Astronomi,
advertisement
Astronomi kelimesi, Yunanca iki kelimeden türer: astron: Gök cismi, nomos: kanun, gelenek veya tayin etmek anlamına gelir. Buna göre astronomi, evrende gök cisimlerinin dağılımını idare eden kanunları inceleyen bir bilim dalıdır. Astronomi, yıldızları ve yıldız kümelerini, galaksileri ve galaksi kümelerini, gezegenler ile cüce gezegenleri ve bu cisimlerin uydularını, asteroidleri, meteroidleri ve kuyruklu yıldızları, yıldızlararası gaz ve tozu, kısaca tüm evreni ve evrenin farklı madde ve enerji formlarını inceler. Astronomlar evrenin bileşenlerini temel tanecik ve moleküller düzeyinden en büyük galaksi süper kümelerine kadar inceler. Astronomi, yöntemlere veya araştırılan cisimlere göre birçok dallara ayrılabilir: Bu farklı araştırma dalları arasında; küresel astronomiyi, gök mekaniğini, astrofiziği, fotometriyi, spektroskopiyi, astrometriyi, kozmolojiyi vs. sayabiliriz. Berrak bir gecede yıldızları, merkezinde gözlemcinin bulunduğu büyük bir kürenin yüzeyi üzerine dağılmış parlak ışık noktaları olarak görürüz. Astronom, gökyüzünün her yönünde bulunan bu gök cisimlerini gözlemek sureti ile bilgi edinir. Bu yüzden, gök cisimlerinin hangisini ne zaman ve gökyüzünün neresinde bulabileceğini gösteren bir hesap yöntemine, bir koordinat sistemine ve bunları üzerinde uygulayabilmek için de gökyüzünde referans noktalarına, çeşitli tanımlanmış bölgelere ihtiyaç duyar. Gök cisimlerinin üzerinde olduğu kabul edilen ve yarıçapı çok büyük olan hayali küreye gök küresi denir. Bir gök cisminin yerini tayin etmek için Dünya’dan olan gerçek uzaklığını bilmemiz gerekmez. Bulunduğu doğrultunun bilinmesi yeterlidir. Bu nedenle, gök cisimleri yarıçapı çok büyük olan bir küre üzerinde kabul ediliyor. Gök Küresi Gök Küresi http://cseligman.com/text/sky/celestialsphere.htm Niçin bir küre? Çünkü, Dünya (Yer) küreseldir. Dünya’nın hiç bir parçası diğer parçasından önemli derecede herhangi bir yıldıza daha yakın olmadığından, gökyüzü daima merkezinde gözlemcinin bulunduğu büyük bir küre gibidir. Gök küresinin (ve, bu nedenle, yıldızların) batıya doğru hareket ettiği görülür, yani yıldızlar doğudan doğar ve batıdan batarlar. Dünya etrafındaki yıldızların görünen hareketi Dünya’nın ekseni etrafında 24 saatte bir dönmesinden dolayıdır. Yıldızlar sabittir ve Dünya batıdan doğuya doğru döner. Bu rotasyonel hareket nedeni ile, yıldızlar Dünya etrafında doğudan batıya doğru hareket ediyormuş gibi görünür. Dünya bir eksen etrafında batıdan doğuya doğru döner. Dünya’nın dönme ekseni uzantısının gök küresini gök kutup noktalarında delen doğruya gök küresinin ekseni denir. Kuzeydeki gök kutup noktasına Kuzey Gök Kutup Noktası, Güneydekine Güney Gök Kutup Noktası denir. Gök küresinin eksenine dik olan düzlemlerden Yer merkezinden geçen düzlemle gök küresinin arakesitine gök ekvatoru denir. Yer ekvatoru ile çakışık, gökyüzü etrafındaki hayali bir dairedir. Gök kutup noktalarından 90° uzaklığındadır. Yıldızların gök küresindeki yerleri sabittir ve Dünya da ekseni etrafında döndüğünden ve bu eksen de ekvatora dik olduğundan bütün yıldızlar, gök ekvatoruna paralel hareket ediyormuş gibi görünürler. Gök ekvatorunun ufuk dairesini kestiği noktalara batı ve doğu noktaları denir. Bir gözlem yerindeki gözlemci eline bir ipe bağlı çekül alıp sarkıttığı zaman çekül yerin merkezine doğru yönelir. Bu doğrultuya çekül doğrultusu denir. Bir gözlem yerinde çekül doğrultusu gökküreyi iki noktada keser. Bunlardan başımızın üzerindeki noktaya başucu veya zenit ayak ucu tarafında olan noktaya da ayakucu veya nadir noktası denir. Başucu (zenit) noktası ufuk düzleminden +90°, ayakucu (nadir) noktası −90° uzaklığındadır. Gök küresinin ekseni ile bir gözlem yerinin çekül doğrultusunun belirlediği düzleme göksel meridyen düzlemi, bu düzlemle gök küresinin arakesitine o gözlem yerinin göksel meridyen dairesi denir. Bir gözlem yerinin göksel meridyeninin ufuk dairesini kestiği noktalara o yerin güney ve kuzey noktaları denir. N (kuzey), E (doğu), S (güney) ve W (batı) noktalarına gözlem yerinin kardinal noktaları denir. Bir gözlem yerine ait çekül doğrultusuna dik olan düzlemlerden gözlem yerinden geçen düzlemle gök küresinin arakesiti olan büyük daireye ufuk dairesi denir. Bir yerin ufuk dairesi, bu yerden Dünya’ya çizilen teğet düzlemle gök küresinin arakesiti olarak da tanımlanabilir. Ufuk, gök küresini iki yarı küreye bölmektedir. Yukarıda kalan yarım küre görülen yarım küredir. Aşağıda kalan yarım kürenin gözlemci tarafından görülmesine Dünya (Yer) engel olur. Çekül doğrultusundan geçen düzlemle gök küresinin arakesitine düşey daire denir. P kuzey gök kutup noktasından geçen düşey daireye asal düşey daire denir. Düşey daireler, ufuk dairesine diktirler. Bir kürenin merkezinden geçen düzlemle bu kürenin arakesiti olan daireye büyük daire, bu daire üzerindeki bir yaya da büyük daire yayı denir. Bir kürenin merkezinden geçmeyen düzlemle bu kürenin arakesiti olan daireye küçük daire, bu daire üzerindeki bir yaya da küçük daire yayı denir. Büyük daire Küçük Daire Gök Küresinin Dönmesi, Gök Cisimlerinin Görünen Hareketi Dünya’nın, ekseni etrafında batıdan doğuya doğru döndüğü gerçek hareketi gök küresinin doğudan batıya doğru dönmesi şeklinde görünen hareket olarak gözlenir. Dünya ekseni etrafında batıdan doğuya doğru döndüğü için gök cisimleri doğudan batıya doğru görünen bir harekette bulunurlar. Dünya ekseni etrafındaki dönme hareketini 1 günde yaptığından gök cisimleri de görünen hareketlerini 1 günde tamamlarlar. Bir gök cismi, günlük görünen hareketini yaparken ufkun üstüne çıktığı noktaya bu cismin doğuş noktası, ufkun altına geçtiği noktaya da batış noktası denir. Bütün gök cisimleri gibi Güneş’in de günlük görünen hareketi ve bir gözlem yerine ait doğuş ve batış noktaları vardır. Güneş, bir yerin ufkunun üstüne çıktığı anda o yerde gündüz oldu denir. Ufkun altına geçtiği anda ise o yerde gece oldu denir. Güneş, günlük hareketini yaparken bir yerin ufkunun üstündeki yaya o yere ait gündüz yayı, altındaki yaya da gece yayı denir. Gök cisimleri, ufuk düzlemine değil, ekvator düzlemine paralel olarak hareket ederler. Gök cisimlerinin gök küresindeki yerleri sabit olduğundan, Dünya ekseni etrafında döndüğünden ve ekvator da bu eksene dik olduğundan gök cisimleri ekvatora paralel olarak hareket ediyormuş gibi görünürler. Öğle Vakti Günlük Hareket: Dünya’nın kendi ekseni etrafında dönmesi Sabah Dünya batı’dan doğu’ya doğru hareket etmektedir. Akşam Gece Yarısı Dünya’nın Güneş Etrafındaki Hareketi, Güneş’in Görünen Yıllık Hareketi Dünya, Güneş etrafındaki elips yörünge üzerinde yaptığı gerçek hareketini 1 yılda tamamlamaktadır. Bu gerçek hareket, gök küresi üzerinde Güneş’in görünen hareketi olarak gözlenir. Buna Güneş’in yıllık görünen hareketi denir. Güneş’in yıllık görünen hareketini yaptığı düzleme ekliptik düzlemi (Dünya’nın yörünge düzlemi), bu düzlemin gök küresi ile arakesiti olan büyük daireye de ekliptik dairesi denir. Ekliptik ile ekvator arasındaki açıya ekliptiğin eğimi denir. ε ile gösterilir. ε = 23° 27′ Ekliptik ile gök ekvatorunun kesiştiği noktalara ilkbahar ve sonbahar ekinoksları denir. Güneş’in gök ekvatorundan maksimum açısal uzaklığa ulaştığı noktalara yaz ve kış solstisleri denir. Güneş 21 Mart civarında ilkbahar ekinoksunda kuzeye doğru hareket ederek gök ekvatorunu geçer. 22 Eylül civarında sonbahar ekinoksunda güneye doğru hareket ederek gök ekvatorunu geçer. Güneş ekinokslarda gök ekvatorunda iken, Dünya’daki herkes için gece ve gündüz eşittir. Yılın bu iki gününde Güneş tam doğudan doğar ve batıdan batar. Güneş 21 Aralık civarında kış solstisine varır ve Güneş’in yıl boyunca günlük hareketinin en az kısmı görülür. Bu, gün ışığının en az alındığı gündür ve kuzey yarıküre için kış mevsiminin başlangıcını ifade eder. O gün Güneş, güneydoğuda en uzak güney noktasında doğar, gök ekvatorunun en küçük güney yayını izler ve güneybatıda en uzak güney noktasında batar. Güneş yaz solstisine 21 Haziran civarında varır ve yıl boyunca ufuk üzerindeki günlük hareketinin en büyük kısmı görülür. Bu, gün ışığının en fazla alındığı gündür ve kuzey yarıküre için yaz mevsiminin başlangıcını ifade eder. O gün Güneş, kuzeydoğudaki en uzak kuzey noktasında doğar, gök ekvatorunun en büyük kuzey yayını izler ve kuzeybatıda en uzak kuzey noktasında batar. Mevsimler, güney yarıküre için zıttır (kuzey yarıkürede kış olduğu zaman güney yarıkürede yazdır). Güneş, ilkbahar ve yaz mevsimleri boyunca gök ekvatorunun üzerinde iken 12 saatten daha fazla gün ışığı alırsınız. Güneş, kuzeydoğudan doğar ve kuzeybatıdan batar. Tam olarak nereden doğup batacağı ve ufkun üzerinde ne kadar kalacağı yılın gününe ve gözlemcinin enlemine bağlıdır. Güneş, Sonbahar ve kış mevsimleri boyunca gök ekvatorunun altında iken 12 saatten daha az gün ışığı alırsınız. Güneş, güneydoğudan doğar ve güneybatıdan batar. İzlediği gerçek yol, gözlemcinin enlemine ve tarihe bağlıdır. Dünya üzerinde nerede olursanız olun gök ekvatoru yayının yarısını görürsünüz. Gökyüzü sizin etrafınızda 24 saatte döndüğünden gök ekvatoru üzerindeki herhangi bir cismin doğudan batıya hareket etmesi 12 saat sürer. Her gök cisminin günlük hareketi gök ekvatoruna paraleldir. Kuzey yarıküredeki gözlemciler için gök ekvatorunun güneyindeki bir cismin doğması ve batması arasındaki zaman 12 saatten azdır, çünkü hareketinin çoğu ufkun altındadır. Gök ekvatorunun kuzeyindeki bir cismin doğması ve batması arasındaki zaman 12 saatten fazladır, çünkü hareketinin çoğu ufkun üzerindedir. Güney yarıküredeki gözlemciler için durum tersinedir. Coğrafik kutuplar ve ekvator özel durumlardır. Coğrafik kutuplarda gök ekvatoru ufuk ile çakışır ve gök ekvatorunun tüm yayı görünür. Bir gök cisminin günlük hareketi ekvatora paralel olduğundan yıldızlar, coğrafik kutuplarda doğup batmazlar. Ekinokslarda Güneş, ufuk boyunca hareket eder. Kuzey kutbunda Güneş, 21 Mart’ta doğar ve 22 Eylül’de batar. Durum, güney kutbunda tersinedir. Ekvatordaki gözlemciler her cismi yılın her günü 12 saat ufkun üzerinde görürler. Güneş, kış solstisinde ufkun üzerinde çok fazla yükselmez. Güneş ışınları az bir açı ile yere ulaşır ve böylece gün ortasında gölgeler uzundur. Yaz solstisinde gün ortasında gölgeler çok daha kısadır, çünkü Güneş ufkun üzerinde çok daha yüksektedir. 9 p.m., 12 gece yarısı, 3 a.m., 6 a.m. Astronominin erken zamanlarında, astrolojinin etkisiyle, gezegenlerin doğru konumlarını bulmak için çalışmalar yapıldı. yıldız ve Fakat daha sonra doğru konumlar, yıldızlar ve gezegenlerin fiziksel özelliklerinin tayini için, önemli olmaya başladı. Yıldızların hassas konumları ticari ve askeri amaçlı konum belirlemede can alıcı nokta oldu. Son zamanlarda yıldızların konumlarının belirlenmesinde, GPS gibi uydu sistemleri kullanımı yer almaya başladı. Fakat bizim için önemli olan, astronomide bir cismi bulmak için, teleskobumuzu veya dürbünümüzü nereye yönelteceğimizdir. Gökyüzüne baktığımız zaman, yüzlerce-binlerce yıldız görebiliriz. Yıldızları takip etmek istersek hangisini, ertesi gece, 1 ay sonra veya 1 yıl sonra gökyüzünün neresinde bulabileceğimizi gösteren bir hesap yöntemine, bir koordinat sistemine, ve bunları üzerinde uygulayabilmek için de gökyüzünde referans noktalarına, çeşitli tanımlanmış bölgelere ihtiyaç duyarız. Bulunduğumuz yerde gökyüzünün görünümü sürekli olarak değişir. Bunun sebebi,Dünya’nın kendi ve Güneş etrafındaki hareketi ile gök cisimlerinin kendi hareketleridir. Eğer bu hareketleri analiz edebilir ve nasıl olduklarını anlayabilirsek, gök cisimlerinin ilerideki ve bizden önceki zamanlardaki konumlarını hesaplayabiliriz. Ayrıca, Dünya’nın değişik yerlerinden gökyüzü farklı görünür. Öyleyse, hesap yöntemimiz bunu da hesaba katmalıdır. Yeryüzünü haritalarken ya da yeryüzündeki bir yeri harita üzerinde bulurken belki de hiç farketmeden referans noktaları ve düzlemlerine temellenen koordinatları kullanırız: Enlem ve boylam. Bunların dayandığı referans noktaları, kutup noktaları ve Greenwich’tir. Referans düzlem ise ekvatordur. Kuşkusuz bu doğal değil suni bir olaydır. Yer yüzeyini parsellere ayırarak, onun üzerinde istediğimiz bir yeri kolayca bulmamızı sağlar. Gökyüzü sözkonusu olduğunda da öyle değişmez bulmalıyız ki, cisimlerin bunlara olan uzaklıklarını tanımlayabilelim. referans noktaları koordinat olarak Cisimlere ait öyle bir koordinat sistemi geliştirmeliyiz ki, Dünya’nın neresinde olursak olalım bu cisim aynı koordinatlarla anılsın. Gök cisimleri iki açısal koordinatla gökyüzünde bulunurlar. Sınırsız uzaklıkta bir gök küresi üzerinde oldukları düşünülerek uzaklıkları ihmal edilebilir. Açısal koordinatlar küre üzerinde yıldızın konumunu belirler. Bu küre üzerinde birkaç koordinat sistemi tanımlanabilir. Astronomlar ufuksal, ekvatoral, ekliptik ve galaktik sistemleri kullanırlar. Bir yıldızın koordinatları koordinat sistemine göre farklıdır. Bu yüzden koordinat sistemleri arasında dönüşümler gereklidir. Ekvatoral koordinat sisteminde bir yıldızın koordinatları Dünya’nın presesyonundan dolayı düzenli ve yavaş bir şekilde değişir. Bu nedenle bir epok tanımlanmalı. Bir gök cisminin konumunu tayin etmenin iki popüler yolu vardır: İlki, arkadaşınıza bir yıldızı göstermek için kullandığınız yoldur: yükseklik ve azimut sistemi. İkinci yolu, ekvatoral koordinat sistemidir. UFUKSAL KOORDİNAT SİSTEMİ Bir gözlem yerine ait çekül doğrultusuna dik olan düzlemlerden gözlem yerinden geçen düzlemle gök küresinin arakesiti olan büyük daireye ufuk dairesi denir. Bir yerin ufuk dairesi, bu yerden Dünya’ya çizilen teğet düzlemle gök küresinin arakesiti olarak da tanımlanabilir. Ufuk, gök küresini iki yarı küreye bölmektedir. Yukarıda kalan yarım küre görülen yarım küredir. Aşağıda kalan yarım kürenin gözlemci tarafından görülmesine Yer engel olur. Belli bir anda, bir yıldızın gök küresi üzerindeki yeri (X) olsun. X gök cisminden geçen düşey dairenin ufku kestiği nokta (A) olsun. Gök küresi üzerinde herhangi bir cismin ufuk dairesine olan açısal uzaklığına o gök cisminin yüksekliği denir ve a ile gösterilir. Ya da, AOX açısına veya AX büyük daire yayına yükseklik denir. Bir gök cisminin yüksekliği, gözlemcinin ufkundan itibaren ölçülür. Gök cismi, ufuk dairesinde ise yüksekliği a = 0°, ufkun üstünde ise a > 0, ufkun altında ise a < 0 dır. Yani gök cisminin yüksekliği −90° ≤ a ≤ +90° arasında değişir. Bir gök cisminin bir yerdeki yüksekliklerinin +90° veya −90° olduğu anlardaki yeri, sırası ile, Z ve Z′ noktalarıdır. OZ, ufuk düzlemine dik olduğundan ZA büyük daire yayı 90° dir. O halde, ZX = 90° − a olur. ZX’e yıldızın (gök cisminin) zenit uzaklığı denir ve z ile gösterilir. Buna göre, z = 90° − a dır. LXM ufka paralel ve X’ten geçen bir küçük daire olsun; bu daireye yükseklik paraleli denir. Belli bir anda, bu küçük dairenin üzerinde bulunan bütün gök cisimlerinin yükseklikleri ve dolayısıyla da zenit uzaklıkları aynıdır. O halde, bir yıldızın yüksekliği veya zenit uzaklığı verilirse, yıldızın üzerinde bulunacağı yükseklik paraleli tamamen belirtilmiş olur. Bir yıldızın gök küresi üzerindeki yerini tamamıyla belirtmek için ise üzerinde bulunduğu özel boylam dairesinin de bilinmesi gerekir. OP, Dünya’nın etrafında döndüğü eksene paralel olsun. Gözlemcinin enlemi kuzeysel ise P’ye göğün kuzey kutbu veya sadece kuzey kutbu denir. Dünya’nın dönüşü doğrudan doğruya hissedilemez, fakat etkisi, gök küresinin dönmesinde görülür. Yıldızlar böylece gökyüzünde hareket ediyor görünürler ve yükseklikleri ile doğrultuları sürekli olarak değişir. Böyle olmakla beraber, kuzey yarıkürede bulunan ve çıplak gözle görülen tek bir yıldızın yeri gayet az değişir görülmektedir. Bu yıldız, Polaris veya kuzey kutup yıldızıdır. Gökteki doğrultusu hemen hemen OP doğrultusunun aynısıdır. Eğer gök küresinde tam P noktasında bulunan bir yıldız olsaydı, bütün bir gece süresince bu yıldızın yüksekliği ve doğrultusu değişmeyecekti. Bir X yıldızının gök küresi üzerinde belirli bir andaki yerini ufukla ZPN asal düşey dairesine göre saptayabiliriz. Eğer yıldız gök küresinin batı parçası üzerinde bulunuyorsa NA büyük daire yayına azimut batı denir. Eğer yıldız gök küresinin doğu parçası üzerinde ise NB büyük daire yayına azimut doğu denir. Başka bir ifade ile azimut şu şekilde tanımlanır: Gök cisminden ufuk düzlemine indirilen dikey çizginin ufuk düzlemini kestiği noktanın (kuzey noktasından doğu noktasına doğru ölçülmek şartı ile) kuzey noktasına olan uzaklığına azimut denir ve A ile gösterilir. Bir gök cisminin azimutu bu cisimden geçen düşey daire ile gözlemcinin göksel meridyeni arasındaki açı olarak da tanımlanabilir. Bir gök cisminin azimutu 0° ≤ A ≤ 360° arasında değişir. Bu şekilde tanımlanan (a, A) koordinatlarına bir gök cisminin ufuksal koordinatları (horizontal veya altazimut koordinatlar) denir. Ufuksal koordinatlar iki sebepten kusurludur: 1) Gözlemcinin ufkuna, 2) Zamana bağlıdırlar. http://www.physics.csbsju.edu/astro/CS/CS.05.html http://en.wikibooks.org/wiki/Glossary_of_Astronomical_Terms/azimuth http://en.wikipedia.org/wiki/Azimuth Dünya üzerinde her yerin bir ufku ve bir göksel meridyeni bulunduğundan bir gök cisminin tayin edilen ufuksal koordinatları sadece o yere ait olur. Başka bir ifade ile, herhangi bir anda, bir gök cisminin farklı gözlem yerlerinde bulunan ufuksal koordinatları birbirinden farklıdır. Gök küresi ekseni etrafında döndüğünden dolayı da ufuksal koordinatlar zamanla değişir. Yıldızlar ufka paralel hareket etmedikleri, hareket düzlemleri ufuk ile belli bir açı yaptığından yükseklikleri ve buna bağlı olarak azimutları her an değişir. Öyleyse yükseklik ve azimut bir yıldız için kimlik oluşturulabilecek uzun dönemler için sabit kalan koordinatlar değildir. Yalnız, özellikle yükseklik çok kullanışlı bir koordinattır. Herhangi bir zamanda bir cismin bulunduğumuz yer için yüksekliğini hesaplayarak o cismin bulunduğumuz yerden görülüp görülemeyeceğini anlayabiliriz. Eğer cismin yüksekliği (+) ise cisim o zaman için ufkun üzerinde demektir ve gözlenebilir. (PZ) gözlemcinin enlem tamamına eşittir. Yani, ∩ PZ = 90 − ϕ o dir. Bu bağıntıda ϕ, gözlemcinin enlemidir. Aynı zamanda ∩ PN = 90 − PZ = ϕ o yüksekliği gözlemcinin enlemine eşittir. dir; şu halde kutbun
