Astronomia nova (Yeni Astronomi)

Astronomia nova (İngilizce: New Astronomy, ) Astronom Johannes Kepler'in Mars'ın hareketleriyle ilgili on yıl süren araştırmalarının sonuçlarını içeren ve 1609'da yayınlanan kitabıdır.
Astronomi tarihinin en önemli kitaplarından biri olan Astronomia nova, günmerkezlilik için güçlü iddialar ortaya koyar ve gezegenlerin hareketi hakkında değerli bilgiler verir. Bu, gezegenlerin eliptik yörüngelerinin ilk ifadesini ve hareketlerinin kendi çevresinde dönen kürelerin aksine serbest yüzen cisimlerin hareketine dönüşmesini içeriyordu. Bilimsel Devrim'in en önemli eserlerinden biri olarak kabul edilmektedir.
Geçmiş deneyimler
Kepler'den önce, Nicolaus Copernicus 1543'te Dünya'nın ve diğer gezegenlerin Güneş'in yörüngesinde döndüğünü öne sürdü. Bu modelde güneş merkezde hareketsiz bulunuyordu. Dünya da dahil olmak üzere tüm gezegenler eşit uzaklıkta, tek tip hızda ve dairesel yörüngelerde güneşin çevresinde dönüyorlardı.
Kepler gezegensel hareket için fiziksel nedenler önerdi. Çalışmaları öncelikle akıl hocası Tycho Brahe'nin araştırmasına dayanmaktadır. İkisi de, işlerinde birbirlerine yakın olsalar da, çalkantılı bir ilişki yaşadılar. Yine de, 1601'de ölüm döşeğinde iken Brahe, Kepler'den "boşuna ölmediğinden" emin olmasını ve kendisinin Güneş Sistemi modelini geliştirmeye devam etmesini istedi. Kepler bunun yerine Tychonic sistemi, Ptolemaik sistemi ve Kopernik sistemini reddettiği Astronomia nova'yı yazacaktı. Bazı bilim adamları, Kepler'in Brahe'den hoşlanmamasının Tychonic sistemini reddetmesinde ve yeni bir sistem oluşturmasında rol oynamış olabileceğini düşünüyorlar.
1602'de Kepler, Mars'ın yörünge modelini belirlemek için çalışmaya başladı ve David Fabricius'u ilerlemelerinden haberdar etti. İnanılmasa da, 1604'ün başlarında Fabricius'a oval bir yörünge olasılığını önerdi. Aynı yıl Kepler, Mars'ın eliptik yörüngesini keşfetmesiyle yanıt verdi. Astronomia nova için el yazmalarını Eylül 1607'de tamamlandı ve Ağustos 1609'da basıldı.
Yapı ve özet
İngilizce'de, çalışmasının tam adı, New Astronomy, Based upon Causes, or Celestial Physics, Treated by Means of Commentaries on the Motions of the Star Mars, from the Observations of Tycho Brahe, Gent. (Tycho Brahe, Gent'in Gözlemlerinden Mars Yıldızının Hareketleri Üzerine Yorumlar Aracılığıyla İşlenen Sebeplere Dayalı Yeni Astronomi) olarak geçer. 650'den fazla sayfa boyunca Kepler, keşiflerini adım adım anlatır.
Astronomia nova'nın girişindeki kutsal metin tartışması, Kepler'in on yedinci yüzyıldaki çalışmaları arasında en yaygın biçimde ilgi gören bölümüydü. Giriş, Kepler'in araştırması sırasında attığı dört adımı özetlemektedir.
İlk adım, Güneş'in yakınındaki herhangi bir hayali noktanın (Kopernik sisteminde olduğu gibi) değil, Güneş'in kendisinin, gezegenlerin eksantriklerinin tüm düzlemlerinin kesiştiği nokta veya gezegenlerin yörüngelerinin merkezi olduğu iddiasıdır.
İkinci adım, Kepler'in Güneş'i diğer gezegenlerin merkezi ve hareket ettiricisi olarak yerleştirmesinden oluşur. Bu adım aynı zamanda Kepler'in, kutsal kitaba dayalı itirazlar da dahil olmak üzere, Güneş'i evrenin merkezine yerleştirmeye yönelik itirazlara verdiği yanıtı da içerir. Kutsal yazılara yanıt olarak, bunun fiziksel dogma iddiasında bulunma anlamına gelmediğini ve içeriğin ruhsal olarak alınması gerektiğini savunuyor.
Üçüncü adımda, Brahe'nin kuyruklu yıldızlara dayanan, gezegenlerin küreler üzerinde dönmediğine dair kanıtını kullanarak, Güneş'in tüm gezegenlerin hareketinin kaynağı olduğunu öne sürer.
Dördüncü adım, gezegenlerin yörüngesini bir daire değil, bir oval olarak tanımlar.
Astronomia nova başlarken, Kepler Tychonic, Ptolemaic ve Copernican sistemlerinin sadece gözlemlere dayanarak ayırt edilemez olduğunu gösterir. Üç model, kısa vadede gezegenler için aynı konumları tahmin ediyor, ancak tarihsel gözlemlerden ayrılıyorlar ve gelecekteki gezegen konumlarını küçük, ancak kesinlikle ölçülebilir bir miktarda tahmin etme yolunda başarısız oluyorlar. Kepler burada, eğer Dünya yörüngesinin merkezinde hareketsiz kalıyorsa, Mars'ın Dünya'ya göre hareketinin ünlü diyagramını tanıtıyor. Diyagram, Mars'ın yörüngesinin tamamen kusurlu olacağını ve asla aynı yolu takip etmeyeceğini gösteriyor.
Kepler tüm çalışmalarını kitap boyunca uzun uzadıya anlatır. On altıncı bölümde bu uzunluğa değinir:Bu meşakkatli hesap yönteminden sıkıldıysanız, çok büyük bir zaman kaybıyla en az yetmiş tekrar yapmak zorunda kalan bana acıyın. Kepler, çok önemli bir şekilde, gezegenlerin yörüngelerinin merkezi etrafında tek tip bir hızla hareket ettikleri varsayımını da sorguluyor. Güneş'in "ortalama" konumu yerine, Güneş'in gökyüzündeki gerçek konumuna dayalı kritik ölçümler ile hesaplama yapmanın, modellere önemli derecede bir belirsizlik enjekte ettiğini ve daha fazla araştırma yapmaya yol açtığını buldu. Gezegenlerin tek tip bir hızda değil, Güneş'ten uzaklıklarına göre farklı hızlarda hareket ettiği fikri tamamen devrim niteliğindeydi ve onun ikinci yasası olacaktı. Kepler, ikinci yasasın hesaplamalarında, "sanki bir mucize gibi" birbirlerini yok eden birden fazla matematiksel hata yapmıştı.
Bu ikinci yasa göz önüne alındığında, 33. Bölümde Güneş'in gezegenleri hareket ettiren motor olduğunu ileri sürer. Gezegenlerin hareketini tanımlarken, Güneş'in, yaydığı ışığa benzer fiziksel bir güç yayarak gezegenleri ittiğini iddia eder. Ayrıca, her gezegenin kendi içinde, onun uzaya savrulup gitmesini önleyen ve Güneş'e doğru çeken ikinci bir kuvvet olduğunu söyler.
Kepler daha sonra, eliptik olduğunu belirlediği gezegen yörüngelerinin gerçek şeklini bulmaya çalışır. Mars'ın yörüngesini bir daire olarak tanımlamaya yönelik ilk hesaplamaları, sadece sekiz dakikalık bir yay ile sapmıştı, ve bu tutarsızlığı çözmek altı yılını almıştı. Veriler, tahmini olarak hesaplanan dairenin içinde simetrik bir yumurta şeklinde kavis oluşturuyor gibiydi. Önce bir yumurta şeklini test etti, ardından çapı sarkaç gibi salınan bir yörünge teorisi geliştirdi. Sonunda, 1605'in başlarında, daha önceki gök bilimcilerin gözden kaçıramayacakları kadar basit bir çözüm olduğunu varsaydığı bir elipsi geometrik olarak test etti. İronik olarak, bu çözümü trigonometrik olarak aylar önce zaten elde ettiğini şöyle aktarır:[Orijinal denklemi] bir kenara bıraktım ve bunun oldukça farklı bir hipotez olduğuna inanarak elipslere geri döndüm, oysa bir sonraki bölümde kanıtlayacağım gibi ikisi de aynıdır... Ah, ne aptal bir kuşmuşum!
Kepler yasaları
Astronomia nova, bugün Kepler'in gezegensel hareket yasaları olarak bilinen üç ilkeden ilk ikisinin keşfini ortaya koyar:
Gezegensel hareketler bir çember şeklinde değil, bir elips şeklindedir ve Güneş yörüngenin merkezinde değil, odak noktalarından birindedir.
Gezegenin hızının iki konum arasındaki süreye ve bu konumlar arasında yörüngede süpürülen alanla orantılı olması.
Kepler "ikinci yasayı" birinciden önce keşfetti. İkinci yasasını iki farklı biçimde sunar: Bölüm 32'de gezegenin hızının Güneş'e olan uzaklığına göre ters orantılı olarak değiştiğini ve bu nedenle tüm uzaklık ölçülerini toplayarak veya yörünge yayı boyunca geçen alana bakarak gezegenin konumundaki değişiklikleri ölçebileceğini belirtir. Bu onun sözde "mesafe yasası"dır. Bölüm 59'da, Güneş'ten bir gezegene uzanan bir yarıçapın eşit zamanlarda eşit alanları süpürdüğünü belirtir. Bu da onun sözde "alan yasası"dır.
Bununla birlikte, Kepler'in "alan-zaman ilkesi", gezegen konumlarının kolayca hesaplanmasını sağlamadı. Kepler yörüngeyi rastgele sayıda parçaya bölebilir, bunların her biri için gezegenin konumunu hesaplayabilir ve ardından tüm soruları bir tabloya yönlendirebilir, ancak gezegenin hızı sürekli değiştiği için gezegenin her bir andaki konumunu belirleyememiştir. "Kepler problemi" olarak adlandırılan bu paradoks, kalkülüsün gelişmesine yol açtı.
Astronomia nova'nın yayınlanmasından on yıl kadar sonra, Kepler 1619'da "üçüncü yasasını" keşfettiği Harmonices Mundi (Dünyanın Ahenkleri) adlı kitabını yayınladı. Bir gezegenin yörüngesel periyodunun karesinin, dolandığı elipsin ana eksen uzunluğunun küpü ile doğru orantılı olduğunu buldu.
Kepler'in yerçekimi bilgisi
Kepler, hareketli bir dünya hakkındaki giriş tartışmasında, Aristoteles fiziğine göre, tüm ağır cisimlerin doğal olarak hareket ettiği yer olan evrenin merkezinden uzaklaşırsa, Dünya'nın parçalarını nasıl bir arada tutabileceği sorusunu ele alır. Kepler, Newton tarafından bilinen manyetizmaya benzer çekici bir kuvvet fikrini geliştirdi. Yerçekimi, benzer bedenler arasında birleşme veya bir araya gelme yolunda karşılıklı maddesel bir eğilimdir; böylece dünya bir taşı, taşın dünyayı aramasından çok daha fazla çeker. (Manyetik çekim de bu türe başka bir örnektir)... Dünyanın herhangi bir yerinde, üçüncü bir benzer cismin etki alanı dışında iki taş yan yana konulsa, bu taşlar, iki manyetik nesne gibi, arada bir yerde bir araya gelirler ve her biri diğerine ötekinin kütlesi [mol] oranında bir boşlukla yaklaşır... Zira, dünyanın çekim gücünün aya ve çok daha ötesine uzanması çok daha muhtemel ise buna göre, herhangi bir ölçüde karasal maddeden oluşan hiçbir şey, yükseklere taşındığında bile, asla bu güçlü çekim gücünün kavrayışından kaçamaz. Kepler, Ay'ın gelgitler üzerindeki yerçekimi etkisini şu şekilde tartışır:Ayın çekici özellikli küresi yeryüzüne kadar uzanır ve suları hareketlendirir; ancak ay doruk boyunca hızla ilerlediğinden ve sular da onu gerektiği kadar hızlı izleyemediğinden, sıcak bölgede batıya doğru bir okyanus akışı meydana gelir. Ayın çekici gücü dünyaya kadar uzanıyorsa, daha büyük bir ihtimalle, dünyanın çekici gücünün de aya kadar ve hatta çok daha uzağa uzandığı sonucu çıkar; ve sonuç olarak, herhangi bir şekilde oluşturulmuş dünyevi bir maddeden oluşan hiçbir şey, ne kadar yüksekliğe fırlatılmış olursa olsun, bu çekici güçlerin oluşturduğu alanlardan asla kaçamaz. Kepler, bu çekimin karşılıklı olduğunu ve cisimlerin kütlesiyle orantılı olduğunu, ancak sınırlı bir menzile sahip olduğunu düşündü ve bu kuvvetin mesafeyle değişip değişmediğini veya nasıl değişebileceğini düşünmedi. Ayrıca, bu çekim yalnızca "benzer bedenler" - benzer nitelikteki bedenler, onun açıkça tanımlamadığı bir doğa - arasında etkili oldu. Kepler'in fikri Newton'un daha sonraki yerçekimi kavramından önemli ölçüde farklıydı ve " Evrensel yerçekimine doğru bir adım olmaktansa, güneş merkezli iddiada bir bölüm olarak daha iyi düşünülebilir".
Kepler kitabı Galileo'ya, Galileo, Dialogue Concerning the Two Chief World Systems (Kepler'in ölümünden iki yıl sonra, 1632'de yayınlandı) adlı kitabı üzerinde çalışırken gönderdi. Galileo, durgun halden Dünya'nın merkezine doğru düşen bir cismin yolunu belirlemeye çalışıyordu, ancak hesaplamada yarım daire biçimli bir yörünge kullanmıştı.
Anma

2009 Uluslararası Astronomi Yılı, bu eserin yayınlanmasının 400. yıldönümünü anıyor.