Güneş tutulmaları tarihin büyük bölümünde hükümdar için kötü haber olarak yorumlandı; onların kişisel sağlığı veya krallığın sağlığı için uğursuz bir işaret. Ancak bu korkular binlerce yıllık bilimi beslemeye yardımcı oldu. Bu ilerleme Mezopotamya'da tarihsel verilerdeki periyodik kalıpların aranmasıyla başladı. Güneş sistemi cisimlerinin gelecekteki birbirine bağlı hareketlerini yüzyıllar öncesinden bildiğimiz bir çağda doruğa ulaştı ve bir zamanlar kozmik ölçekte kaygının nedeni olan şeyi soğuk bir saat meselesine dönüştürdü.

Bir dönüm noktası seçmek zorunda kalsaydınız, bu, Londra üzerinde güneş tutulmasının belirdiği 22 Nisan 1715 sabahı olabilirdi. En çok Halley kuyruklu yıldızının adaşı olarak hatırlanan İngiliz bilgin Edmond Halley bunu önceden bildirmişti. Ayın gölgesinin İngiltere üzerinde çizeceği yolun haritasını içeren bir bildiri yayınlamıştı. O yıl, İngiltere'nin yeni taç giymiş bir kralı vardı ve ona karşı bir isyan çoktan yaklaşıyordu; Halley, bir tahminle tutulmanın gizemini çözerek, onun bir alamet olarak gücünü etkisiz hale getirmeyi umuyordu.

Ayrıca gözlemleri ileriye yönelik daha iyi tutulma tahminlerine yol açabilecek veri toplayıcıları da işe almak istiyordu. "Meraklıların bunu ve özellikle de Tam Karanlığın süresini gözlemlemesi isteniyor," diye ilan etti, "...çünkü bu sayede Gölgenin Durumu ve boyutları güzel bir şekilde belirlenecek; ve bu sayede, gelecek için benzer Görünümleri şu anda iddia edilebileceğinden daha yüksek bir kesinlikle tahmin edebilmemiz mümkün olabilir.

Ritmi Koruyan İşaretler

Onlarca yıl önce, eski metinlerin hevesli bir okuyucusu olan Halley, tutulmalar ve ayın gökyüzündeki konumu hakkında düşünmek için yararlı bir göksel döngüyü yeniden keşfetmiş ve popüler hale getirmişti: 6,585 gün veya 18 yıldan biraz fazla. Modern tarihçilerin, aslında "evren" veya "büyük sayı" gibi bir anlama gelen Sümer sembolünün yanlış tercümesi olarak gördükleri bu döngüyü "Saros" olarak adlandırdı.

MÖ 600 civarında Mezopotamya'da Asurlu ve Babilli rahip-matematikçiler, bir sonraki tutulmanın ne zaman gerçekleşebileceğine dair çıkarımlarda bulunmak için stratejiler geliştirmeyi umarak, kil tabletlere kaydedilen geçmiş tutulma tarihlerini araştırdılar. Tutulmalar bu kültürlerdeki kralları endişelendiriyordu ve çok geçmeden burçların ve kişisel burçların icadıyla birlikte güneşin, ayın ve gezegenlerin konumlarını takip etme ihtiyacı herkesi ilgilendirecekti.

İlk çözümler pratik kurallardı. Örneğin ay tutulmaları genellikle altı ay sonra birbirini takip ediyordu. Babilliler ayrıca belirli güneş ve ay tutulmalarının genellikle Halley'in Saros adını verdiği benzer bir olaydan ayrıldığını da fark ettiler.

Bu döngüyü modern terimlerle anlamak için, ayın doğrudan Güneş ile Dünya arasında yer aldığı ve üç cismin de düzgün bir çizgi oluşturduğu güneş tutulması anında gök cisimlerinin geometrisini hayal edin. Bunun gerçekleşmesi için ayın yeni ay olması gerekir. Aynı zamanda, Dünya etrafındaki eğik yörüngesinin, Dünya'nın güneş etrafında kendi yörüngesinde ilerlediği düzleme daldığı bir noktada olması gerekir.

Şimdi aynı koşulların tekrarlanacağı zamanı bulmak için saati ileri aldığımızı hayal edin. Birbiriyle örtüşen ancak eşit olmayan birkaç ay döngüsünü uzlaştırmamız gerekiyor. Birinci döngü: Bir yeni aydan diğerine geçmek yaklaşık 29.5306 gün sürer. İkinci döngü: Ayın, Dünya'nın yörünge düzlemindeki bir geçişten bir sonraki geçişte aynı geçişe geçmesi yaklaşık 27.2122 gün sürer. Üçüncü döngü: Ay'ın eliptik yörüngesi onu Dünya'ya yaklaştırıp uzaklaştırdığından, Ay aynı zamanda görünür boyutunu ve hızını Dünya üzerindeki göklerde de salınır; bu yaklaşık 27.5546 gün süren bir döngüdür.

O halde Saros, tüm bu döngülerin tam sayıda tekrarlandığı güzel bir yuvarlak aralıktır: Yeni aydan 223 geçiş neredeyse tam olarak ekliptiğe giriş ve çıkışta 242 tura eşittir, bu da neredeyse tamamen eşittir. Ay'ın görünen boyutunda 239 salınım var. Bir güneş ya da ay tutulması gördüyseniz, bir Saros'u bekleyin; gök cisimlerinin aynı kaba geometrik düzeni tekrarlanacaktır.

Ancak Ay'ın yörüngesi aslında bu parametrelerden daha karmaşıktır. Ve ne olursa olsun, bu plan size, ortaya çıkan tutulmanın Dünya'nın neresinde görülebileceğini söylemiyor.

Halley ve Ötesi

Halley, Saros'u okuyup kendi kullanımı için yeniden canlandırdığında, matematik tarihçisi Clemency Montelle'nin 2011 tarihli kitabında tanımladığı gibi, yüzyıllarca süren çok kültürlü çabalar tutulma sorununu daha da iyileştirmişti. Gölgelerin Peşinde. Babilliler sonunda "bir Saros bekle" gibi basit ampirik kuralları aşarak ayın gökyüzündeki gelecekteki koordinatlarını hesaplayan daha karmaşık sayısal şemalara geçtiler. Antik Yunanlılar evrene ilişkin kendi geometrik fikirlerini Babil tarzı sayısal hesaplamalarla birleştirdiler. Bu sentezin üzerine inşa edilen, "algoritma" kelimesinin dokuzuncu yüzyıldaki adı olan el-Harezmi gibi İslam dünyası gökbilimcileri, trigonometrik fonksiyonları ve (Hindistan'dan) ondalık sayıları alıp yeni kağıt ortamına karaladılar ( Çin'den) artık Avrupa'da da yankılanan daha gelişmiş tahmin yöntemleri geliştirmek.

Ancak Halley'nin oynayacak daha da yeni bir şeyi vardı. Saros'u antik çağlardan çıkardığı sıralarda, arkadaşı Isaac Newton'un yerçekimi hakkındaki fikirlerinin yayınlanmasını da finanse etti; Newton daha sonra bunu ayın yörüngesini anlamak için uyguladı. 1715'e gelindiğinde, yüzyıllardır süren ilk güneş tutulması Londra'ya yaklaşırken, Halley'nin öngörü haritası eski ve modern düşünce tarzlarının bir karışımıydı.

Bir sonraki büyük adım, 1824'te Alman gökbilimci Friedrich Bessel'in, yerçekimi yasalarını kullanarak tutulmalarla ilgili Newton'un düşünce yaklaşımını genişletmesiyle geldi. Ay'ın gölgesinin Dünya'nın merkezinden geçen hayali bir düzlem üzerine düştüğünü hayal etti. Daha sonra, gölgenin tam olarak nereye ve ne zaman çarpacağını görmek için o gölgeyi yerkürenin yüzeyine geri yansıtabilirsiniz; bu, sonunda Dünya'nın bir küre değil, topaklı, engebeli, dönen bir nesne olarak düşünülmesini gerektiren bir süreçtir. Bessel'den sonra birçok ulusun bu gölgeleri kovalayacak küresel, emperyal erişime sahip olduğu belirtildi. Deborah KentAndrews Üniversitesi'nde matematik tarihçisi. Bunu yaparak, bilimsel yumuşak güç üstünlüğü mücadelesinde hesaplamalarını daha da hassaslaştırabilirler.

Sonraki yüzyılda, tutulma gezileri bilimdeki en büyük gizemlerden birinin çözülmesine yardımcı oldu: Merkür'ün garip yörüngesi, güneşi kucaklayan keşfedilmemiş bir gezegenden mi kaynaklanıyordu (bu gezegen muhtemelen bir tutulma sırasında görünür hale gelecekti)? Veya, ortaya çıktığı gibi, Newton'un yerçekimi anlayışında bir sorun mu vardı? Bu riskler, bilim adamlarının tam olarak nerede olmaları ve hangi verilerin kaydedileceği konusunda katı talimatlarla dünyanın her köşesine gönderilmesiyle tutulma tahminini ve gözlemini daha da önemli hale getirdi. Kent, daha sonra ara sıra "hayranlık patlaması" ile noktalanan kuru raporlar sunduklarını söyledi. "Neredeyse her birinde, iki paragraflık coşkulu, Viktorya dönemine ait, abartılı bir açıklama var."

20. yüzyılda sorun bir kez daha değişti. Tutulmalara ilişkin doğru bir tahmin, her zaman ayın ve güneş sistemindeki diğer her şeyin sürekli olarak birbirini çekiştirdiği gerçeğiyle boğuşmak zorundaydı. Bu sadece çözülemeyen meşhur "üç cisim problemi" değildi; bu bir N-vücut sorunu. NASA, insanları ve robotları güneş sistemi cisimlerine doğru fırlatmaya başladığında, bu cisimlerin nerede olduğunu ve gelecekte nerede olacaklarını bilme ihtiyacı yeni bir aciliyet kazandı ve anlaşılması daha kolay hale geldi.

Apollo astronotlarının Ay'a bıraktığı aynalar sayesinde, Ay'ın Dünya'ya göre birkaç metre içinde nerede olduğunu biliyoruz. Ryan ParkıNASA'nın Jet Propulsion Laboratuvarı'nda Güneş Sistemi Dinamiği grubuna liderlik eden Dr. Güneş sisteminin etrafında vızıldayan çok sayıda uzay aracının uzak verileri geri göndermesiyle, güneşin konumunu da yüksek doğrulukla biliyoruz. Park'ın ekibi, ay ve güneş konumu verilerini - gezegenler ve yüzlerce asteroit için benzer parametrelerin yanı sıra, güneş rüzgarından kaynaklanan basınç gibi şeyler için düzeltmeler ve yalnızca Newton'un yerçekimi yasaları değil, aynı zamanda genel göreliliğin daha ince ayarlamaları - ile besliyor. bilgisayar modeli. Daha sonra model, ay da dahil olmak üzere her şeyin tahmin edilen konumlarının bir listesini çıkarıyor. Daha sonra JPL ekibi periyodik olarak modellerini günceller ve yeni listeler yayınlar.

Tutulmaları tahmin etme görevi için fazlasıyla gereksiz olan bu konumların, uzay yolculuğu için yeterince iyi olması amaçlanıyor. Uzay görevi geliştiricileri, ayın tam olarak nerede olacağını ve nasıl hareket edeceğini bulmak için zaman harcamak zorunda olup olmayacaklarını sorduğunda Park, "Biraz şaşırdım" dedi. "Hayır, hayır, hayır, hayır, sorunu yıllar önce çözdük."