Tähtitieteen jättiläiset - Uusi aika
Tähtitieteen suuret jättiläiset ja uranuurtajat syntymävuotensa mukaisessa järjestyksessä uudella ajalla: Nikolaus Kopernikus, Tyko Brahe, Galileo Galilei, Johannes Kepler, Christiaan Huygens, Isaac Newton, Edmond Halley, Charles Messier, Joseph-Louis Lagrange, William Herschel, Mary Somerville, Williamina Fleming, Harlow Shapley ja Edwin Hubble.
Nikolaus Kopernikus.
Nikolaus Kopernikus (19.2.1473 - 24.5.1543)
Nikolaus Kopernikus oli puolalainen pappi, matemaatikko, talous- ja tähtitieteilijä.Kopernikus mullisti käsitykset planeettojen liikkeestä ja loi perustan nykyaikaiselle tähtitieteelle. Pääteoksessaan "De revolutionibus orbium coelestium" Kopernikus osoitti vääräksi Ptolemaioksen teorian ja perusti käsityksensä muinaisten kreikkalaisten esittämään, aurinkokeskiseen teoriaan, jota ei kuitenkaan yleisesti hyväksytty.
Keskiajan lopulle saakka Maata pidettiin yleisesti maailmankaikkeuden keskipisteenä, vaikka jotkut toisinajattelijat olivatkin olleet sitä mieltä, että Maa kiersi Aurinkoa. Vasta Kopernikuksen alulle panema mullistus muutti vallinneen käsityksen ja Maasta tuli vain yksi planeetta muiden joukossa.
Kopernikus päätyi siihen tulokseen, että Maa liikkuu, ja lähti tämän toteamuksen pohjalta luomaan maailmanjärjestelmää. Hän laati vuonna 1534 maailmanjärjestelmän, jonka mukaan planeetat kiertävät Aurinkoa ja Kuu Maata. Hänen virheellisen käsityksensä mukaan planeettojen radat olivat kuitenkin täysin ympyränmuotoisia.
Kopernikuksen teoriat vaikuttivat ratkaisevasti Keplerin ja Galilein käsityksiin ja muodostivat perustan kaikille myöhemmille planeettojen liikettä koskeville tutkimuksille.
Tyko Brahe - muotokuvan maalasi itävaltalainen Eduard Ender (1822 - 1883).
Tyko Brahe (14.12.1546 - 24.10.1601)
Tyko Brahe oli tanskalainen tähtitieteilijä, sekä myös alkemisti ja astrologi.Ennen teleskooppien käyttöä Tyko Brahe oli se tähtitieteilijä, joka tarkimmin ja järjestelmällisimmin havainnoi taivasta.
Tyko Brahe osoitti, että komeettojen täytyy olla kaukaisia, kuunylisen maailman kohteita. Hän teki tarkkoja havaintoja vuoden 1577 komeetasta ja huomasi, ettei Maan pyöriminen vaikuttanut komeetan paikkaan tähtien suhteen. Siten sen täytyi olla paljon Kuuta kauempana.
Brahen teoria, jonka mukaan komeetat ovat taivaankappaleita, eivätkä Maan ilmakehästä peräisin olevia purkaumia, kumosi opin, jonka mukaan planeetat ovat kiinnittyneet kiinteisiin, kiteisiin taivaankappaleisiin. Tämä näkemys horjutti pahoin Aristoteleen teoriaa.
Brahe ei kuitenkaan pystynyt täysin hyväksymään aurinkokeskistä maailmankäsitystä. Hän piti kiinni siitä, että Maa oli kaiken keskus. Kuu ja Aurinko kiersivät sitä ja muut planeetat kiersivät Aurinkoa.
Brahella oli tutkimuksissaan apunaan Johannes Kepler, joka myöhemmin laati Brahen Marsista tekemien havaintojen pohjalta kolme planeettojen liikkeitä koskevaa lakiaan.
Tyko päätti perustaa suuren observatorion Saksaan. Pitääkseen Tykon kotimaassa kuningas Frederik II lahjoitti hänelle 1576 Juutinrauman Venin saaren, jonne Brahe rakennutti Uranienborgin "Taivaan linnan" - ensimmäisen nykyaikaisen observatorion.
Tyko Brahen seinäkvadrantti. Tähden valo tulee vasemmalla seinässä olevan aukon läpi. Oikealla on kaksi tähtäintä, joita voidaan siirtää ympyrän kaarta pitkin. Niiden avulla tähden korkeus horisontista voidaan laskea 10 kaarisekunnin tarkkuudella. Seinälle on kuvattu Tyko Brahe ja hänen muita havaintolaitteitaan. Kuva teoksesta "Astronomiae instauratae mechanica" vuodelta 1598.
Observatorioonsa Brahe sai aikakauden parhaimman laitteiston, jonka avulla hän kehitti tieteellisen havainnoinnin, ilman teleskooppia, hyvin tarkaksi. Brahe saavuttikin työssään hämmästyttäviä tuloksia. Hän esimerkiksi laski vuoden pituuden sekunnin tarkkuudella ja loi näin perustan gregoriaaniselle kalenterille.
Galileo Galilei - muotokuvan maalasi flaamilainen Justus Sustermans (1597 - 1681).
Galileo Galilei (15.2.1564 - 8.1.1642)
Galileo Galilei oli italialainen tähtitieteilijä, filosofi, matemaatikko ja fyysikko. Häntä kutsutaan tieteen, klassisen fysiikan ja tähtitieteen isäksi. Galilei loi tieteellisen metodiikan teorioiden testaamiseksi, tarkkojen ja laajojen kokeiden avulla.Galilei oli ensimmäisiä heistä, jotka käyttivät teleskooppia tähtitieteellisiin tarkoituksiin. Hän kehitti ne mekaniikan periaatteet, jotka Isaac Newton myöhemmin määritteli kahdessa ensimmäisessä laissaan. Galilei oli ensimmäinen tiedemies, joka tajusi, että matematiikka ja fysiikka ovat yhden ja saman tieteen osa-alueita.
Galilei kehitti merkittävästi teleskooppia ja puolusti Kopernikuksen kosmologista teoriaa. Vuonna 1610 Galilei ensimmäisenä ihmisenä maailmassa tarkkaili Jupiteria kaukoputkella, ja vieläpä itse tekemällään. Hän kerta kaikkiaan ällistyi siitä huikaisevasta näkymästä, minkä tuo putki tarjosi. Nähtyään Jupiterin neljä seuralaista, eli sen neljä suurinta kuuta, Galilei oivalsi välittömästi, että tässä hänellä oli kiistaton todiste: radallaan kiertävä taivaankappale pystyy pitämään matkassaan myös kuita. Tämä löytö tuki Nikolaus Kopernikuksen aurinkokeskistä maailmankuvaa ja osoitti, ettei kaikki pyöri maapallon ympärillä.
Galilei löysi kaukoputkellaan myös Kuun pinnanmuodot ja Venuksen vaiheet.
Galilein selkeä ja hienostunut tapa tuoda esiin näkemyksensä auringonpilkkuja käsittelevässä teoksessaan vaikutti ratkaisevasti siihen, että syntyi ajatussuunta, joka poikkesi radikaalisti ptolemaiolaisista näkemyksistä.
Galileo Galilei inkvisition kuulustelussa.
Kun eräät oppineet ja kirkko julistivat vuonna 1616 kopernikaanisen maailmanjärjestyksen harhaoppiseksi, Galilei kirjoitti teoksen "Dialogi kahdesta maailmanjärjestyksestä", jota pidettiin kaikkialla Euroopassa sekä kirjallisena, että filosofisena mestariteoksena. Galileo Galilei tuomittiin harhaoppisuudesta vuonna 1633 ja hänet pakotettiin luopumaan käsityksistään.
Johannes Kepler.
Johannes Kepler (27.12.1571 - 15.11.1630)
Johannes Kepler oli saksalainen tähtitieteilijä, joka laati planeettojen liikkeitä koskevia teorioita. Häntä kutsutaan ensimmäiseksi teoreettiseksi astrofyysikoksi.Kepler osoitti ensimmäisenä, että Aurinkokunnan keskipiste on Aurinko, eikä Maa. Hän sai selville, että planeetat liikkuvat elliptisiä ratoja pitkin Auringon ympäri ja hän muotoili planeettojen liikeratoja koskevat lait.
Keplerin uskonnollinen vakaumus sai hänet uskomaan, että planeettojen kesken vallitsee tietty harmonia.
Yrittäessään ratkaista ilmeistä ristiriitaa Marsin havaitun liikkeen ja sen oletetun liikkeen välillä, sellaisena kuin se esitettiin kopernikaanisessa järjestelmässä, Kepler muotoili päähypoteesinsa, jonka mukaan planeettojen radat ovat elliptisiä.
Voidakseen selittää planeettojen vaihtelevat nopeudet radoillaan, Kepler pyrki löytämään jonkinlaisen planeettojen liikettä kuvaavan peruslain. Hän löysi ratkaisun siitä havainnosta, että Auringosta planeettaan osoittava vektori piirtää planeetan liikkuessa aina yhtä suurina aikaväleinä yhtä suuret pinta-alat.
Kepler tunsi planeettojen radat tarkoin, mutta hän ei edes pyrkinyt selittämään niiden liikkeitä mihinkään voimaan perustuvaksi. Yleisesti katsottiin planeettojen liikkuvan radoillaan luomistapahtuman seurauksena, ilman fysikaalisia syitä. Vasta Isaac Newton osoitti, että taivaan kappaleita kuten planeettoja, liikuttelee gravitaatio- eli vetovoimalaki.
Vaikka Kepler olikin astronomi, niin hän samalla oli myöskin astrologi ja sai toimeentulonsa horoskooppien laatimisesta. Hän tosin epäonnistui usein ennustuksissaan ja suhtautui siksi epäilevästi astrologian mahdollisuuksiin.
Christiaan Huygens.
Christiaan Huygens (14.4.1629 Haag – 8.7.1695)
Christiaan Huygens oli hollantilainen matemaatikko, fyysikko, tähtitieteilijä ja keksijä.Christiaan Huygens havaitsi ensimmäisenä Saturnuksen renkaat ja keksi valon aaltoteorian. Vuonna 1655 hän kehitti uuden kaukoputken linssien hiontamenetelmän, jota hyväksi käyttäen hän onnistui tekemään havaintoja Marsista ja Saturnuksen kirkkaimmasta kuusta, Titanista, sekä Saturnuksen rankaasta.
Isaac Newton.
Isaac Newton (25.12.1642 - 20.3.1726)
Isaac Newton oli englantilainen fyysikko, matemaatikko, tähtitieteilijä, alkemisti ja yksi kaikkien aikojen merkittävimmistä luonnonfilosofeista.Isaac Newton tunnetaan parhaiten mekaniikan laeistaan, ennen muuta painovoimalaista. Newtonin taivaanmekaniikan perusidea on, että kaikki materiaaliset hiukkaset vetävät toisiaan puoleensa vetovoimalla, joka on kääntäen verrannollinen etäisyyden neliöön ja että taivaankappaleiden liike tapahtuu tämän vetovoiman vaikutuksen alaisena mekaniikan yleisten lakien mukaan. Painovoimalakinsa mukaisesti Newton osoitti, että Maa vetää pinnallaan olevia esineitä puoleensa voimalla, joka myös vallitsee tähtitaivaan kappaleiden välillä.
Newton käsitteli myös Kuun liikettä, vuorovesiä ja maapallon pyörimisakselin kiertymistä sekä komeettojen liikettä.
Vuonna 1668 Newton rakenteli ensimmäisen käyttökelpoisen peilikaukoputken eli reflektorin, jonka avulla hän pystyi mm. erottamaan Jupiterin kuut.
Kaukoputken kehittyminen ja Newtonin gravitaatiolakiin perustuva taivaanmekaniikan synty johtivat tähtitieteen nopeaan edistymiseen.
Edmond Halley.
Edmond Halley (29.10.1656 - 14.1.1742)
Edmond Halley oli englantilainen tähtitieteilijä, geofyysikko, matemaatikko, meteorologi ja fyysikko.Halley oli jo koulupoikana taitava tähtitieteilijä. Vuonna 1676 hän matkusti St. Helenan saarelle, luetteloidakseen eteläisen pallonpuoliskon tähdet ja teki siellä ollessaan havainnon Merkuriuksen kulusta Auringon poikki. Palattuaan Englantiin Halley tutustui Newtoniin, jonka kanssa hän kävi keskusteluja, luonnollisestikin tähtitieteestä. Näiden keskustelujen innoittamana Newton kirjoitti teoksensa Principia, jonka Halley kustansi osaksi omilla varoillaan.
Edmond Halley laski ensimmäisenä komeetan radan ja osoitti komeettojen olevan Aurinkokunnan laitaosilta saapuvia vieraita. Nykyään Halley muistetaan parhaiten Halleyn komeetasta, jonka uudelleen esiintymisen Halley ennusti oikein.
Charles Messier.
Charles Messier (26.6.1730 - 12.4.1817)
Charles Messier oli ranskalainen tähtitieteilijä.Messier laati vuonna 1774 luettelon taivaalla näkyvistä ei-tähtimäisistä kohteista, eli galakseista ja muista sumumaisista kohteista. Siinä on 110 syvän taivaan kohdetta.
Messier ei kuitenkaan ollut erityisemmin kiinnostunut noista syvän taivaan kohteista, vaan komeetoista. Joitakin sumujakinhan saattoi erehtyä luulemaan komeetoiksi. Messier halusi sumuluettelollaan estää väärät komeettahälytykset. Hän myös löysi 31 ihan oikeaa komeettaa. Ranskan kuningas Ludvig XV antoikin Messierille lisänimen "komeettavainukoira". Messier teki vuonna 1758 havainnon komeetta Halleyn paluusta.
Nykyisin Messier muistetaan kuitenkin ennen kaikkea luettelonsa ansiosta.
Joseph-Louis Lagrange.
Joseph-Louis Lagrange (25.1.1736 - 10.4.1813)
Joseph-Louis Lagrange oli italialais-ranskalainen matemaatikko ja tähtitieteilijä.Joseph-Louis Lagrangen mukaan on nimetty Lagrangen pisteet. Hän keksi ne vuonna 1772 tutkiessaan kolmen kappaleen ongelmaa.
William Herschel.
William Herschel (15.11.1738 - 25.8.1822)
William Herschel oli saksalaissyntyinen, englantilainen "harrasteleva" tähtitieteilijä ja säveltäjä.William Herschel alkoi päätyönsä ohella harrastaa tähtitiedettä, ja valmisti sitä varten yhä suurempia kaukoputkia. Niillä hän löysi Uranuksen vuonna 1781, samalla tutkiessaan järjestelmällisesti tähtitaivasta. Hän teki merkittäviä havaintoja muuttuvasta kaksoistähdestä Mira Ceria, Kuun vuorista ja planeettojen kiertoradoista.
Herschel havaitsi ensimmäisenä Marsin pinnalla olevat valkoiset läiskät, joiden hän otaksui olevan planeetan napaseutujen lunta. Herschel nimitettiin kuningas Yrjö III:n hoviastronomiksi sen jälkeen, kun hän oli löytänyt Uranuksen.
Herschel yritti ensimmäisenä määrittää tähtijärjestelmämme rakennetta. Tähtilaskentaa käyttäen hän päätyi litistyneeseen, linssinmuotoiseen järjestelmään, jonka keskuksen lähellä Aurinko on. Hän havaitsi kaukoputkillaan myös useita litistyneitä, sumumaisia muodostelmia, jotka hän tulkitsi kaukaisiksi, oman järjestelmämme kaltaisiksi tähtijärjestelmiksi.
Mary Somerville.
Mary Fairfax Greig Somerville (26.12.1780 – 29.11.1872)
Mary Somerville oli skotlantilainen matemaatikko ja tähtitieteilijä.Mary Somerville käänsi matemaattista ja tähtitieteellistä kirjallisuutta ranskasta englantiin. Hän oli myös ensimmäinen nainen, jonka tutkimuksia esiteltiin Royal Societyssa. Hän oli yhdessä tähtitieteilijä Caroline Herschelin kanssa ensimmäinen nainen, jonka tutkimus julkaistiin Philosophical Transactions -julkaisussa.
Johann Gottfried Galle, muotokuva - Archenhold observatorio, Berliini, Saksa. - Kuva Copyright © Steffen Kahl - All Rights Reserved.
Johann Gottfried Galle (9.6.1812 – 10.7.1910)
Johann Gottfried Galle oli saksalainen tähtitieteilijä.Galle muistetaan siitä, että hän löysi Neptunuksen, tosin sen sijainnin olivat jo muut laskeneet ennen häntä. Galle löysi Neptunuksen 23.9.1846, preussilaisen opiskelijan, myöhemmin astronomin, Heinrich Louis d'Arrest'n (13.7.1822 - 14.6.1875) avustuksella.
Ennen tätä löytöä, vuonna 1843 englantilainen astronomi John Couch Adams (5.6.1819 - 21.1.1892) oli laskenut tämän tuntemattoman planeetan kiertoradan. Vuonna 1846 ranskalainen tähtitieteilijä Urbain Le Verrier (11.3.1811 - 23.9.1877) teki samanlaisia laskelmia tietämättä Adamsista. Le Verrier ja Adams olivat laskelmiensa pohjaksi todenneet, että Uranuksen havaittu kiertorata poikkesi selvästi Newtonin gravitaatiolain mukaisista ennusteista, joissa myös tunnettujen planeettojen vetovoimat oli otettu huomioon. Tästä he molemmat olivat toisistaan tietämättä päätelleet, että Uranuksen kiertoradan ulkopuolella oli tuntematon planeetta.
Galle kykeni löytämään Neptunuksen, vain asteen päässä siitä, missä Urbain Le Verrier oli sen laskenut olevan. Se oli sensaatiomainen hetki 1800-luvun tähtitieteessä ja samalla vahvistus Newtonin painovoimateorialle. Ranskalainen fyysikko, matemaatikko, tähtitieteilijä ja poliitikko François Arago (26.2.1786 - 2.10.1853) on kuvannut tapahtumaa, todeten, että Le Verrier oli löytänyt planeetan "kynänsä kärjellä".
Gallen kunniaksi on Kuuhun nimetty kraatteri.
Jacobus Cornelius Kapteyn.
Jacobus Cornelius Kapteyn (1851 – 1922)
Jacobus Cornelius Kapteyn oli alankomaalainen tähtitieteilijä.Jacobus Cornelius Kapteyn kehitti tilastollisen tähtitieteen ja tutki tähtien lukumääriä eri suunnissa. Koska tähtiä oli joka suunnassa suunnilleen yhtä paljon, hän päätteli Auringon olevan lähellä Linnunradan kekustaa. Kapteyn teki myös yrityksiä Linnunradan koko rakenteen selvittämiseksi. Hän päätyi kuitenkin lähes samanlaiseen tulokseen, kuin William Herschel, huolimatta erittäin huolellisista tutkimuksistaan. Vasta Harlow Shapley onnistui pääsemään selville järjestelmän mittakaavasta.
Williamina Fleming.
Williamina Paton Stevens Fleming (15.5.1857 – 21.5.1911)
Williamina Fleming oli Skotlannissa syntynyt yhdysvaltalainen tähtitieteilijä.Williamina Fleming toimi noin 30 vuoden ajan Harvard Collegen observatorion tutkijana. Hän analysoi tähdistä otettuja valokuvia ja löysi muun muassa 59 kaasusumua, 310 muuttuvaa tähteä ja 10 novaa. Hän toimi myös vuodesta 1899 alkaen observatorion ensimmäisenä tähtitieteellisten valokuvien kuraattorina.
Harlow Shapley (1885 – 1972)
Harlow Shapley oli yhdysvaltalainen tähtitieteilijä.Harlow Shapley havaitsi pallomaisten tähtijoukkojen kiertävän Linnunradan painopistettä, ja siten hän sai arvion Linnunradan keskustan suunnalle ja etäisyydelle. Shapleyn tulosten mukaan Linnunrata oli suunnattoman suuri järjestelmä. Hän myös osoitti, että Aurinko on kaukana Linnunradan keskustasta.
Edwin Hubble vuonna 1931.
Edwin Hubble (20.11.1889 - 28.9.1953)
Edwin Hubble oli yhdysvaltalainen tähtitieteilijä.Edwin Hubble osoitti ensimmäisenä, että oman Linnunrata-galaksimme ulkopuolella on myös muita galakseja ja että niiden nopeus lisääntyy suhteessa niiden etäisyyteen Maasta. Mitä kauempana galaksit ovat, sitä nopeammin ne loittonevat. Tästä Hubble saattoi päätellä, että maailmankaikkeus laajenee. Tämä tunnetaan nykyisin Hubblen lakina.
Vuonna 1923 Hubble löysi Andromedan sumun äärialueilta yksittäisiä, M31 kefeidejä eli muuttuvia tähtiä ja osoitti, että Andromedan kierteissumu eli kierteisgalaksi on lähes 800 000 valovuoden etäisyydellä Linnunradasta. Hubble sai siten kylläkin liian pienen etäisyyden ja nykyinen, korjattu etäisyys on kaksi miljoonaa valovuotta.
Kun ei vielä tiedetty, että galakseja on Linnunradan ulkopuolella, niitä nimitettiin kierteissumuiksi. 1920-luvulla Hubble osoitti, että jotkin taivaalla näkyvistä sumuista ovat hyvin kaukana ja näkyvät niin vaatimattomina suunnattomien etäisyyksien vuoksi. Vaikka ne todellisuudessa ovatkin samanlaisia suuria tähtijärjestelmiä eli -galakseja, kuin Linnunrata.
Hubblen havaintoja galakseista voidaan pitää alkuna nykyaikaiselle kosmologialle.