Astronomi

Astronomi, gök bilimi ya da gökbilim, gök cisimlerin kökenlerini, evrimlerini, fiziksel ve kimyasal özelliklerini açıklamaya çalışan doğa bilimi dalıdır. Astronominin sınırlı ve özel bir alanı olan gök mekaniği ile karıştırılmaması gerekir. Astronomi daha açık bir deyişle, yörüngesel cisimleri ve Dünya atmosferinin dışında gerçekleşen, yıldızlar, gezegenler, kuyrukluyıldızlar, kutup ışıkları, gökadalar ve kozmik mikrodalga arkaalan ışınımı gibi gözlemlenebilir tüm olay ve olguları inceleyen bilim dalıdır.Tarihsel olarak astronomi, gök cisimlerini gözlemlemeye odaklanmıştır. Astronomi, astrofiziğin yakın kuzenidir diyebiliriz. Kısaca ifade etmemiz gerekirse astrofizik, astronomi fiziğinin incelenmesini içerir. Uzaydaki nesnelerin davranışına, özelliklerine ve hareketine odaklanır. Bununla birlikte modern astronomi, bu cisimlerin hareketlerinin temellerini ve özelliklerinin birçok unsurunu içerir. Bu iki terim günümüzde sıklıkla birbirinin yerine kullanılmaktadır.

Modern gök bilimciler bu konuyu iki alanda inceleme eğilimindeler: teorik ve gözlemsel.

Işıkta Doppler Etkisi: Kırmızıya Kayma Nedir? Maviye Kayma Nedir? Uzak Mesafeler Kat Eden Işık, Neden Renk Değiştirir?

Kırmızıya kayma, uzaydaki yıldızlar veya galaksiler gibi nesnelerden saçılan ışığın, bize ulaşana dek daha uzun, dolayısıyla daha kırmızı renklere karşılık gelen dalga boylarına kaymasına verilen isimdir. Maviye kayma ise, bir kaynaktan çıkan ışığın, kat ettiği mesafe boyunca yolun daralmasına bağlı olarak daha kısa, yani daha mavi dalga boylarına kaymasıdır. Kızıla kayma kavramı, evrenin genişlemesini gösteren önemli bir ipucudur.

Görünür ışık, gökkuşağına bakan herkesin fark edebileceği bir renk tayfından ("spektrum") oluşur. Bir nesne bizden uzaklaştığında, ondan saçılan ışığın dalga boyu uzar ve ışık, spektrumun kırmızı ucuna kayar. Bir nesne bize yaklaşırsa, ışığın dalga boyu kısalır ve ışık, spektrumun mavi ucuna kayar.

Bunu daha net bir şekilde düşünmek için, bir polis arabasının yolda yanınızdan hızla geçerken polis sirenini dinlediğinizi hayal edebilirsiniz. Avrupa Uzay Ajansı şöyle açıklıyor:

Herkes, yaklaşan bir polis sireninin sesinin artan perdesine ve araba geçip giderken bu ses perdesinin nasıl keskin bir şekilde azaldığına tanıklık etmiştir. Bu etki, ses dalgalarının dinleyiciye yaklaştıkça dinleyicinin kulağına birbirlerine yakınlaşarak ve kaynak uzaklaştıkça birbirlerinden uzaklaşarak ulaşmasının bir sonucudur.

Ses ve Işık

Bu etki, ilk olarak 19. yüzyılda Christian Andreas Doppler tarafından tanımlanmıştır ve "Doppler Etkisi" olarak adlandırılmıştır. Ayrıca ışık da dalga boyları olarak açığa çıktığından, bu dalga boyları ilişkili oldukları pozisyona ve objelere bağlı olarak genişleyebilir ve daralabilir. Bununla birlikte, Avrupa Uzay Ajansı'nın da belirttiği gibi, biz bunu günlük hayatta fark edemeyiz; çünkü ışık ses hızından yaklaşık bir milyon kat kadar daha hızlı bir şekilde yayılır.

Amerikalı gök bilimci Edwin Hubble (Hubble Uzay Teleskopu'na adını veren kişi), kırmızıya kaymayı tanımlayan ve bunu evrenin genişlemesi ile ilişkilendiren ilk kişidir. NASA'nın belirttiğine göre Hubble'ın 1929'da ortaya koyduğu çalışmalar, gözlemlediği neredeyse tüm galaksilerin bizden uzaklaştığını göstermektedir. NASA, şöyle anlatıyor:

Bu fenomen, galaksi spektrumlarının kırmızıya kayması olarak açığa çıkar. Bu kırmızıya kayma; soluk, muhtemelen daha uzaktaki galaksiler için daha belirgin olarak gözükmektedir. Dolayısıyla, Dünya'dan çok uzaktaki bir galaksi daha hızlı uzaklaşmaktadır.

Galaksiler Dünya'dan uzaklaşır; çünkü evrenin kendisi genişlemektedir. Galaksiler hareket halinde olduğundan, evren büyüdükçe bir kırmızıya kayma fenomeni meydana gelmektedir. Burada anlaşılması gereken kritik bir nokta, galaksilerin kendilerinin birbirinden uzaklaşması değil, galaksi kümelerinin birbirinden uzaklaşmasıdır. Aynı küme içerisinde yer alan Andromeda ile Samanyolu galaksileri birbiriyle 4.5 milyar yıl içinde çarpışacak şekilde yakınlaşırken, daha uzak galaksiler Samanyolu'ndan giderek uzaklaşmaktadır.

Kırmızıya kayma ve maviye kayma terimleri, radyo dalgaları, kızılötesi, ultraviyole, X ışınları ve gama ışınları dahil olmak üzere elektromanyetik spektrumun herhangi bir bölümü için geçerlidir. Dolayısıyla radyo dalgaları spektrumun ultraviyole kısmına kaydırılırsa, bu dalgaların maviye veya daha yüksek frekanslara kaydığı tanımı yapılır. Gama ışınlarının radyo dalgalarına kayması daha düşük frekansa geçiş veya kırmızıya kayma anlamına gelir.

Üç Çeşit Kırmızıya Kayma

Evrende en az üç çeşit kırmızıya kayma meydana gelir: evrenin genişlemesiyle,
galaksilerin birbirlerine göre hareketiyle,
bir galaksinin içindeki muazzam miktarda maddeden dolayı ışık kaydığında meydana gelen "kütleçekimsel kırmızıya kayma" ile.

Günümüzde, cisimler bizden uzaklaşıyorlarsa, onlardan gelen ışığın da Doppler Etkisi'nden ötürü kırmızıya kayabileceğini biliriz. Bu sebeple, galaksilerden gelen ışığın kırmızıya kaymasına bakarak, bu galaksilerin bizden uzaklaştığını ileri süreriz.

Ancak kırmızıya kayma, uzayın kendi genişlemesinden de kaynaklanabilir! Yani aslında uzay genişler, galaksiler uzay içerisinde hareket ederek bizden uzaklaşmazlar. İlk tür kırmızıya kayma Özel Görelilik Teorisi'nin bir özelliğidir ve uzaydaki cisimlerin hareketinden kaynaklanır. İkinci tür ise Genel Görelilik Teorisi'nin bir özelliğidir, uzayın genişlemesinden kaynaklanır.

Astronomi ile Astroloji Arasındaki Fark

Astronomi ile astroloji arasındaki fark baya büyüktür. Astronomi ve astroloji tarihsel olarak önceden bağlantılıyken, artık bir bilim dalı olmadığı için astrolojinin astronomiyle hiçbir ilişkisi olmadığı kabul ediliyor. Astronomi uzayda yer alan her türlü gök cisminin hareket, yapı ve evrimini inceleyen bir bilim dalıdır. Astroloji ise elbette bir bilim dalı değildir. İnsanların tamamen uydurarak gök cisimlerinin konumu ve hareketlerinden yola çıkarak insanoğlunun günlük yaşamı ve  geleceği hakkında tahminlerde bulunur.

Geçmişten Günümüze Astronomi

Mısır Astronomisi:

mısır’da gün ve gece saatlerini ölçmek için “güneş saati” ve “su saati” dediğimiz aletler kullanılıyordu. mısır matematiğinin seviyesi astronominin gelişimi konusunda çok fazla ilerleme olanağı sunamadığı için mısır astronomisi zaman ölçümü ve takvim ayarlaması gibi dünya işi konular üzerine çözüm üretebiliyordu. mısırlılar gündüz zamanı ölçmek için gnomon da denilen “güneş saati”, gün battıktan sonra ise zamanı ölçmek için “su saati” kullanırlardı. güneş saati yere dik şekilde yerleştirilen bir çubuğun önüne düşen gölge boyuna göre zamanı ölçerken, su saati tıpkı kum saati mantığıyla çalışıp akan damla ve damlanın aktığı yerde artan su seviyesine göre zamanın ne kadar ilerlediğini gösteriyordu.

Mezopotamya Astronomisi:

mezopotamya astronomisi, modern astronominin temellerinin atıldığı noktadır. mısırlılar gibi takvimler oluşturmanın ve zaman ölçüm aletlerinin (saatler) yanısıra tutulmaları da gözlemlemişler ama en önemlisi göğe baktıklarında ay ve güneş’in hareketlerine göre “aritmetik” bir model sunabilmişlerdir. burada dikkat edilmesi gereken nokta bu gözlemlerin “geometrik” veya “kinematik” yani “fiziksel” değil aritmetik seviyede olmasıdır. yani bunlar evrenin fiziksel ve geometrik yapısı üzerine bir yorum veya evrenin sistematik olarak incelenmesini içermiyor sadece konumdaki değişikliklerin sayısal ifadelerini içeriyordu.

özetle mısır ve ondan daha gelişmiş olan mezopotamya astronomisi temelinde “ancak yeryüzünden gözlenebilen cisimlerin” konum değişikliklerini o da “tekil” şekilde inceleyebiliyordu. bu cisimlerin birbirlerine göre konumlarını sorgulayan herhangi bir sistem içermiyor, geometri ve fizik de barındırmıyordu.

Antik Yunan Astronomisi:

matematik tarihi bize göstermiştir ki antik yunan’da sorgulama, problem çözme gibi kavramlar felsefenin yanında geometrik gösterimli matematikle de ilerlemiştir. bu miras yunan astronomisine de temel olmuş ve eski yunanlar astronomiyi geometri ile temellendirmiş hatta kinematik yani fizik yorumu getirerek evreni ilk defa sistematik olarak ele almışlardır. antik yunan devrinin evren anlayışında tıpkı matematik anlayışlarındaki gibi “ilahi bir düzen” ve “insan merkezli hayat” anlayışının izleri vardır. gök cisimleri dünya dahil küre şeklindedir çünkü küre en mükemmel şekildir. dünya yani yer evrenin merkezindedir ve hareket etmez. gezegen konumları ve hareketlerinde harmonik bir uyum söz konusudur. diğer gezegenler merkür, venüs, mars, jüpiter ile ay, güneş ve yıldızlar dünyanın etrafında dönmektedir. bu gök cisimlerinin yörüngeleri daireseldir. çünkü daire etrafında dolanan bir gezegen, dairenin merkezindeki dünyaya her noktadan eşit mesafededir. ismini belirttiğimiz gezegenlerin dünyadan gözlemlenebildikleri için antik devirlerden beri yaşayan tüm medeniyetler tarafından bilindiklerini de ekleyelim. antik yunan devrinin astronomik evren modellerini örneklerle incelersek:

m.ö. 550-540’lı yıllarda anaksimandros güneşin uzaklığının dünyanın çapının 27 katı olduğunu, ayın uzaklığının da dünya çapının 19 katı olduğunu söylemekteydi. anaksimandros’un 27 olarak bulduğu değerin gerçekte yaklaşık 11.500, 19 olarak bulduğu değerin ise yaklaşık 30 olduğunu söyleyelim. o yıllara göre ay mesafesinin algısı çok başarılı sayılabilirken güneşin boyut ve mesafe algısının fazlaca hatalı ve daha çok uzun zaman kolay kolay değişmeyeceğini de ekleyelim.

İslam Dünyasında Astronomi:

orta çağ’da islam dünyasının astronomiye en büyük katkısı rasathanelerdir. bilhassa dönemin hem siyasi hem dini otoritesi olan abbasi halifeleri harun reşid ve memun’un ve türkistan-horasan bölgesindeki diğer hükümdarların bu rasathanelerin kurulması ve desteklenmesindeki gerek maddi gerek bilimsel destekleri bu dönemlerden ibn sina, farabi, ömer hayyam, nasirüddin tusi gibi birçok önemli bilim insanının tarihe geçmesini sağlamıştır.

doğu roma’dan antik yunan yazmalarını elde eden ve bunları çevirerek büyük bir mirası eline geçiren doğulu ve endülüslü müslüman astronomlar, daha önce hint ve antik yunan devrinde yapılan dünyanın çevresinin ölçümlerini gerçekleştirdiler, yeni gözlem araçları ve teknikleri geliştirdiler ve mesafeler için gerekli açı ölçümlerinde trigonometrik fonksiyonları kullandılar. batlamyus’un matematiksel aristoteles’in de fiziksel tabanlı evren modelleri bu astronomlarda da fikir ayrımlarına yol açıyordu.

örneğin 1030 yılında biruni, gazneli mahmut’un oğlu mesud için hazırladığı el-kanun el-mesudi’de astronomik ölçümler için trigonometrik tablolar vermesinin yanısıra eksen eğikliğini 23 derece 35 dakika hesaplayarak almagest’te bu değeri 23 derece 51 dakika hesaplayan batlamyus’tan daha hassas sonuç vermiştir.

1201-1274 yılları arasında yaşamış nasirüddin tusi, batlamyus’un matematiksel evren modelini eleştirenler arasında yer alıp onu aristoteles fiziğine aykırı bulmaktaydı. ancak aristoteles’in evren modeli de gezegenlerin ve güneşin dünyaya yaklaşıp uzaklaşmasını açıklayamadığı için tusi, yine dünyayı merkeze alan ama “görüntüyü daha da kurtaracak bir yöntem olan” tusi çiftini tarihe kazandırmıştır. bu modelde küçük bir daire kendinden daha büyük olan dairenin içinde dönmektedir. büyük olan dairenin çapı küçük olanın 2 katıdır. bu dönüş öyle olmaktadır ki küçük daire üzerinde bulunan bir nokta daima büyük dairenin merkez çizgisi üzerinde yani çapı boyunca doğrusal hareket yapmaktadır. işte tusi’nin modelinde buradaki nokta ay, noktanın üzerinde yer aldığı küçük daire ise ay’ın küresel yörüngesidir. tusi bu modeliyle hem aristoteles modelinde yer almayan yakınlaşma ve uzaklaşmaları hem de batlamyus modelinde yer almayan dünyanın merkezde olduğu evren modelini tek bir sistem içinde göstermeye çalışmıştır. söylemek gerekir ki tusi’nin bu yaklaşımı kopernik’e de ilham olmuştur.

Ünlü 10 Astronom (Gök Bilimci)

Claudius Ptolemy 
Tycho Brahe 
Galileo Gelilei 
Johannes Kepler 
Willian Herschel  
Pierre-Simon laplace 
Sir Arthur Eddington  
Edwin Hubble 

Gerard Kupier 

Carl Sagan