Ιστορία της Αστρονομίας

Ιστορία της Αστρονομίας

18 Φεβρουαρίου 2016

Ισαάκ Νεύτωνας και η μαθηματική στήριξη των κινήσεων των πλανητών

Την ίδια χρονιά που πέθανε ο Γαλιλαίος γεννήθηκε ίσως ο μεγαλύτερος επιστήμονας όλων των εποχών. Ο Ισαάκ Νεύτων (1642-1727) ήταν ένας μεγάλος μαθηματικός και έδειχνε ιδιαίτερο ενδιαφέρον για τα αστρονομικά προβλήματα της εποχής του. Την απάντηση του στα προβλήματα αυτά περιέλαβε, μεταξύ άλλων, στο φημισμένο έργο του «Principia Mathematica», που θεμελίωνε τον Παγκόσμιο Νόμο της Βαρύτητας.

Ως Λουκασιανός καθηγητής μαθηματικών στο Καίμπριτζ ο Νεύτωνας είχε εξασφαλίσει τη φήμη του πολύ πριν από τη δημοσίευση του κορυφαίου έργου του Principia Mathematica το 1687.

Το 1666, πέντε χρόνια μετά την εγγραφή του ως φοιτητή στο Κολέγιο Τρίνιτι, επινόησε το νόμο του αντιστρόφου τετραγώνου που περιγράφει τον τρόπο με τον οποίο οι βαρυτικές δυνάμεις που δρουν πάνω σε πλανήτες μειώνονται καθώς αυξάνουν οι αποστάσεις. άρχισε μάλιστα να υποψιάζεται ότι ο ίδιος νόμος εφαρμόζεται και στα μήλα που πέφτουν από τα δέντρα. Για να εκφράσει τις πλανητικές κινήσεις με μαθηματικό τρόπο, επινόησε τον απειροστικό λογισμό.

Το Principia Mathematica ενοποιεί τη γήινη μηχανική του Γαλιλαίου με την ουράνια μηχανική, που είχε προκύψει εμπειρικά από τους νόμους του Kepler. Ο παλαιότερος νόμος του αντιστρόφου τετραγώνου του Νεύτωνα αναφερόταν αποκλειστικά στη φυγόκεντρη δύναμη που υφίσταται ένας πλανήτης που περιφέρεται περί τον Ήλιο- στο έργο Principia Mathematica ο Νεύτωνας έδειξε πώς αυτή η δύναμη εξισορροπείται από μια ελκτική βαρυτική δύναμη που ασκείται – εξ αποστάσεως – μεταξύ του Ήλιου και του πλανήτη και απέδειξε ότι η τροχιά του πλανήτη οφείλει να είναι ελλειπτική.

Ένα από τα σπουδαιότερα έργα του ήταν ότι μας έδειξε ότι οι τρεις νόμοι του Κέπλερ για την κίνηση των πλανητών μπορούσαν να προκύψουν με μαθηματικό τρόπο από τη δική του θεωρία, η οποία δεν εξηγούσε μόνο τις κινήσει των πλανητών, αλλά και πολλά άλλα φαινόμενα, όπως οι παλίρροιες και οι ισημερίες.

Οι πρώτες άμεσες αποδείξεις για τους νόμους του Κέπλερ ήρθαν από τους νόμους του Νεύτωνα για την κίνηση, που λένε ότι το ελαφρύτερο πάντα βρίσκεται σε τροχιά γύρω από το βαρύτερο σώμα.  Επειδή ο ήλιος έχει περίπου 330.000 φορές περισσότερη μάζα από τη Γη, φυσικά και ο πλανήτης μας πρέπει να κινείται γύρω από αυτόν. Μια άμεση παρατήρηση της γήινης κίνησης ήρθε το 1838 όταν μέτρησε ο Γερμανός αστρονόμος Friedrich Bessel τη μικροσκοπική μετατόπιση, ή την παράλλαξη, ενός κοντινού αστεριού σχετικά με τα πιο απόμακρα αστέρια. Αυτή η μικροσκοπική μετατόπιση αντανακλά την μεταβολή του ανωτέρω σημείου καθώς περιστρεφόμαστε γύρω από τον ήλιο κατά τη διάρκεια του έτους.

Μία από τις δυσκολίες που ανακύπτουν κατά την ανασκόπηση των 2.300 ετών της αστροφυσικής οφείλεται στο γεγονός ότι πολλές από τις προόδους που έγιναν από τους αστρονόμους, ήταν συγχρόνως και σημαντικές πρόοδοι στη φυσική. Η ανάλυση του Γαλιλαίου για το ρόλο της επιτάχυνσης στην κατανόηση των σωμάτων που πέφτουν καθώς και της κίνησης των βλημάτων, μπορεί να ταξινομηθεί ως καθαρή φυσική. Εντούτοις, η αναγνώριση από το Νεύτωνα ότι η τροχιά της Σελήνης γύρω από τη Γη είναι ένα όριο της κίνησης ενός βλήματος, που έχει ριχθεί από τη Γη, και η ανακάλυψη από αυτό της βαρύτητας σαν καθολική ιδιότητα των σωμάτων, πρέπει σίγουρα να εκληφθεί σαν μια αστροφυσική ανακάλυψη.

Οι εργασίες του Γαλιλαίου και του Νεύτωνα στον 17ο αιώνα αντιπροσωπεύουν την πρώτη σημαντική πρόοδο από τα χρόνια του Πτολεμαίου, 15 αιώνες νωρίτερα. Και οι δύο επιστήμονες είχαν μεγάλη συνεισφορά στην ανάπτυξη του τηλεσκοπίου. Ο Νεύτωνας μάλιστα παρείχε την κρίσιμη σημαντική ανακάλυψη του τηλεσκοπίου ανάκλασης, ενώ και ο Γαλιλαίος ήταν ένας από τους πρώτους που εφήρμοσε, το προσφάτως ανακαλυφθέν, διαθλαστικό  τηλεσκόπιο στην αστρονομία. Η περιγραφή που έκανε,  στον αντιπρόσωπο του Πάπα, για τις πρώτες παρατηρήσεις της Σελήνης, του Δία και του Γαλαξία με τη βοήθεια του τηλεσκοπίου είναι ένα από τα ομορφότερα ντοκουμέντα στην ιστορία της επιστήμης.

Το τηλεσκόπιο φυσικό ήταν να βελτιώσει πολύ την ακρίβεια της αστρονομίας και να ανοίξει τον δρόμο για πολλές σημαντικές ανακαλύψεις. Το 1728 ο James Bradley ανακάλυψε την παρέκκλιση, την κυκλική αλλαγή στην φαινόμενη θέση ενός αστεριού, που οφείλεται στη γήινη τροχιακή ταχύτητα γύρω από τον Ήλιο και το 1838 ο Friedrich Bessel ανακάλυψε την παράλλαξη, τη μικρή αλλαγή στη θέση των κοντινότερων αστεριών όπως φαίνεται από τις αντίθετες πλευρές της γήινης τροχιάς.

Pages: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24