus sisteminin elden ele dolaşan ilk anlatımı Narratio Prima’yı 1540’ta yayımlayan Rheticus’tu. Rheticus yaşlı papazdan eserinin tamamını yayımlamasını istedi. Bu Copernicus’un yıllardır düşündüğü, ama ancak 1543’te ölüm Copernicus döşeğindeyken razı olduğu bir şeydi.

Narratio Prima

Matematiksel Araç

Ölümünden sonra yayımlanan De Revolutionibus Orbium Coelestium (Göksel Kürelerin Dönüşleri Üzerine) Yerin hareket halinde olduğu önel Kutsal Kitabın birçok pasajıyla doğrudan çelişmesine ve bu nedenle hem Katolik hem Protestan teologlar tarafından sapkın sayılmasına rağmen, başlangıçta öfkeyle karşılanmadı. Konuyu geçiştirmek için, güneş-merkezli modelin yalnızca matematiksel bir kestirim aleti olduğunu, fiziksel Evrenin bir tasviri olmadığını açıklayan bir önsöz eklenmişti. Oysa Copernicus sağken böyle bir çekince göstermemişti. Sapkın içerimlerine rağmen Copernicus modeli, Papa XIII. Gregorius’un 1582’de başlattığı büyük takvim reformunun gerektirdiği hesaplamalar için kullanıldı.

De Revolutionibus Orbium Coelestium

Ne var ki, modelin öngörü doğruluğuyla ilgili yeni sorunlar hemen ortaya çıkmaya başladı; çünkü Danimarkalı astronom Tycho Brahe’nin (1541-1601) titiz gözlemleri, Copernicus modelinin gezegen devinimlerini yeterince doğru tarif etmediğini gösterdi. Brahe, bu çelişkileri kendine ait olan bir modelle çözmeye çalıştı; onun modelinde gezegenler Güneş’in etrafında dolaşıyordu, ama Güneş ve ay Yerin etrafındaki yörüngede kalıyordu. Gerçek çözümü – eliptik yörünge çözümü – onun öğrencisi Johannes Kepler bulacaktı.

Johannes Kepler

60 yıl sonra Copernicusçuluk, büyük ölçüde İtalyan bilim insanı Galileo Galilei etrafında dönen anlaşmazlık sayesinde, Kilise Reformasyonunun Avrupa’da neden olduğu bölünmenin gerçek simgesi olacaktı. Galileo’nun 1610’da Venüs’ün sergilediği evrelere ve Jüpiter’in yörüngesinde uyduların varlığına ilişkin gözlemleri, onu gün-merkezli teorinin doğru olduğuna inandırdı ve Katolik İtalya’nın kalbinden bu teoriye verdiği ateşli destek, İki Büyük Dünya Sistemi Üzerine Konuşmalar‘da (1632) ifade edildi. Bu durum Galileo’nun papalıkla çatışmasına yol açtı ve bunun bir sonucu, De Revolutionibus’taki tartışmalı pasajların geriye dönük sansürlenmesi oldu. Bu yasak iki yüzyıldan fazla bir süre kaldırılmayacaktı.

İki Büyük Dünya Sistemi Üzerine Konuşmalar

Nicolaus Copernicus Kimdir?

1473’te Polonya’nın Torun kentinde doğan Nicolaus Copernicus, zengin bir tüccarın dört çocuğunun en küçüğüydü. Nicolaus 10 yaşındayken babası öldü. Amcası onu kanatlarının altına aldı ve Krakow Üniversitesinde eğitimine göz kulan oldu. Birkaç yıl İtalya’da tıp ve hukuk okudu: 1503’te Polonya’ya dönüp, artık Warmia Prens-Piskoposu olan amcasının yönetimindeki papazlara katıldı.

Copernicus hem dil hem matematik üstadıydı; çok sayıda önemli eser çevirdi ve kendi astronomi teorileri üzerinde çalışırken, aynı zamanda ekonomiye ilişkin düşünceler de geliştirdi. De Revolutionibus’ta ana hatlarını çizdiği teori matematiksel karmaşıklığıyla ürkütücüydü; bu yüzden birçok kişi önemini kabul etmesine rağmen, pratik günlük kullanım için astronomlar tarafından pek benimsenmedi.

Önemli Eserleri:

1514 – Commentariolus
1543 – De Revolutionibus Orbium Coelestium (Göksel Kürelerin Dönüşleri Üzerine)

Evren Hakkında Tarihi Gelişmeler

MÖ 3. yüzyıl- Kum Cetveli adlı bir eserde Arşimet, Evren’in sanılandan daha büyük olduğunu ve merkezinde Güneş bulunduğunu öne süren Samoslu Aristarkhos’ın düşüncelerini aktarır.

MS 150 – İskenderiyeli Ptolemaios matematiği kullanarak, yer-merkezli bir Evren modeli tasvir eder.

1609 – Johannes Kepler, eliptik yörüngeleri önererek gün-merkezli Güneş Sistemi modelindeki belirgin çelişkileri çözer.

1610 – Galileo Jüpiter’in uydularını gözlemledikten sonra, Copernicus’un haklı olduğunu inanır.

MÖ 140 civarında, olasılıkla antik dünyanın en iyi astronomu olan Yunan astronom Hipparkhos, 850 kadar yıldızdan oluşan bir katalog hazırladı. Güneş’in ve Ay’ın hareketlerini ve tutulmaların tarihini öngörmenin yolunu da açıkladı. MS 150 civarında İskenderiyeli Ptolemaios eseri Almagest’te 1000 yıldız ve 42 takımyıldız listeledi. Bu eserin büyük bölümü, Hipparkhos’un yazdıklarının güncellenmiş bir versiyonuydu ama daha kullanışlı bir biçimde. Batıda Almagest, ortaçağ boyunca standart astronomi metni oldu. Cetvelleri, Güneş’in ve Ay’ın, gezegenlerin ve önemli yıldızların gelecekteki konumlarını, hatta ay ve güneş tutulmalarını hesaplamak için gerekli bütün bilgileri kapsamaktaydı.

Almagest

MS 120’de Çinli bilge Zhang Heng; Evrenin Ruhsal Bünyesi başlıklı bir eser çıkardı. Bu eserde “-Gök bir tavuğun yumurtasına benzer ve bir arbalet topu gibi yuvarlaktır; Yer ise bir yumurtanın sarısı gibidir, merkezde tek başına yatar. Gök büyüktür, Yer küçük.” diyordu. Bu, Hipparkhos ve Ptolemaios’ta olduğu gibi, merkezde Yer olan bir Evren’di. Zhang 2500 “parlak” yıldız ve 124 takımyıldız katalogları: “-Çok küçük yıldızlardan 11250 tane var.” diye ekledi.

Ay ve Gezegen Tutulmaları

Zhang tutulmalara hayrandı. Şöyle yazmış: “-Güneş ateş gibidir ve Ay da su gibi. Ateş ışık saçar, su ışığı yansıtır. Bu yüzden Ay’ın parlaklığı güneşin ışımasından kaynaklanır ve Ay’ın karanlığı, güneşin ışığının engellenmesi nedeniyledir. Güneş’e bakan taraf tamamen aydınlıktır, uzak olan taraf ise karanlıktır.” Zhang, araya Yer girdiği için Güneş tutulmasını da tarif etti. Gezegenlerin de “su gibi” ışığı yansıttığını, bu yüzden onların da tutulduklarını anladı. Benzer bir etki “-Bir gezegende de olunca, buna örtünme diyoruz. Ay, Güneş’in yolundan geçince, o zaman Güneş tutulması olur.”

güneş ve ay

11. yüzyılda başka bir Çinli astronom, Shen Kuo, Zhang’ın çalışmasını önemli bir konuda genişletti. Ay’ın büyümesine ve küçülmesine ilişkin gözlemleriyle gök cisimlerinin küre şeklinde olduğunu kanıtladı.

Zhang Heng Kimdir?

Zhang Heng, Han Hanedanı döneminde şimdi Henan eyaleti denilen yörede Xie kasabasında MS 78’de doğdu. 17 yaşında edebiyat okumak ve yazar olmak için evden ayrıldı. Zhang yirmili yaşlarının sonunda yetenekli bir matematikçi oldu ve İmparator An-ti’nin sarayına çağırıldı; MS 115’te İmparatorun baş astrologu olarak atandı.

Zhang, bilimde hızlı ilerlemelerin olduğu bir zamanda yaşadı. Astronomiyle ilgili çalışmalarının yanı sıra, suyla çalışan halkalı bir küre (gök cisimlerinin modeli) yaptı ve MS 138’de 400 kilometre uzaktaki bir depremi başarılı bir biçimde kaydedene kadar dalga geçilen dünyanın ilk sismometresini icat etti.

Zhang Heng sismograf

Taşıtla geçilen uzaklıkları ölçmek için ilk yol sayacını ve at arabası biçiminde, manyetik olmayan ve güneyi gösteren bir pusula da icat etti. Zhang, zamanın kültürel yaşamına ilişkin canlı içgörüler sunan saygın bir şairdi.

Zhang Heng pusula

Önemli eserleri
MS yaklaşık 120: Evrenin Ruhsal Bünyesi
MS yaklaşık 120: Ling Xian’ın Haritası

Gezegenlerin Şekilleri Hakkında Tarihi Gelişmeler

MÖ 140: Hipparkhos tutulmaları öngörmenin yolunu buluyor.

MS 150: Ptolemaios; Hipparkhos’un çalışmalarını geliştirir ve gök cisimlerinin gelecekteki konumlarını hesaplamak için pratik cetveller çıkarır.

11.Yüzyıl: Shen Kou; Rüya Havuzu Denemeleri’ni yazar. Burada Ay’ın büyümesinden ve küçülmesinden yararlanarak, bütün gök cisimlerinin küre şeklinde olduğunu gösterir.

1543: Nicolaus Copernicus; Göksel Kürelerin Dönüşleri Üzerine’yi yayımlar. Burada gün merkezli bir sistem tasvir eder.

1609: Johannes Kepler; gezegenlerin hareketini, elips şeklinde boşlukta dolaşan cisimler olarak açıklar.

Küçük Asya’da bir Yunan kolonisinde doğan Miletoslu Thales, genellikle Batı felsefesinin kurucusu olarak görülür; ama bilimin erken gelişmesinde de kilit bir şahsiyetti. Kendi zamanında matematik, fizik ve astronomi üzerine düşünceleriyle tanınırdı.

Güneş Tutulması

Thales’in en ünlü başarısı, herhalde, aynı zamanda en tartışmalı olanıdır. Olaydan yüzyılı aşkın bir süre sonra yazan Yunan tarihçi Herodotos’a göre Thales’in, Lidyalılar ile Medler arasındaki bir savaşı bitiren ve bugün MÖ 28 Mayıs 585’e tarihlenen bir Güneş tutulmasını öngördüğü söylenir.

Tartışmalı Tarih

Thales’in başarısı birkaç yüzyıl tekrarlanmayacaktı ve bilim tarihçileri bunu nasıl başardığını, hatta başarıp başarmadığını uzun süredir tartışmaktadır. Bazılarına göre Heredotos’un anlatımı hatalı ve muğlaktır; ama Thales’in becerisi yaygın bir biçimde biliniyormuş gibi görünüyor ve Heredotos’un sözlerini ihtiyatla ele almayı bilen sonraki yazarlar tarafından bir gerçek olarak kabul edildi. Doğruysa, Thales’in Ay ve Güneş’in hareketlerinde Saros döngüsü olarak bilinen ve daha sonra Yunan astronomların tutulmaları öngörmek için kullandığı 18 yıllık bir döngü keşfetmiş olması olasıdır.

saros döngüsü

Hangi yöntemi kullanmış olursa olsun, bugün Türkiye sınırları içinde bulunan Kızılırmak kıyısındaki muharebenin üzerinde Thales’in öngörüsünün dramatik bir etkisi oldu. Tutulma yalnızca muharebeye son vermekle kalmadı, Medler ile Lidyalılar arasında 15 yıldır süren bir savaşı da bitirdi.

Güneş Tutulması Hakkında Tarihçe

MÖ 2000 ‘li yıllarda Avrupa’da Stonehenge gibi anıtlar tutulmaları hesaplamak için kullanılmış olabilir.

MÖ 1800 ‘lü yıllarda Antik Babil’de astronomlar, gök cisimlerinin hareketine ilişkin ilk matematiksel tasvirleri kayda geçirir.

MÖ 140 ‘lı yıllarda Yunan astronom Hipparkhos, ay ve Güneş hareketlerinin Saros Döngüsü kullanarak tutulmaları öngören bir sistem geliştirir.

Stonehenge