35) Satürn'ün Hikayesi

İki sene önce yazın çektiğim Satürn fotografı ile geçtiğimiz yaz (15.07.2013 tarihinde) çektiğim Satürn fotografının bir kıyaslamasını yaptım (35.1). Hem hava koşullarının daha uygun olması, hem de sanıyorum teleskopun takip mekanizmasını bu sene daha iyi kurabildiğim için daha net bir görüntü elde ettim.

35.1. Bir sene arayla çektiğim Satürn fotografları.

Fotograflarda Satürn'ün halkasının yüzeyi yeni fotografta daha az görülüyor. Yeni fotografta halka yüzeyi neredeyse bir çizgi gibi gözüküyor. Oysa geçen sene çektiğim fotografta halka gezegenin kutuplarına kadar uzanıyor. Muhtemelen geçen sene fotografı çektiğim sırada Satürn Dünya'nın dönüş ekseni ile daha büyük bir açı yapıyordu. Benden önce de birçok kişi bu tür gözlemler yapmışlardı ama asıl merak ettiğim şey ilk gözlemcilerin bu durum ile nasıl yüzleştikleriydi.

35.2. Galileo Galilei'nin 1616 tarihli Satürn çizimi [1].

Satürn, ilk kez Galileo Galilei tarafından gökcisimlerinin kusursuz küreler olduğuna inanılan bir zamanda gözlemlenmişti. Kendinizi Galileo'nun yerine koysanıza, teleskopunuzun başına her geçtiğinizde yeni ve sıradışı bir şey keşfediyorsunuz! Ay'a baktığınızda kusursuz kristal bir küre görmek yerine dağlar, vadiler, kraterler keşfediyorsunuz. Güneş'e baktığınızda Güneş'in üzerinde karanlık lekeler görüyorsunuz. Teleskopunuzu yıldız takımlarına çevirdiğinizde çıplak gözle görünenden çok daha fazla yıldızı görebildiğinizi fark ediyorsunuz. Jüpiter'e baktığınızda onun da etrafında dönen uyduları olduğunu görüyorsunuz. Satürn'e baktığınızda ise diğer tüm gökcisimlerinden daha farklı, daha tuhaf bir objeyle karşılaşıyorsunuz. Diğer tüm gökcisimleri yalın küreler gibi gözükürlerken Satürn'ün etrafında tuhaf bir şekil olduğunu görüyorsunuz (35.2).

Galileo çok önemli bir keşifte bulunduğunu anlamıştı. Keşfi ilk yapanın kendisi olduğunu belgelemek için ünlü Alman astronom Kepler'e ve Roma'da bulunan Collegio Romano'nun Cizvit alimlerine şifreli bir mektup gönderdi. Bu mesajda "en uzaktaki gezegenin üçlü bir şekli olduğunu gözlemledim" diyordu. Satürn'ün bir halkası olabileceği aklının ucundan bile geçmemişti [2]. Galileo'nun kullandığı teleskopların bir içbükey oküler lensi ve bir dışbükey objektif lensi vardı. En iyi teleskopu otuz kat büyütme gücüne sahipti ve bu yetersiz teçhizat ile Galileo'nun Satürn'ün gerçek şeklini görmesi aslında mümkün değildi (35.3).

35.3. Satürn'ün ilk teleskoplarla gözlemlenen bazı fazları [2].

 

İlk teleskoplarla yapılan gözlemler birçok gözlemci tarafından şüpheli bulunuyordu. Kepler, iki dışbükey lens kullanarak görüş alanını büyütmüştü fakat bu bile açısal ve kromatik gözlem sorunlarının önüne geçmeye yetmiyordu. Teleskopun insan gözünü yanılttığını savunanlar çıkmıştı. Çıplak göze tek görünen yıldızların teleskopla çift gözükmesi veya Venüs'ün Güneş'in önünde bulunduğu dönemlerde teleskopla bakan birine hilal şeklinde gözükürken çıplak gözle bu farkın algılanamaması bazı teleskop karşıtı astronomlar tarafından eleştiriliyordu. Teleskopun bir tek gözlemde bile yanıltıcı bir sonuç veriyor olması demek, diğer tüm gözlemlerin de geçerliliğini kaybetmesi anlamına gelebilirdi [3].

35.4. Satürn'ün fazlarını açıklayan bir çizim [2].



Lehistan-Litvanya Birliği'nde yaşamış Gdansk şehrinin belediye başkanı olan Johannes Hevelius aynı zamanda bir bilim adamıydı. "Satürn'ün Gerçek Görünümü Üzerine" adlı eserinde Satürn'ün tuhaf görünümüne bir açıklama getiriyordu.  Hevelius'a göre Satürn'ün elipsoit bir biçimi vardı ve kutup yüzeylerinden iki tane hilale bağlıydı. Satürn, Güneş'in etrafında yaptığı yolculuğu boyunca otuz senelik bir döngü içinde kendi merkezinin dışında olan bir noktanın etrafında yuvarlanıyordu. Böylece Satürn'ün teleskopla gözlemlenen tüm tuhaf şekilleri açıklanabiliyordu [4]. Aynı dönemlerde diğer astronomlar da Satürn'ün Güneş'in etrafında yaptığı yolculuğa ve Dünya'nın konumuna bağlı olarak farklı fazların görünümleri üzerine araştırmalarına devam ediyorlardı (35.4).

 35.5. Systema Saturnia'da bulunan Satürn tasviri [5].

Satürn, 1656'nın ilk günlerinde uzantıları olmadan görülüyordu. Tam da o günlerde Christiaan Huygens, yedi metre uzunluğunda ve altmış milimetre açıklık çapına sahip bir teleskop yapmıştı. Bu teleskop sac demirden imal edilmişti. İki adet dışbükey lense sahipti ve görüntüyü yüz kat büyütüyordu. Aynı senenin Ekim ayında Satürn'ün halkası yeniden gözüktü. Huygens, bu teleskopla yaptığı gözlemler sonucunda Satürn'ün gövdesine hiçbir noktada temas etmeyen, katı ve sürekli bir halkaya sahip olduğu tezini öne sürdü (35.5). Huygens, ayrıca Mart ayında Satürn'ün uydusu Titan'ı da gözlemlemeyi başaran ilk kişi olmuştu [4,5].

 

 

 35.6. Cassini uzay sondası ile çekilmiş bir fotograf [6].

 

Uzaya gönderilen ve veri toplamaya yarayan robotik uzay araçlarının yardımı ile artık Satürn'ün halkasının sürekli bir cisim olmadığı, halkanın, boyutları mikrometreden metrelere kadar değişen kaya ve buzlaşmış su parçacıklarından oluştuğu biliniyor. Satürn günümüzde hala insanlığı şaşırtmaya devam ediyor. Cassini uzay sondası tarafından çekilen bu fotoğrafta Satürn'ün bir başka eşsiz özelliği olan Altıgen (Heksagon)  kutup jeti görülüyor (35.6).

 

35.7. Laboratuvar ortamında elde edilen Heksagon [7].

 

İlk defa 1988 yılında Voyager uzay aracı ile görüntülenen bu kutup jeti birkaç sene önce laboratuvar ortamında modellendi (35.7). Satürn'ün atmosferinde gerçekleşen akımların barotropik kararsızlığının bir dengeye ulaşmasının sonucu olarak bu şeklin oluştuğu anlaşıldı [7]. Satürn'ün halkası ve kutup jeti kainatın uzun ve kaotik hikayesinin içinde rastgele meydana gelen düzenli fiziksel fenomenlere birer örnek olarak verilebilir.

KAYNAKÇA

[1] Galilei, G., Opere, vol. XII, p. 276.

[2] Huygens, C., Oeuvres Complètes de Christiaan Huygens (1888), The Hague: Martinus Nijhoff, 1925.

[3] Brown, H.I., "Galileo on the Telescope and the Eye", Journal of the History of Ideas, Vol. 46, No. 4, pp. 487-501, 1985.

[4] Shapely, D., "Pre-Huygenian observations of Saturn's ring", Isis, Vol. 40, No. 1, pp. 12-17, 1949.

[5] Chapman, A., "Christian Huygens (1629-1695): astronomer and mechanician", Endeavour, Vol. 19, No. 4, pp. 140-145, 1995.

[6] PIA17141: Saturn's Polar Jet, NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute, 2013-12-16.

[7] Aguiar, A.C.B., Read, P.L., Wordsworth, R.D., Salter, T., Yamazaki, Y.H., "A laboratory model of Saturn's North Polar Hexagon", Icarus, 206, pp. 755-763, 2010.

32) Astronomi Kulüpleri

Astronomi, şehir merkezlerinde yaşayan kimseler için zaman ayırması güç bir uğraştır. Ancak, kulüpler aracılığı ile bir araya gelen kimseler hem enstrüman, hem lojistik, hem de bilgi paylaşımı sorunlarının üstesinden gelebilirler. Birlikten kuvvet doğar.

Bu konuyla ilgili olarak The Astronomical League adında ABD'de faaliyet gösteren bir oluşumdan bahsetmek istiyorum (32.1.). Bünyesinde ABD'nin çeşitli eyaletlerinde faaliyet gösteren astronomi kulüplerini toplayan bir kuruluş. Nihai hedefi, başta amatör astronomiye olmak üzere toplumda astronomi bilimine ilgi uyandırmak. Amerika'da bulunan yerel astronomi kulüpleri bu oluşumun bir parçası olarak bu ortak ülkü için çalışmalarına devam ediyorlar. Bu organizasyonun çatısı altında astronomiye ilgi duyan kişilerin nasıl bir yol izlemeleri gerektiği konusunda yönlendirmede bulunuluyor ve astronomi bilimi ve felsefesi konusunda toplumsal boyutta sürekli bir gelişim sağlanmış oluyor.

32.1. Astronomical League amblemi.

 

Amatör gözlemcilerin kendilerini geliştirebilmeleri için teçhizata göre kulüpler (clubs by equipment needed) ve tecrübeye göre kulüpler (clubs by experience level) olarak iki farklı kulüp yapısına yönlendirmede bulunuluyor. Teçhizata göre sınıflandırılmış kulüplerde sahip olduğunuz dürbün, teleskop ve fotoğraf makinesine göre gözlem yapmanız, fotoğraf çekmeniz veya video kaydetmeniz bekleniyor. Tecrübeye göre sınıflandırılmış gözlemler ise yapılacak olan çalışmanın zorluğuna göre değişiyor. Başlangıç seviyesinde bir astronom için Ay'ın üzerindeki kraterleri gözlemlemesi görev olarak verilirken, ileri seviyedeki bir astronom için gözlemlenmesi zor olan bulutsuların fotoğraflarını çekmesi bekleniyor.

32.2. Galileo Galilei tarafından resmedilen Ay.

 

Astronomical League bünyesinde bulunan birçok çalışma grubundan biri de Galileo Programı. Bu programı tamamlamak isteyenlerin Galileo Galilei'nin (1564 - 1642) hayattayken yaptığı gözlemleri onun kullandığı enstrümanlara benzer enstrümanları kullanarak tekrarlaması bekleniyor. Örneğin, amatör bir gözlemcinin Ay'ın mükemmel bir küre olmadığını ve üzerinde dağların ve tepelerin bulunduğunu tıpkı Galileo'nun hayattayken yaptığı gibi bir teleskop yardımı ile gözlemleyerek ve karakalem çizimini yaparak ispat etmesi bekleniyor (32.2.). Yapılan çalışmayı ispat eden belgeler daha sonrasında programı yürüten komiteye gönderiliyor. Programın içeriğinde bulunan bütün görevler tamamlandığında ise gözlemciye programı tamamladığına dair resmi bir sertifika ve ödül olarak da tamamlanan programın amblemini taşıyan küçük bir rozet hediye ediliyor (32.3.). Galileo Programına benzer bir biçimde astronomi bilimine katkıda bulunmuş kişilerin yaptıkları çalışmaların tekrarlandığı birçok farklı program bulunuyor. Böylece gökyüzü gözlemcisi hem o tarihte kullanılan enstrümanları, hem de dönemin bilgi seviyesi ve inançları hakkında bilgi sahibi olmuş oluyor.

32.3. Herschel II programını tamamlayanlara verilen rozet.

Takip edilen bu çalışma programları sayesinde amatör astronom profesyonel astronomi gözlemleri gerçekleştirme konusunda ilerleme kaydediyor, astronomi ile sıkı bir ilişkisi olan tarih ve felsefe konularında derinlemesine bilgi ediniyor.

Ülkemizde astronomi kulüpleri genel olarak üniversitelerin bünyelerinde bulunuyor. Bildiğim kadarıyla hepsinin bağlı bulunduğu ortak bir kurum da mevcut değil. Şimdilik gözlem yapmaya fırsat bulduğumda hedeflerimi The Astronomical League içeriğinde bulunan programlardan seçiyorum. Dilerim bir gün ülkemizde bu tip çalışmalara yön veren bir organizasyon yapısına sahip oluruz.

Son olarak bence en mühim konu, astronomi bilimine duyulan ilgiyi bir başka disiplin ile birleştirmek. Farklı alanlarda çalışma yapan kimselerin astronomi biliminin çatısı altında toplanması ve katkıda bulunabilmeleri böyle mümkün olabilir. Mikrobiyoloji ile ilgilenen bir kimse gökcisimlerinin atmosfere girdiklerinde geçirdikleri kimyasal süreçlerle ilgilenirken, akışkanlar mekaniği ile ilgili bir kimse gezegenlerin kütlelerine göre iklim değişiklikleri ile ilgilenebilir. Bir fizikçi ile bir antropolog Güneş'in doğuşunu beraber izleyebilirler; fakat bu sıradan doğa olayında farklı şeyler görüp birbirleriyle paylaşırlar. Böylece yeni bir bilginin doğmasına öncülük ederler.

23) Zodyak ve Burçlar

Her ne kadar bu yaz astronomiye daha çok zaman ayırabileceğimi düşündüysem de bu pek mümkün olmadı. Uzay gözlem günlüğünü yazısız bırakmamak için astronomi terminolojisine ait bazı kavramları burada anlatmak istiyordum. Bunun için Zodyak ile başlangıç yapmak sanırım uygun olacak. Çünkü Zodyak hem astronomi kökenli birçok mitin temelinde yatan bir kavram, hem de bugün gazetelerin astroloji köşelerinin temelini oluşturuyor.

Zodyak'ı anlayabilmek için daha önceki yazılarımda da yaptığım gibi önce antik çağların insanı gözüyle gökyüzüne bakmamız gerektiğini düşünüyorum. Yalnızca çıplak gözle görülebilen yedi gökcismini ve yıldıztakımlarını izlediğimizi düşünelim. Gece olduğunda gökyüzünü sınırsız sayıda yıldız kaplar. Bu gökcisimlerinden yalnızca beş gezegen, Güneş ve Ay diğer tüm gökcisimlerinden farklı hareket ederler. Gündüzleri ise Güneş ve Ay dışında diğer gökcisimlerini görmek genelde pek mümkün değildir. Fakat oldukça ilginç bir olay dikkatimizi çeker. Geceleri gökyüzünü kaplayan tüm yıldızlardan farklı hareket eden bu yedi gökcismi (wandering stars) aynı zamanda yaklaşık olarak aynı yolu takip ederler. Antik çağların insanına göre gökyüzündeki diğer tüm yıldızlardan (fixed stars) farklı hareket eden bu gökcisimleri Ay, Güneş, Merkür, Venüs, Mars, Jüpiter ve Satürn'dür. Şekil 23.1'de bu rotanın üzerinde görülen Uranüs ancak telekopun icadı ile keşfedilmiştir, fakat onun da aynı rotayı takip ediyor olmasının çok basit bir açıklaması vardır.

23.1. Güneş sistemine ait gökcisimlerinin gökyüzünde daima izledikleri yol - Zodyak.

Güneş sistemina ait olan tüm gökcisimleri yaklaşık olarak aynı düzlemin (Şekil 23.2'de x-y düzlemi) üzerinde hareket ederler. Çıplak göze görünen farklı harekete sahip yedi gökcisminin Zodyak üzerinde hareket ediyor olmaları bu düzlemin üzerinde bulunan Dünya'mızdan onlara bakıyor olmamızdan kaynaklanır.

23.2. Güneş sistemimizdeki gökcisimlerinin tek bir düzlem üzerinde hareket ettikleri varsayılabilir.

Güneş, tarih boyunca insan için en önemli gökcismi olmuştur. Karanlığı aydınlatmış, hastaları iyileştirmiş, ekinleri büyütmüştür. Dünya'nın kendi ekseni etrafında dönmesi Güneş'in Dünya'nın etrafında döndüğü yanılgısına sebep olmuştur. Bu sebeple Güneş'in de Zodyak'ı takip eden bir yörüngeye sahip olduğu sanılmıştır. Böylece varoluşun merkezinde Dünya, onun üstünde Ay ve diğer gezegenler ve Güneş yer almıştır. Fakat bu yedi kürenin de üzerinde gökkubbe, yani konumları değişmeyen yıldızları taşıyan küre yer alır. Güneş Dünya'nın etrafında döndükçe bazı yıldızları perdeler, onların bir süre görünememesine sebep olur.

Gökyüzünde son derece düzensiz duran yıldızların bir anlamı olmalıydı. Güneş her gün doğup batıyordu, fakat bu hareket gökküre üzerinde bulunan yıldızlara göre oldukça yavaş kalıyordu. Oysa mesela Ay, Zodyak üzerinde Güneş'e göre çok daha hızlı hareket ediyordu. Güneş'in Zodyak üzerinde aynı konuma gelmesi bir sene sürerken, Ay Zodyak üzerinde bir senede tam on iki tur atıyordu.

Zodyak üzerinde Ay tam bir tur atarken Güneş de Zodyak üzerinde takip ettiği yolu yavaşça takip eder. Güneş'in Zodyak üzerinde bir ayda ilerlediği mesafe boyunca perdelediği yıldızlardan antik çağın insanları takımyıldızlar oluşturdular ve onlara özel anlamlar yüklediler (23.3). Böylece on iki burç ortaya çıktı. Astroloji uğraşı varlığını işte bu astronomi olayına borçludur.

23.3. Güneş bir aylık süre boyunca aslan takımyıldızının perdeliyor.

Yer-merkezli (geocentric) evren modeli Galileo Galilei'nin gözlemleri ile son bulmuştur. Edmund Halley ise gökkubbe üzerinde bulunan sabit yıldızların aslında sabit olmadıklarını paralaks yöntemi ile göstermiştir. Bu da aslında bu yıldızların hepsinin tek bir küre üzerinde Dünya'ya eşit uzaklıkta bulunmadıklarını, yıldızların farklı uzaklıklarda bulunduklarını göstermiştir. Buna göre takımyıldızlar aslında takım bile değillerdir!

23.4. Andreas Cellarius tarafından 1660 yılında resmedilen yer-merkezli evren.

Antik çağların kabul gören bilgisi günümüzde yerle bir olmuştur. Fakat bu elbette binlerce yıldır aktarılan bilgileri yok saymayı da gerektirmiyor. İçinde yaşadığımız düzeni anlayabilmek, tarih boyunca çeşitli kültürlerden aktarılan bilgileri doğru bir biçimde anlamlandırabilmek için geçmişin bilgilerine de ihtiyacımız oluyor.

Artık Andreas Cellarius'un 1660'ta yaptığı eseri bana daha anlamlı geliyor (23.4). Umarım sizler de keyfini çıkarırsınız.



7) Yer Merkezli Evren Modeli

İnsan ömrü boyunca yıldızların konumları ve hareketleri değişmez gözükürler. Dünya kendi ekseni etrafında döndüğü için tüm gökcisimleri de Dünya'nın etrafında dönüyor gibi algılanır. Serbest bırakılan tüm objeler de yere düştüğü için antik çağlardan beri evrenin merkezinin Dünya olduğuna inanılırdı. Ne zaman ki Nicolaus Copernicus (1473-1543) Gökcisimlerinin Döngüsü Üzerine kitabında Güneş'in evrenin merkezinde olduğunu öne sürdü. O tarihten itibaren evren hakkında bildiğimiz her şeyin yalanlar üzerine kurulu olduğunu anladık. Teleskopun 17. yüzyılın başında icadı ve uzay gözlemlerinde kullanılmaya başlamasından sonra evrendeki yerimizi ve gökcisimlerini öğrenmeye başladık.

Bu konuya ilgi göstereceğini bildiğim birkaç arkadaşımı gece gökyüzüne bakmak üzere davet ettim. Öncesinde yemek yemek üzere dışarı çıktık. Gece yarısına doğru teleskopu alıp dışarı çıktığımızda Ay görünürde yoktu. Daha geç bir saatte çıkacağını tahmin ederek hemen Google Skymap'i açtım. Ne yazık ki Ay hiç beklemediğim bir konumdaydı! Daha önce de yaptığım bir acemiliği tekrarlamıştım. Ay çoktan doğmuş ve batmıştı. Bu ihtimali düşünememiş olduğuma kızdım.

Aksilikler bununla da bitmedi. Teleskopun konum ayarları ile ne kadar uğraştıysam da bir türlü doğru yapamıyordum. Hizalama işlemini bitirdikten sonra emin olmak için Jüpiter'e yönelmesini istediğimde hiç alakası olmayan bir yöne dönüyordu. Sonunda pes ettim ve teleskopun bilgisayarını kullanmamaya karar verdim. Arkadaşlarımla bir yandan uzay gözlemi üzerine sohbet ettik bir yandan da teleskopla rastgele gökyüzüne baktık.

Teleskopla yıldızlara baktığınızda gökkürenin çok daha hızlı hareket ettiğini fark edersiniz. Gece boyunca Kuzey Yıldızını takip ederseniz onun sabit durduğunu, diğer tüm yıldızların ise onun etrafında döndüğünü fark edersiniz. Bunun sebebini anlayabilmek için tüm yıldızların bir kürenin iç duvarına yapıştırıldığını düşünün. Kendinizi de bu kürenin tam merkezine yerleştirin. Kutup Yıldızı işte bu kürenin dönüş ekseninin ucundaki yıldızdır (7.1). Bu küreyi döndürdüğünüzde dönüş ekseninin küreyi kestiği noktada bulunan yıldız sabit duruyor gibi gözükür. Yerleştirdiğiniz diğer tüm yıldızlar ise bu yıldızın etrafında dönüyor gibi gözükürler.

7.1. Gökkubbe üzerinde Kutup Yıldızı.

Aslında böyle bir anlatım yolunu seçerek yüzlerce yıl kabul görmüş olan yer merkezli (geocentric) uzay modeline göre Kutup yıldızını anlatmış oldum. Yer merkezli modele göre Dünya merkezdedir ve diğer tüm gökcisimleri ise Dünya'nın etrafında dönmektedir. Çıplak gözle görülebilen yedi gökcisminin (Ay, Güneş, Merkür, Venüs, Mars, Jüpiter, Satürn) dışında diğer tüm yıldızların aynı gökkubbe üzerinde, Dünya'ya eşit uzaklıkta bulundukları kabul edilirdi. Bu yedi gökcisminin farklı kabul edilmesinin sebebi ise onların diğer tüm gökcisimlerinden farklı hareket ediyor olmalarıydı. Böylece neredeyse gökyüzündeki tüm yıldızların hareketi bir küre ile açıklanabiliyordu. 

Arkadaşlarıma biraz Jüpiter'i gösterdim. Gördükleri manzara karşısında oldukça etkilendiler. Bir süre Jüpiter'in bulutlarını inceledik. Onlara Jüpiter dönüyormuş gibi geldi. Oysa Dünya'nın atmosferindeki türbülanstan dolayı görüntü her zaman olduğu gibi hafifçe dalgalanıyordu.