Dünyamızın da içinde bulunduğu kainatı, (gezegenler, güneş, ay, güneş sistemi, yıldızlar, kuyruklu yıldızlar, akan yıldızlar, asteroitler, galaksiler vb) konu alan ve bu cisimlerin yapılarını, bulundukları yerleri, hareket kanunlarını,meydana gelişlerini, zamanımıza kadar geçirdikleri değişiklikleri, gelecekte meydana gelebilecek olayları ortaya koymaya çalışan ilim. Astronomi genel olarak gök cisimlerinin hareketlerini incelerken 19. yüzyılda ortaya çıkan astrofizik, gök cisimlerinin fiziksel özellikleriyle ilgilenmektedir.
Astronominin tarihçesi: Gece ve gündüzün değişmesi, mevsimlerin birbirini takip etmesi, yıldızlı gecelerde gökyüzünün görünüşü, güneşin, ayın ve diğer gök cisimlerinin doğup batması, bazılarının bütün sene görülmesi gibi hususlar, tarih boyunca insanların dikkatini gökyüzüne çeken noktalar olmuştur. Hareketleri yıldızların genel hareketinden farklı olan gök cisimleri, gezegenler olarak sınıflandırılmış ve bu meyanda Merkür, Venüs, Mars, Jüpiter ve Satürn ilk keşfedilen gezegenler olmuşlardır. Bu arada Güneş ve Ay'ın gezegenlerin genel hareketlerini takip etmediği de tesbit edilmiştir.
Bilinen ilk astronomik gözlemler Babiller zamanında yapılmış, gece ve gündüzün 12 saate bölünmesi bu devirde gerçekleştirilmiştir. Mısırlılarda astronomi bilgisi daha ileriydi. Piramitler'in şuurlu ve kesin bir astronomik yönlendirme ile inşaası, günümüzde bile hayret edilecek bir tarzda yapılmış olmaları, eski Mısırlıların astronomi bilgisi hakkında genel bir fikir vermektedir.
Eski Yunan'da Thales ve Pythagoras gibi matematikçiler astronomi ile ilgilenmişlerdir. İskenderiye'de yaşayan Eratosthenes M.Ö. 3. yüzyılda dünyanın çevresini oldukça kesin bir şekilde hesaplamıştır. M.Ö. 2. yüzyılda yaşamış olan Hipparchus, ilk çağın tanınmış astronomlarından birisidir. İleri sürdüğü Güneş merkezli astronomik teori daha önce ortaya atılmış ise de, (Aristorchus teorisi) Hipparchus yıl ve ayın uzunluklarını da dikkate şayan bir hassaslıkla belirlemiş, oldukça hassas bir yıldız haritası ve kataloğu hazırlamıştır. Yaklaşık 850 yıldızın yerini ve tarifini vermiş, yıldızları parlaklıklarına göre sınıflandırmıştır. Bu sınıflandırma günümüzde bile kullanılmaktadır. Ayrıca, Ay'ın hareketinde Güneş'in çekiminden dolayı meydana gelen düzensizlikleri de tesbit etmiştir. Daha sonra M.S. 2. yüzyılda yaşayan Ptolemi Hipparchus'un tesbitine dayanarak bir kainat sistemi kurmuş ve bu Ptolemy (Batlemyus) Teorisi 1400 yıl geçerliliğini korumuştur.
Modern astronomiye yardımı bulunanlardan biri de Johannes Keppler (1571-1630)dir. Bulduğu, üç "Gezegensel Hareket Kanunu" aşağıdaki gibidir:
1. Gezegenler, odaklarının birinde güneş bulunan bir elips yörünge üzerinde hareket ederler.
2. Gezegenler, güneş etrafında hareket ederken, güneş ile gezegeni birleştiren doğru, eşit zamanlarda eşit sahalar tarar.
3. Gezegenlerin dönüş periyotlarının kareleri güneşe olan ortalama mesafelerinin (elipsin büyük eksenin yarı uzunluğu) küpleri ile orantılıdır.
Keppler, bu kanunları, deneme-yanılma metodu ile 20 yıl araştırmış olup, Newton 1687'de yerçekimi kanunlarını ortaya koyuncaya kadar mekanik bir temelden yoksun kalmışlardır. Jüpiter etrafında dönen kendi uydusu üzerinde Galileo tarafından 1610'da kendi yaptığı teleskopla gözlendiği halde, Kopernik'in kainat sistemi görüşü ancak 1627'de geçerlilik kazanmıştır.
Dünyanın hareketinin hassas bir biçimde incelenmesi, bir zaman ölçüsü sisteminin tesbit edilmesini mümkün kıldı. Güneşin uzaklığı yaklaşık olarak belirlendi ve dünyanın yörüngesinin çapı, trigonometrik esaslara dayanılarak bazı yıldızların uzaklıkları hesab edildi. Bu, yıldız sisteminin gerçek büyüklüğünün ve onun kainata nisbetle özel yerinin tasavvur edilmesine sebeb oldu. Alman astronom Johann Gottfried'in daha önce Fransız bilim adamı Le Verrier tarafından, teorik olarak söylenen, Neptün gezegeninin varlığının doğrudan doğruya gözlemle belirlenmesi, Galileo ve Newton mekaniğinin önemini bir kere daha ortaya koydu.
Dünyanın önemli şehirlerinde rasat istasyonları kuruldu ve idaresi meslekten yetişen kimselerin eline verildi. Meşhur Greenwich istasyonunun ilk idarecisi John Flamsteed (1646-1719) ve Paris'inki Jean de Cassini (1625-1712) olmuştur. Flamsteed'den sonra Greenwich'e Edmund Halley (1659-1742) gelmiş, kuyruklu yıldızların yörüngelerinin çok büyük, basık elipsler olduğunu göstermiştir. St. Helena'da, on yıllık bir çalışma ile, ilk defa güney yarımküresinin yıldızlarının haritasını yapmıştır. Halley'in uzun basık yörüngesi, gök cisimlerinin eş merkezli daire yörüngeler çizdiği teorisini de yıkmıştır.
Samanyolu'nun dikkatle incelenmesi neticesinde William Herschel (1732-1822) yıldızların yeni bir dağılışını tesbit etti. 1918'de Harlow Shapley yıldız sisteminin merkezinin güneş olmadığını ve hatta güneşin merkezden otuz beş ışık yılı uzakta olduğunu iddia etmişti.
Kainatın (evrenin) merkezi, güneşin de içinde bulunduğu, samanyolu diye bilinen büyük bir yıldız grubu veya galaksi olarak kabul edildi. Merkezi galaksi görüşü sonra terkedildi. 1924'te Edwin Hubble (1889-1953) Andromeda nebulasının gerçekten bir gaz ve toz bulutu olmadığını, fakat samanyolundan iki milyon ışık yılı uzakta bir galaksi olduğunu ileri sürdü. Neticede birçok yıldız sistemi ortaya çıkarıldı. Diğer galaksilerden gelen ışığın atreoskopik çalışmalarının başlatılması neticesinde uzaktaki galaksilerin hepsinin bizim galaksimizden uzaklaştığı anlaşıldı. Bu durumda bir süre Samanyolu'nun kainatın merkezi olduğu faraziyesi kabul gördü. Fakat astronomlar böyle faraziyelere güvenilemeyeceğini öğrenmişlerdi. İzafi mekaniği (fizikte cisimlerin hareketleri ile ilgili olayları inceleyen ilim) gelişmesi ile kainatın hakikatle her galaksiden aynı şekilde görüldüğünü ortaya çıkardı.
Öte yandan güneş sisteminin orijini (kaynağı) hakkında ilk teori, "gaz bulutu hipotezi" Alman filozofu E. Kant (1724-1804) tarafından ortaya atılmış ve Fransız astronom ve matematikçisi P.S Laplace tarafından detaylı bir şekilde geliştirilmiştir. Bu teoriye göre güneş ve gezegenler önce disk şeklinde dönen dev bir gaz bulutu halindeydi. Gezegenler de yıldızların çekim kuvvetiyle güneşten kopan parçalardan meydana gelmişti. Fakat daha sonra gezegenlerin soğuk taneciklerin birleşmesinden meydana geldiğini kabul eden teoriler ortaya atıldı. Giderek bu konu astronomiye fiziğin tatbikine imkan verdi ve yıldızların fiziksel incelenmesi, Astrofizik (gökfiziği) bilim dalını ortaya koydu.
Modern astronomi: Modern astronomi, modern teknolojinin gelişmesine paralel olarak ilerledi. Çünkü medern astronomların keşifleri, cihazlarda bir ilerleme olmaksızın geliştirilemezdi. Mesela, yıldızların içinin ayrıntılı modelleri hızlı kompütürler olmaksızın tesbit edilemezdi. Yeni dev teleskoplar, hassaslığı gittikçe artan cihazlar ve yörüngelerde dönen kozmik uydular gelecekte daha hızlı ilerleme vaad etmektedirler. Modern astronomi, kabaca birçok genel konulara ayrılabilir. Güneş, güneş sistemi, yıldız içi ortamı, galaksiler ve galaksi harici sistemler gibi.
Modern astronominin teknikleri: Modern astronominin temel teknikleri, astronometri, fotometri ve spektroskopi'dir.
Modern Astronominin Dalları
Astrofizik: Gök cisimlerinin terkibini, enerji kaynaklarını ve spektrumlarındaki enerji dağılımını inceler.
Gök mekaniği: Gök cisimlerinin hareketlerinden doğan olaylarla ilgilenir.
Kozmoloji: Evrendeki galaksilerin genel dağılımını ve bunun sebeplerini araştırır.
Astronometri: Gök cisimlerinin pozisyonlarının doğru olarak gezegenlerin ve yıldızların hareketleriyle, yıldızların uzaklığıyla ve bu çalışmalardan elde edilebilecek herhangi bir bilgiyle ortaya konulmasıdır.
Fotometri: Tam spektroskopi diye de adlandırılabilir. Uzaydan gelen radyasyonun yoğunluğunu ölçer.
Spektroskopi: Gök cisimlerinden radyasyon çıkışına daha ayrıntılı bakmaktır.
Astronomların Kullandığı Başlıca Aletler
Optik teleskop: Astronomide çok eskiden beri tanınan bu alet, yeryüzü platformlarından gök cisimlerinin gözlenmesinde kullanılır. Son zamanlarda yalnız güneş sistemi gezegenlerinin değil, andromeda gibi çok uzaktaki galaksilerin bile rahatlıkla gözlenebildiği dev optik teleskoplar yapılmıştır.
Radyo teleskop: Modern astronominin en önemli buluşu sayılan bu alet, gök cisimlerinin yaydığı radyasyonun incelenmesinde kullanılır. Uzayın kulağı diye adlandırılan bu alet sayesindedir ki, varlıkları ancak yaydıkları radyo dalgalarıyla anlaşılabilen pulsar ve quasarların keşfi mümkün olabilmiştir.
Tayfçeker: Gök cisimlerinin sepektrumlarının belirlenmesinde kullanılan bir alettir.
Fakat, günümüz modern astronomlarının kullandığı bütün cihazlar bunlardan ibaret değildir. Dünyanın çevresinde dönen yapma uydulardan, mikrobilgisayarlara kadar sayısız modern techizat artık modern astronominin emrine girmiş bulunmaktadır.
Astronominin Başlıca Çalışma Sahaları
Güneş: Astronomik çalışmaların ilk safhası en yakın olan güneştir. Teleskobun keşfinden binlerce sene önce Çinli astronomlar güneşteki lekeleri tesbit etmişlerdi. Harun Reşid zamanında, on dört ve on beşinci asırlarda İslam alimleri de bu hususta önemli çalışmalar yapmışlardır. 16. yüzyılda Galileo küçük teleskobu ile bazı tesbitler yapmıştır.
Günümüzdeki astronomik araştırmalar, büyük ölçüde, güneşin radyasyon ve magnetik alanı ile dünyanın magnetik alanı ve atmosfer arasındaki etkileşimi incelemektedir. Gerçekte Güneş, yıldızlar hakkında detaylı bilgi alabilmek açısından oldukça önemlidir. Çünkü bize en yakın yıldız güneştir.
Güneş spektrumunu inceleyerek, güneşi meydana getiren elemanların sıcaklığını tesbit etmek mümkün olmaktadır. Güneş genel olarak dört bölümde incelenir.
Güneşin içi: Gotosferin altında enerjinin konveksiyon yoluyla dışarıya iletildiği geniş bir bölge vardır. Bu bölgenin altında enerjinin dışarıya radyasyonla iletildiği diğer bir geniş bölge bulunmaktadır. Güneşin çekirdeğinden gelen enerji, hidrojen atomlarının helyum atomlarına dönüşmesiyle nükleer füzyon sonucu meydana gelir. Radyasyon ve konveksiyonla enerjinin dönüşümü ve nükleer reaksiyonlar günümüzde teknik ve tecrübi astronominin uğraştığı konulardır.
Güneş rüzgarı: Korana akımının dış sınırı herkesin tahmin edebileceği gibi çoğunlukla nasıl tanımlandığına bağlıdır. Korana akımının ötesinde devamlı dışa radyasyon ve elektirik yüklü parçacıkların akışı vardır. Bazan kromosferdeki patlamalar esnasında küçük parçacıkların oluşturduğu büyük bulutlar güneşden ayrılır. Devamlı radyasyon ve parçacıklarının akımı arasıra bu bulutlarla birlikte güneş sisteminin derinliklerine doğru, güneşin manyetik alanının çekilmesini takibeden güneş rüzgarlarını meydana getirir.
Fotosfer: Güneşin görünen yüzüdür. Bu tabakada meydana gelen lekeler, güneş incelemelerinin ana konularından birini teşkil eder. Güneş lekeleri büyük faaliyetlerin vüku bulduğu bölgelerdir. Kendilerini çeviren fotosferden daha serindirler. Bunlar güneşin genel magnetik alanıyla ilgilidirler. Sözü edilen bölgelerde magnetik alanın şiddeti yüksektir. Güneş lekelerinin sayısının artarak maksimuma erişmesi ve daha sonra tekrar azalması şeklinde gözlenen leke periyodu yaklaşık on bir yıl sürmektedir.
Maksimum faaliyet sırasında sık sık dünyanın atmosferine de tesir eden jeomağnetik fırtınalara sebeb olan büyük bir radyasyon akışı mevcuttur. Bu radyasyon akımları insanlı uzay yolculuklarından radyo dalgalarına kadar birçok şey için zararlı olduğundan güneş lekeleri dikkatle izlenmektedir.
Kromosfer ve korona: Fotosferin ve güneş atmosferinin üstünde kromosfer bulunur. Bu bölge çok şeffaf olup, üstte bulunan koronaya kadardır. Birinci beyazı olan korona, güneş tutulması sırasında en iyi bir şekilde görülür.
Koronanın sıcaklığı çok yüksektir. İçindeki madde iyonize olarak bulunur. Koronadaki sıcaklığın enerji kaynağı, güneş fiziğinin en önemli problemlerinden biridir.
Güneş sistemi: Sistemin doğru yapısı Endülüslü büyük bilgin Nureddin el-Batruci'nin helyo-sentrik gezegen sistemi teorisini geliştiren Kopernik tarafından çözülmüştür. Onun teorisi giderek gerçeğin birer parçası olunca, astronomlar ilgilerini daha çok güneş sistemindeki gök cisimlerinin fiziksel özelliklerine yönelttiler.
Ay, Dünya ve gezegenler: Ay konusunda cevaplandırılması beklenen birçok soru vardır. Mesela, Ay ve Dünya meydana gelişlerinden itibaren iki gezegenli bir sistem midir veya Ay, jeolojik zamanlarda Dünya'dan ayrılmış bir parça olabilir mi veyahut Dünya'nın çekim kuvvetine kapılmış bir gezegen midir? gibi.
Dıştaki gazlı gezegenlerle karşılaştırıldıklarında, bunların yapısının Dünya gibi oldukça yoğun olduğu görülür. İç gezegenler hakkında son yıllarda çok ilgi çekici bilgiler elde edilmiştir. Venüs'ün atmosferindeki büyük karbondioksit kuşağının sebeb olduğu sera tesiriyle, bu gezegenin yüzey ısısının çok yüksek olduğu anlaşılmıştır. Hatta bir uzay ilim adamının ortaya attığı tezde Venüs atmosferinde patlatılacak birçok hidrojen bombasının gezegenin atmosferindeki karbondioksit kuşağını parçalayınca, gezegenin yüzeyine nüfuz eden güneş ışınlarının artık dışarıya yansıyıp sera etkisinin kaybolacağı ve bu suretle yüzey ısısının büyük ölçüde düşeceği ileri sürülmüştür. Amerikalıların Mars'a gönderdiği Mariner aracının yolladığı fotoğraflarda, bu gezegenin yüzeyinin Ay'daki gibi kraterlerle kaplı olduğu tesbit edilmiştir. Aynı araç, Mars'ın eğer bir manyetik alanı varsa, çok zayıf olması gerektiğini ve güneşten gelen yüklü parçacıklarla bombardımandan Mars'ın yüzeyini korumada çok az faydası olduğunu belirlemiştir. Ayrıca gezegenin yüzeyinde atmosfer basıncı Dünya'dakinin yüzde biridir. Dış gezegenlerden Jüpiter üzerinde yoğun araştırmalar yapılmaktadır. Yapısı ağır gazlardan teşekkül etmiş bu gezegen, kuvvetli manyetik alanı ve şiddetli iç ısısı ile dikkati çekti. Bu yüzden de Jüpiter'in orijini ve tabiatı hakkında bir hayli tartışmalar olmuştur.
Diğer gaz yapılı gezegenler; Satürn, Uranüs ve Neptün, Jüpiter kadar yoğun incelenmemiştir. Güneş sisteminde bilinen en uzak gezegen olan Plüton modern astronomi için başka bir muammadır.
Kuyruklu yıldızlar: Kuyruklu yıldızların donmuş su, metan, amonyak ve diğer gazlarla birlikte bir miktar katı döküntülerden meydana geldiği düşünülmektedir. Böyle küçük döküntü yığınları güneş sisteminin gözle görülebilir hudutları dışında meydana geleceği için, güneşin çekim kuvvetiyle tutunacağı tahmin edilmektedir. Gezegenlerin sebeb olduğu düzensizlikler bazan bu metallerin bir kısmının güneşe doğru kuyruklu yıldız şeklinde sapmasına sebeb olur.
Eğer bu fikirler doğruysa, güneş sistemini meydana getiren orijinal materyalın bir kısmı kuyruklu yıldızlarda mevcuttur. Aynı zamanda güneş sisteminin dışındaki böyle nesnelerin nümuneleri uzun süreler boyunca uzayın büyük bir bölümünün önemini anlatacaktır. Bu yüzden kuyruklu yıldız materyalinin ayrıntılı incelenmesi, astronomlar için büyük bir önem taşır. Çünkü bu çalışmaların başarıya ulaşması, güneş sisteminin orijininin ve tekamülünün açıklanması demek olacaktır.
Yıldızlar: Astronomi çalışmalarının ikinci önemli sahası Samanyolu ve diğer galaksileri meydana getiren yüz milyarlarca yıldızın incelenmesidir. Eski çağ Avrupalıları yıldızları gök kubbede asılı küçük ışıklar sanırlardı. Yunan astronomları yıldızları güneşler olarak değerlendirdi. Daha sonraki yıldızların kızgın gaz tabakalarından meydana geldiği tesbit edildi ise de, insanoğlu son zamanlara kadar yıldız enerjisinin kaynağını öğrenememiştir.
Bütün bunlardan başka astronominin ilgilendiği önemli konulardan biri de kuasarlardır. Büyüklük ve uzaklık bakımından uzaydaki en büyük gök cisimleri olarak tahmin edilen kuasarların varlığı, ancak yayınladıkları radyo dalgalarıyla tesbit edilebilmiştir. Kuasarların büyüklüğü hakkında değişik tahminler yapılmıştır. Hatta bu dev gök cisimlerinin bir galaksi kadar büyük olduğu bile ileri sürülmüştür.
