Işığın Hızını Ölçmek

Jüpiter’in birçok uydusu vardır; ama geç 17. yüzyılda Ole Rømer kuzey Avrupa göklerini gözlemlediği sırada teleskopla yalnızca en büyük dördü (Io, Europa, Ganymede ve Callisto) görülürdü. Bu uydular Jüpiter’in oluşturduğu gölgeden geçerken tutulurlar ve belli zamanlarda, Yer’in ve Jüpiter’in Güneş’in etrafındaki göreli konumlarına bağlı olarak, gölgeye girerken ya da çıkarken gözlemlenebilirler. Yılın yaklaşık yarısı boyunca Güneş Yer ile Jüpiter arasında olduğu için, uyduların tutulmaları gözlemlenemez.

1660’ların sonunda Paris’te Kraliyet Gözlemevi müdürü Giovanni Domenico Cassini uyduların tutulmalarını kestiren bir cetvel yayımladı. Bu tutulmaların zamanını bilmek, boylamı çıkarmanın yeni bir yolunu sağladı. Boylamı ölçmek, verili bir konumdaki zaman ile referans bir boylam çizgisindeki (bu örnekte Paris) zaman arasındaki farkı bilmeye dayanır. En azından karada, Jüpiter’in bir uydusunun tutulma zamanını gözlemleyerek ve Paris’teki tahmini tutulma zamanıyla karşılaştırarak boylamı hesaplamak artık olanaklıydı. Bir teleskobu geminin güvertesinde utulmaları gözlemlemeye yetecek kadar sabit tutmak olanaklı değildi ve denizde boylam ölçmek, John Harrison 1730’larda ilk deniz kronometrelerini – denizde zaman ölçebilen saatler – yapana kadar olanaksız kaldı.

Hız Sonlu Mu Sonsuz Mu?

Rømer Io uydusunun iki yıllık bir dönemde alınan tutulma gözlemlerini inceledi ve bunları Cassini cetvellerinde öngörülen zamanlarla karşılaştırdı. Yer Jüpiter’e en yakın olduğu zaman alınan gözlemler ile en uzakta olduğu zaman alınan gözlemler arasında 11 dakikalık bir uyuşmazlık buldu. Bu uyuşmazlık, Yer’in, Jüpiter’in ya da Io’nun yörüngelerinde bilinen düzensizliklerle açıklanamazdı. Işığın Yer’in yörüngesinin çapını kat etmesi zaman almalıydı. Yer’in yörüngesini çapını bilen Rømer ışığın hızını ölçebilirdi. 214.000 km/sn’lik bir rakam çıkardı. Şimdiki değer 299.792 km/sn’dir; bu yüzden Rømer’in hesabı yaklaşık yüzde 25 eksiktir. Yine de mükemmel bir ilk yaklaşık değerdi ve ışığın sonlu bir hızı olup olmadığına ilişkin daha önce açık kalan sorunu çözdü.

İngiltere’de Isaac Newton, Rømer’in ışığın anlık yol almadığına ilişkin hipotezini kolayca kabul etti. Ne var ki, Rømer’in muhakemesini herkes kabul etmedi. Cassini, diğer uydulara ilişkin gözlemlerdeki uyuşmazlıkların henüz açıklanmadığına işaret etti. İngiliz astronom James Bradley 1729’da yıldız paralakslarını ölçerek daha doğru bir ışık hızı rakamı üretene kadar, Rømer’in bulguları genel kabul görmedi.

Ole Rømer Kimdir?

1644’te Danimarka kenti Aarhus’ta doğan Ole Rømer Kopenhag Üniversitesinde okudu. Üniversiteden ayrılınca, Tycho Brahe’nin astronomi gözlemlerinin yayına hazırlanmasına yardım etti. Rømer, Kopenhag’a yakın Uraniborg’da Brahe’nin eski gözlemevinden kendi gözlemlerini de yapıp, Jüpiter uydularının tutulma zamanlarını kaydetti. Oradan Paris’e taşındı ve Giovanni Cassini yönetimindeki Kralivet Gözlemevi’nde çalıştı. 1678’da İngiltere’yi ziyaret etti ve Isaac Newton’la buluştu.

1681’de Kopenhag Üniversitesine dönen Rømer astronomi profesörü oldu. Ölçülerin ve ayarların, takvimin yapı yönetmeliğinin, hatta su şebekelerinin modernleştirilmesiyle ilgilendi. Ne yazık ki, astronomi gözlemleri 1728’de çıkan bir yangında yok oldu.

Tarihte Jüpiter ve Uydularının Gözlemleri

1610 – Galileo Galilei Jüpiter’in dört büyük uydusunu keşfeder.

1668 – Giovanni Cassini Jüpiter uydularının tutulmalarını öngören ilk doğru cetveli yayımlar.

1729 – James Bradley yıldızların konumlarındaki değişimlere dayanarak ışığın hızını 301.000 km/sn olarak hesaplar.

1809 – Jean Baptiste Joseph Delambre Jüpiter uydularına ilişkin 150 yıllık gözlemleri kullanarak 300.300 km/sn’lik bir ışık hızı hesaplar.

1849 – Hippolyte Fizeau astronomi verileri kullanmak yerine bir laboratuvarda ışığın hızını ölçer.