Astronominin Tarihsel Gelişimi - Astronomi Nasıl Bir Bilim Dalıdır?
Astronomi Tarihi Gelişimi
gurur - 21 Eylül 2019 tarihinde yayınlandı. Uzay
Astronomi nasıl bir bilimdir, neyi inceler? Astronomi biliminin doğuşu, tarihi gelişimi, bilime hizmet eden önemli bilim adamları hakkında bilgi.
Astronomi, gökbilim olarak da bilinir, bütün gökcisimlerinin ve evrende dağılmış olan yıldızlararası maddenin kökenini, evrimini, bileşimini, uzaklığını ve hareketini inceleyen bilimdir. Gökcisimlerinin ve evreni oluşturan maddenin fiziksel ve kimyasal özelliklerini konu edinen astrofizik bu bilimin bir dalıdır.
Neredeyse insanlığın yazılı tarihiyle yaşıt olan astronomiye ilişkin ilk bilgilerin çoğu Babillilere dayandırılır.
Babillilerin, İÖ 3000’lerde, bugün bilinen takımyıldızlardan birçoğunu tanımladıkları ve bazı astronomi olaylarının belirli bir düzen içinde yinelenmesine dayanan bir takvim geliştirdikleri biliniyor. Sonraki yüzyıllarda bir yandan gökcisimlerinin, özellikle Ay’ın ve gezegenlerin hareketlerine ilişkin gözlemler sürdürülürken, bir yandan da evrenin yapısına ve düzenine ilişkin kuramlar geliştirildi.
En başarılı örnekleri Eski Yunan düşünürlerince tasarlanan bu evren modellerinden çoğu yermerkezliydi; başka bir deyişle, evrenin merkezinde yeryüzünün bulunduğunu, Güneş’in ve tüm gezegenlerin Yer’in çevresinde dolandıklarını kabul ediyordu. İÖ 6. yüzyılda Pythagoras, Yer’in bir küre biçiminde olduğunu ve evrende, doğa yasaları arasındaki uyumlu ilişkinin yönetimi altında hareket eden pek çok gökcismi bulunduğunu öne sürdü. Sonraki Yunan düşünürleri gökyüzünü, tam merkezinde yerkürenin bulunduğu ve iç yüzeyinde birer mücevher gibi yıldızların asılı olduğu içi boş bir küre olarak düşündüler. Bu küre, Yer’in ortasından geçen bir eksene dayanıyor ve bu eksenin çevresinde her gün doğudan batıya doğru döndüğü için gökcisimleri sabah doğup akşam batıyordu.
Aynı dönemlerde bazı Pythagorasçı düşünürler, evrenin merkezinde Güneş’in yer aldığı inancına dayanan günmerkezli evren düşüncesini ortaya attılar.
İÖ 3. yüzyılda Sisamlı Aristarkhos tarafından daha da geliştirilen bu düşünce, hareketsiz oldukları sanılan yıldızların ve yeryüzündeki cisimlerin hareketlerini açıklamakta yetersiz kaldığı için pek yandaş bulamadı.
İS 2. yüzyılda Yunanlı astronomi bilgini Ptolemaios (Batlamyus), yermerkezli evren modelini iyice geliştirerek çok sağlam temeller üzerine oturttu. Yaklaşık 14 yüzyıl boyunca astronomi dünyasında tartışmasız benimsenen Ptolemaiosçu evren modelinin temelinde, gezegenlerin görünür hareketlerini oldukça başarılı bir biçimde açıklayan “ilmek” (episikl) kavramı yatıyordu.
Her birinin üstünde bir gezegenin dolandığı varsayılan ilmekler, merkezleri, Yer’in çevresindeki daha büyük bir çemberin üstünde batıdan doğuya doğru hareket eden daha küçük çemberlerdi. Oldukça karmaşık bir sistem olan ve 80 kadar ilmeğin hesaba katılmasını gerektiren Ptolemaiosçu evren modeli, gene de bazı astronomi olaylarını açıklamakta başarısız kalıyordu. Ancak, bir yandan gözlemlerle daha uyumlu başka bir seçenek geliştirilmemesi, öte yandan Aristotelesçi anlayışa ve kilisenin görüşüne uygun olması, bu modelin yüzyıllarca astronomi bilimine egemen olmasını sağladı. Kilise, evrenin merkezine Yer’i, dolayısıyla insanı yerleştiren ve gökcisimlerinin değişmezliğini, bir anlamda da kutsallığını doğrulayan yermerkezli sistemi kendi dogmalarına uygun buluyordu.
6. yüzyıldan sonra, astronomi çalışmalarının ağırlığı İslam dünyasına kaydı. Başta Ptolemaios, Aristoteles, İskenderiyeli Theon ve Aristarkhos olmak üzere birçok Yunan astronomunun yapıtlarını Arapçaya kazandıran İslam bilginleri, kuramsal çalışmaların yanı sıra, gözlemleri, ölçümleri ve astronomi aletlerine getirdikleri yeniliklerle bu bilime değerli katkılarda bulundular. Ptolemaios astronomisine ve Aristoteles fiziğine karşı çıkan 10. yüzyıl bilgini Birûni, yerkürenin durağan olmayıp döndüğünü kanıtlamaya çalışarak Kopernik sisteminin temellerini attı, ayrıca tutulum düzlemiyle Ekvator arasındaki açıyı veren ölçümler yaptı. Aynı dönem astronomlarından Bettani ise, Ptolemaios’un, Güneş’in yeröte noktasının sabit olduğu yolundaki savını çürüttü ve küresel trigonometriye ilişkin çalışmalarıyla çağdaş astronominin yolunu açtı.
Güneş’in dönencelerinin devindiğini bulan 11. yüzyıl bilginlerinden Endülüslü Zerkali, bu devinimi hesaplamayı da bir kurala bağladı.
Yunan ve Rönesans astronomileri arasındaki köprünün temel direklerinden biri de 11. yüzyılda yaşayan Bağdatlı İbn Heysem‘dir. Gezegenlerin aslında var olmayan çemberler üzerinde değil, dönen somut küresel yüzeyler üzerinde bulunduklarını ileri süren Heysem, bu kuramıyla, gezegenlerin hareket ederken önlerindeki havayı sıkıştırıp arkalarında bir boşluk bıraktıkları inancına son verdi.
Endülüslü astronom Bitruci de, Ptolemaiosçu evren modelinin Aristoteles fiziğine aykırı düşen noktalarını belirledi, geliştirdiği yeni modelle Kopernik sisteminin doğuşuna ortam hazırladı. Bu arada 12. yüzyıl astronomu Bağdatlı Bediü’l-Usturlabi, Hipparkhos’un tasarladığı usturlabın yapımını ve kullanımını yaygınlaştırarak, gökcisimlerinin ve yıldızların konumunun gözlemlenmesi yoluyla bu cisimlerin ufuk düzleminden yüksekliğinin ölçülmesini, böylece yerel zamanın hesaplanmasını olanaklı kıldı.
16. yüzyılda Polonyalı astronomi bilgini Mikolaj Kopernik, Ptolemaios’un yermerkezli sisteminden daha basit ve gezegenlerin hareketlerini açıklamakta daha başarılı bir günmerkezli sistem geliştirerek, Ptolemaiosçu evren modelinin tartışılmazlığına son verdi. Bu sistemde Ay gene Yer’in çevresinde dolanıyor, buna karşılık Yer de, bütün öbür gezegenler gibi Güneş’in çevresinde dolanarak tüm ayrıcalığını yitiriyordu. Kopernik‘in De revolutionibus orbium coelestium (1543; Gök Kürelerinin Dolanımı Üzerine) adlı kitabında açıkladığı günmerkezli kuram, çağdaş astronominin başlangıcını müjdeliyordu.
17. yüzyıl, astronomide büyük ilerlemelere yol açan çok önemli gelişmelere sahne oldu. Özellikle Johannes Kepler’in gezegenlerin hareket yasalarını açıklaması, Galileo Gali-lei’nin astronomi gözlemlerinde teleskop kullanımını başlatması, Isaac Newton’in hareket ve kütleçekimi yasalarını belirlemesi birer dönüm noktasıydı. Bu önemli buluşlar başka önemli katkıları da ardında getirdi. Örneğin 1750’de Thomas Wright evrènin çok sayıda gökadadan oluştuğunu açıkladı. Aynı yüzyılın sonlarında gene İngiliz astronomlarından William Herschel gökcisimlerini güçlü teleskoplarla çok sistemli bir biçimde gözlemleyerek, çağdaş yıldız astronomisinin temellerini attı.
18. yüzyılda, Güneş sistemini kapsayan Samanyolu gökadasının ve tüm evrenin yapısına ilişkin araştırmalar ve kuramsal yaklaşımlar gündeme geldi.
Örneğin 1796’da Fransız matematikçi Pierre-Simon Laplace, Güneş sisteminin, bir gaz bulutunun soğuyarak sıkışması sonucunda oluştuğunu öne süren “bulutsu varsayımı”nı ortaya attı. 19. yüzyılda tayfölçümü ve fotoğraf tekniklerinin astronomiye uygulanması, yıldızların ve bulutsuların parlaklıkları, sıcaklıkları ve kimyasal özellikleriyle ilgili nicel ve nitel çalışmaların başlamasına yol açtı. Çok geçmeden, gezegenler ve Güneş sistemiyle birlikte tüm gökcisimlerinin özelliklerinin, ancak bu cisimlerin atmosferlerinin ve iç yapılarının fiziksel özellikleriyle açıklanabileceği anlaşıldı. Fizik yasalarını astronomi gözlemlerine uygulama eğilimi özellikle 1920’lerde giderek yaygınlaştı ve astronomların çoğu kendilerini astrofizikçi olarak kabul etmeye başladı.
Bu yaklaşımın temel odaklan olan X ışınları astronomisi, gamma ışınları astronomisi ve radyoastronomi, klasik astronomi yöntemlerinden çok fizik ve mühendislik bilimlerinin yöntemlerinden yararlanır. Özellikle güçlü gözlem araçlarının ve yardımcı donanımların geliştirilmesinde mühendislik bilimlerinin birikimi büyük önem kazanır. Elektronik radar ve radyo birimleri, yüksek hızlı bilgisayar sistemleri, yükselteçler, Yer yörüngesine oturtulmuş gözlemevleri ve uzun erimli uzay sondaları gibi teknik gelişmeler, gerek kuramlara, gerek gözleme dayalı astronomi araştırmalarının sınırlarını büyük ölçüde genişletmiştir.
Astronomi ilk çağlardan bu yana hem amatörlerin, hem de devletten ya da çeşitli kurumlardan destek alan profesyonellerin ilgilendiği bir bilimdir.
Bu konudaki devlet desteğinin başlangıcı, mevsimlerin, takvimin ve dua zamanlarının belirlenmesi için din adamlarının ve başka resmi görevlilerin görevlendirildiği antik çağlara değin uzanır. Sonraki yüzyıllarda soylular ve papalar da astronomiyle uğraşan kişileri desteklediler.
17. yüzyılda pek çok ülkede denizciliğin gelişmesi ve standart saat uygulamasına geçilmesi, devleti ulusal gözlemevleri kurmaya ve astronomi araştırmalarıyla uğraşan kurumları desteklemeye yöneltti. 20. yüzyılda, uzay araştırmalarının öneminin artmasıyla birlikte, devletlerin astronomi çalışmalarına katkısı da dev boyutlara ulaştı. Bir yandan da uluslararası işbirliği alanında önemli adımlar atıldı. 19. yüzyılda astronominin gelişimine büyük katkılarda bulunan İngiltere’de Royal Society, ABD’de Amerikan Astronomi Derneği, Almanya’da Astronomi Derneği gibi ulusal kurumlar. Bunun yanı sıra Uluslararası Astronomi Birliği (IAU), Şili’deki Avrupa Güney Gözlemevi ve Inter-American Gözlemevi gibi, çok sayıda ülkenin bilim adamlarını bir araya getiren kuruluşlar ve gözlemevleri kuruldu.
Astronominin konusu ve dalları.
Astronominin en önemli dalı olan astrofizik yıldızların ve yıldız atmosferlerinin yapısını, süpernovaları, yıldızlararası maddeyi, gökadaların yapısını ve evrimini araştırır. Astronominin ikinci büyük dalı olan kozmolojinin amacı ise, bir bütün olarak evreni, biçimini, boyutlarını, oluşumunu ve evrimini açıklamaktır. Kozmoloji, Albert Einstein‘ın 1915’te genel görelilik kuramını geliştirmesi ve 1929’da gökada tayflarında kırmızıya kayma olgusunun saptanmasıyla astronominin bağımsız dallarından birine dönüşmüştür.
Astronomi araştırmaları, öbür deneysel bilimlerle karşılaştırılamayacak kadar büyük kısıtlamalarla karşı karşıyadır. Göktaşları, Ay ve yakın gezegenler dışındaki hiçbir gökcismine ulaşılamadığı için, çoğu kez yalnızca gökcisimlerinden yayılan ya da yansıyan ışınımlarla yetinmek gerekir. Üstelik bu ışınımlar Yer’ in atmosferinden geçerken çeşitli etkiler altında kalır. Örneğin, ışık atmosferden geçerken soğrulur, kırılmaya uğrar, kırpışır (parlaklığında anlık değişimler görülür) ya da dağılır.
Gamma ve X ışınları da Yer atmosferi tarafından büyük ölçüde soğrulur; doğal radyo dalgaları ise, pek çok yapay radyo kaynağının yayınladığı dalgalarla bozulur. Yer’in kendi ekseni ve Güneş çevresinde dönen, yalpalayan ve üğrüm (nütasyon) hareketi yapan bir gözlem noktası olması da ek güçlükler doğurur. Ancak, gözlem araçlarını atmosferin dışına taşıyarak ya da gözlem aracının Yer’in dönüşünün etkisini dengeleyecek biçimde hareket etmesini sağlayarak, bu tür güçlükler bir ölçüde yenilebilmektedir.
Gökcisimleriyle ilgili çalışmalar çoğu zaman, ölçümleri de içeren gözlemlerden ve kuramsal araştırmalardan oluşur. Bu çalışmaların çok küçük bir bölümünü de, bir gökcismine bir ışınım gönderilmesine dayanır. Cisimden yansıyarak geri dönen ışınımın incelenmesine dayanan deneyleri oluşturur. Kozmik ışınların, Ay taşlarının ve göktaşlarının incelenmesi gibi çok dar bir alan dışındaki tüm astronomi gözlemlerinin ana nesnesi elektromagnetik ışınımlardır. Bunlar görünen ışığın yanı sıra kızılötesi, mikrodalga ve tayfın radyo dalgaları bölgesinki ışınımlar gibi uzun dalgaboyunda ve morötesi, X ışınları ve gamma ışınları gibi kısa dalgaboyunda ışınımlardır.
Gözlem araçlarının genellikle üç temel öğesi vardır:
1) Bir fotoğraf makinesi ya da ışınım toplayıcı görevini üstlenen bir teleskop;
2) göz, fotoğraf levhası, elektron çoğaltıcı, radyo alıcısı ya da iyonlaşma odası gibi bir saptayıcı;
3) alınan uyarıları sayılara dönüştüren bir sayaç.
Astronomi gözlemleriyle ulaşılan bilgiler konum bilgisi, yapı bilgisi, fotometri ve radyometri bilgileri, tayf bilgisi ve polarimetri bilgisi biçiminde sınıflara ayrılır. Konum bilgisi, gökcisminin konumunun, ayırt edici özelliklerinin ve hareketinin anlaşılmasını, yapı bilgisi ise açısal büyüklüğünün ve biçiminin öğrenilmesini sağlar. Fotometri ve radyometri incelemelerinin amacı gökcisimlerinin parlaklıklarını, başka bir deyişle saldıkları ışınımın miktarını ölçmektir.
Tayf araştırmaları ise gökcisimlerini oluşturan elementleri ve bileşikleri belirlemek, gözlemciye göre uzaklaşma ya da yaklaşma hızlarını saptamak. Yüzeylerindeki sıcaklık, yoğunluk ve hız değişikliklerini hesaplamaktır. Çoğu kez tayf ölçümüyle birlikte yürütülen polarimetri ölçümleri, gezegen yüzeylerinin yansıtma özelliklerini ve yıldızlar arası ortam. Güneş ve yıldızlar gibi radyo dalgası kaynaklarının magnetik alanlarının büyüklüğünü belirlemeye yarar.