Univerzitet u Novom Sadu Priridno-matematiki fakultet Departman za fiziku

Edmond Halejseminarski rad iz predmeta Istorija astronomije

Profesor: ura Pauni

Sudent: Vlasto Petra

Novi Sad 2011

UvodEdmond Halej bio je ovek irokog interesovanja. Bio je kapetan kraljevske mornarice, vojni inenjer, geofiziar, pronalaza i industrijalac, matematiar i astronom. Roen je u gradiu Hagerstonu u blizini Londona, 29. oktobra 1656 godine. Njegov otac koji se takoe zvao Edmond, bavio se proizvodnjom sapuna, i od ovog zanata stekao itavo bogatstvo, to je dosta pomoglo mladom Edmondu na putu da postane astronom.

Uspeni mladi naunikEdmond je bio inteligentno dete. Od malena je pokazivao sklonost ka sticanju znanja iz raliitih oblasti. Takoe se istie njegov kapacitet za mehanikim izumima. Tokom kolovanja, njegovi kolski drugovi, brzo su zaostajali za njim u redovnoj kolskoj nastavi. Posebno se ta Slika br.1: Edmond Halej njegova superiornost ogledala u sticanju znanja iz matematike. Kada je zavrio kolu, ve je napravio zavidan progres na polju astronomije. Sa sedamnaest godina upisuje se na Kraljiin koled, Oksford. Tokom studiranja od svih kurseva najvie se bio posvetio astronomiji. Otac mu kupuje teleskop tzv. astronomsku trubu, duine 7,3m i veliki sekstant, sa kojima Halej provodi dosta vremena posmatrajui nebeska tela. Poto je to bio period posle otkrivanja Keplerovih zakona, u javnosti su bile prisutne mnoge rasprave i izuavanje ovih zakonitosti. I sam Halej je imao doprinos na ovu temu. Samo sa devetnaest godina izdaje svoju prvu disertaciju Neposredan i geometrijski nain odreivanja afela i ekscentriteta planetarnih orbita. Rad veoma povoljno ocenjuju nauni autoriteti tog vremena, to Haleju donosi visoko mesto u naunim krugovima.

Sveta Helena i katalog zvezdaHalej nije imao nameru da ostane samo astronom sa olovkom. esto je govorio da put ka preciznoj astronomiji vodi preko stalnog i to tanijeg odreivanja poloaja zvezda na nebu. Inspirisan delom Tiho Brahea koji je napravio katalog zvezda, Halej je odluio da izvri dopunu ovog kataloga. Meutim kada je saznao da Hevelius u Dantcigu (dananji Gdanjsk u Poljskoj) i Flamsted na Grinikoj opservatoriji, ve rade ovaj posao, zakljuio je da bi mnogo korisnije bilo da pravi katalog zvezda june hemisfere, koje nisu toliko posmatrane kao one na severnoj hemisferi, odnosno one koje se vide u Evropi. Sa napunjenih dvadeset godina, ne ekavi ni da mu se urui diploma, odluuje da odputuje na junu hemisferu, ije nebo je do tad bilo slabo osmatrano. Godine 1676, ukrcava se na brod,2

koji ga tri meseca kasnije donosi na ostrvo Sveta Helena koje se nalazi u Atlantskom okeanu. Od opreme sa sobom je doneo sekstant sa radijusom od 1.7 metara kao i teleskop duine 7.3 metara. Haleju je bilo reeno da je to ostrvo idealno za njegova osmatranja, meutim na ostrvu je zatekao drugaiju situaciju. Skoro svaki dan je bilo oblano a i kie su bile veoma este, tako da su loi vremenski uslovi znatno uticali na Halejeva osmatranja. Halej je zbog toga na ovom ostrvu ostao svega godinu dana, osmatrajui i beleei nove zvezde kad su vremenski uslovi bili povoljni. Tokom boravka na ostrvu uspeo je da posmatra tranzit Merkura. Poto nije bio samo astronom, bavio se i drugim oblastima nauke. Tako je tokom dana merio salinitet vode, iz koje je hteo da proceni starost Zemlje. Procenio je da je starost vea od 6000 godina, za koliko se tada smatralo, pa je ovom pretpostavkom kasnije uao u konflikt sa crkvom. Kada je vreme bilo tmurno i kiovito, bavio se prouavanjem kretanja vazduha. Kao uzrok ove pojave oznaio je neravnomerno zagrevanje atmosfere. Po povratku u Englesku svoj rad predstavlja u katalogu koji je nazvao Katalog junog neba (Catalogus stellarum australium) u u kome je predstavio izgled junog neba, zajedno sa novim zvezdama, drugim nebeskim objektima i sazveima koje je osmislio (slika br. 2). Katalog predstavlja dopunu Tiho Braheovom katalogu. U katalogu se nalazilo 341 zvezda. Katalog je bio jako znaajan pre svega za moreplovce, koji su mogli lake da putuju junim morima. Katalog predstavlja 1677 godine kralju arlsu II. Jedno od sazvea oko junog pola nazvao je arlsov Hrast, u ast kralja. Veruje se da je zbog ovog, sam kralj inicirao na univerzitetu u Oksfordu, kao i zbog uopte uspene misije na junoj polulopti, da se Haleju dodeli zvanje Magistrom slobodne umetnosti, to je i uinjeno 1678 godine. Ovo je Slika br.2: Halejev katalog junog neba bilo veliko dostignue tako mladog oveka, pogotovo ako se uzme u obzir da je postao magistar pre nego to je i dobio diplomu fakulteta.

lan Kraljevskog druvaIste te 1678 godine postaje lanom Kraljevskog drutva. Jedan od prvih zadataka u drutvu mu je bilo da sudi spor koji se vodio izmeu Roberta Huka i Dona Flamsteda na jednoj strani i Johana Heveliusa na drugoj strani. Naime Hevelius je tvrdio da merenja poloaja nebeskih tela moe preciznije da se izvri golim okom, nego sa teleskopom, to su tvrdili Huk i Flemsted. Spor je reio diplomatski , tako to je proveo deset dana sa Heveliusom u Gdanjsku, gde je primetio da ovaj poseduje izrazito otar vid, pogodan za precizna merenja. Kod druge strane otkrio je da su soiva na teleskopu neadekvatna, usled ega su i pravili neprecizna merenja od Heveliusa.3

1682 godine se oenio Meri Tuk sa kojom je iveo u Islingtonu (deo Londona) sve do njene smrti, sa kojom je imao troje dece. Bio je dosta zaokupiran i magnetizmom pa 1692 godine predstavlja svoju teoriju o zemljinom magnetizmu. Od 1698 do 1701 godine ispituje Zemljin magetizam u atlanskom okeanu, ije rezultate predstavlja u knjizi Karta varijacije kompasa, koju objavljuje 1701 godine.

KometaTokom boravka u Gdanjsku kod Hevelijusa 1680 godine, Halej je imao priliku da posmatra jednu kometu. Jednu drugu je imao priliku da posmatra 1682 godine, i tada se zainteresovao za ova nebeska tela. Tada se ve znalo da se planete kreu okolo Sunca po eliptinim orbitama, meutim zato se ovako kreu nije se znalo. Neuspevi da objasni kretanje kometa, Halej odlazi u posetu Njutnu, koji je ovaj problem ve bio reio nekoliko godina ranije. Najme jo 1666 godine, Njutn je iz Keplerovih zakona izveo Slika br. 3: Halejeva kometa zakon opte gravitacije, pomou koga je mogao da objasni kretanje kometa. Na nagovor Haleja i uz njegovu pomo, Njutn izdaje svoje kapitalno delo Matematiki principi prirodne filozofije, u kome on izlae ovaj zakon. Poto Kraljevsko udruenje nije imalo u planu i pre svega novca da tampa ovo izdanje, Halej ga finansira o svom troku. Poto su ostali dobri prijatelji sve do smrti Njutna, Halej je verovatno bio jedina osoba koja je bila poteena pogrdnih rei koje je Njutn izgovarao drugim ljudima. Sada pomou Njutnovog matematikog aparata, poinje da izuava kretanje kometa. Na osnovu podataka koje su prikupili njegovi prethodnici, Halej je imao uvid u 24 komete koje su viene u periodu od 1377 do 1689 godine, za koje izraunava njihove orbite. Meu njima je ugledao tri komete koje su imale gotovo identine parametre. Prva zabeleena je bila 1531 god., zatim 1607 god. koju je posmatrao Kepler, dok trea koja se pojavila 1682 god. i nju je posmatrao Halej. Pregledom starijih zapisa saznao je da se objekat sa istim parametrima pojavio 1380 i 1465 godine. Poto su se objekti pojavljivali svakih 75-76 godina, Halej je zakljuio da se radi o jednom istom objektu, koji se periodino pojavljuje na nebu, i ija je orbita eliptina. Iz treeg Keplerovog zakona na osnovu poznatog perioda (P76), izraunao je veliku poluosu putanje (R):

a na osnovu nje ekscentrinost elipse:=0,968

Tako je otkrio prvu peridinu kometu. Ovo Halejevo otkrie bilo je dosta znaajno za samu svest ljudi o tome da su komete samo objekti koji se periodino pojavljuju na nebu, poto je do tad smatrano da su komete vesnici neke nesree, koja e se desiti, kao to su rat, epidemija, smrt kralja i slino, za koje nisu znali kad e se pojaviti niti kada e nestati.4

Sada je na osnovu prikupljenih podata o datoj kometi Halej mogao da predvidi da e se kometa sledei put videti u periodu od 1757 do 1759 godine. Halejevo predvianje se obistinilo, kometa se pojavila 1758 godine u decembru. Naalost, Halej nije doiveo ponovni povratak komete, bio je preminuo pre sedamnaest godina. Ova kometa je u ast njenog pronalazaa dobila ime Halejeva kometa (slika br. 3). Svoja istraivanja i teorije o kretanju kometa predstavio je u svom delu Pregled astronomije kometa (A synopsis of the astronomy of comets), koja je izala 1705 godine, i koja je prvi pisani dokument u kome se opisuje kretanje kometa (slika br. 4).

Slika br. 4: Halejeva zbirka kometa

Neprijateljstvo sa Flamstedom i pomraenje SuncaGodine 1691 godine postaje kandidat za profesora astronomije na Oksfordu, meutim nebiva izabran zbog protivljenja Flemsteda, koji je tada bio kraljevski astronom i jo nekolicina uvaenih linosti tadanjice, zbog verskih optubi za ateizam, poto je pokuavo da pobije neke verske dogme kao to je naprimer starost Zemlje. Flemsted se pored ove optube za ateizam, pobunio i iz linih razloga, poto se zamerio Haleju zbog presude u korist Heveliusa u njihovom sporu. Konano godine 1703, kada su uglavnom svi njegovi teoloki protivnici umrli, Halej biva postavljen za profesora astronomije na Oksfordu. 1710 godine dobija zvanje doktora nauka. Godine 1715 Halej posmatra pomraenje Sunca, koje dodatno poveava njegov autoritet. Ovaj fenomen imao je specifian znaaj, poto je to prvo totalno pomraenje Sunca koje je bilo vidljvo iz Londona od 1140 godine. Halej je neposredno pre pomraenja, izvrio nepohodna izraunavanja vremena trajanja i put kretanja senke totalnog pomraenja i dobio mnogo preciznije vrednosti od zvaninih. On je dobio teorijsku vrednost za vreme priblino 4 minuta, dok je eksperimentalnim merenjem dobijeno 3 minuta i 33 sekunde. Na osnovu svojih prorauna nacrtao je i mapu krtetanja pomraenja. Tokom pomraenja, primeuje svetlu izmaglicu oko Sunca, skicira je i dosta detaljno je opisuje. Meutim nije dao nikakvo objanjenje da li ova svetla izmaglica pripada Suncu ili Mesecu. Danas znamo da je to oblast u Sunevoj atmosferi koju nazivamo korona.Slika br. 5: Slika levo predstavlja Halejev nacrt pomraenja koje prolazi kroz Englesku, 1715 godine. Slika desno je Halejev crte Suneve korone.

5

Merenje rastojanja do SuncaTokom boravka na ostrovu Sveta Helena posmatrajui tranzit Merkura doao je na ideju kako izmeriti rastojanje Zemlje do Sunca. Ovu ideju je predloio da se primeni na Veneru poto je Venera blie Zemlji i ee posmatramo njene tranzite. Metoda se zasnivala na paralaksi, pojavi po kojoj predmet koji posmatramo prividno se nalazi na razliitim rastojanjima u odnosu na neku referentnu taku, ako ga posmatramo sa razliitih mesta. Ako dva posmatraa, N i S na razliitim mestima na povrini Zemlje posmatraju tranzit Venere, videe da se Venera prividno kree po razliitim putanjama po povrini Sunca (slika br. 6). Take na povrini Zemlje zbog lakeg raunanja treba da se nalaze na istom meridijanu.

Slika br. 6

Poto Sunce vidimo kao sferu, a putanje su na raliitim delovima Sunca, njihove duine nisu iste. Duinu ovih putanja moemo izraunati beleenjem vremena u etiri take kontakta Venere i Sunca. Na osnovu treeg Keplerovog zakona ( T12/T22=R13/R23), znamo da relativno rastojanje Venere od Sunca iznosi 0,72 Zemljinog rastojanja (vai samo za male uglove). To isto znai da je ugao E (koji predstavlja rastojanje izmeu putanja za posmatraa sa Zemlje) od ugla V (koji predstavlja isti fenomen samo za posmatraa sa Venere), manji za 0,75 (slika br. 7).

Slika br. 7

6

Pored toga ugao V predstavlja i uglovno rastojanje izmeu dva posmatraa na Zemlji. Sada ako znamo linearno i uglovno rastojanje izmeu dve take na povrini Zemlje, koje lako odreujem, moemo izraunati rastojanje Zemlja-Venera (slika br. 8).

Slika br. 8

Ovo rastojanje dobijamo iz relacije:

odnosno

Sada ponovnim pozivanjem na trei Keplerov zakon, po kome razlika relativne udaljenosti Zemlje i Venere od Sunca iznosi 0,28, moemo rastojanje Zelmje do Sunca (dE-S) dobiti ako dEV podelimo ovom vrednou:

Ovu svoju metodu merenja rastojanja Zemlja Sunce, Halej je predstavio u svom delu Specijalna metoda kojom se moe odrediti Suneva paralaksa, pri posmatranju Venere ispred Sunca , koju je izdao 1716 godine. Metoda je primenjena tek dvadesetak godina posle Halejeve smrti 1761 i 1769 godine.

Pokretne zvezde i longitudaSve do vremena Haleja verovalo se da su zvezde nepokretni objekti. Godine 1718 merei poloaje zvezda Arkturusa i Sirijusa i uporeujui ih sa vrednostima iz Ptolomejevog katalaoga, Halej je otkrtio da se poloaj ovih zvezda promenio za 30 lunih minuta za proteklih 1850 godina, vremena od kad je katalog napravljen. Ovo je bio prvi dokaz koji potvruje da su zvezde pokretne. Ovo kretanje zvezda nazivamo sopstvenim kretanjem i posledica je kretanja same zvezde a i kretanje Sunevog sistema okolo centra galaksije. 1720 godine biva imenovan za Kraljevskog astronoma i tako je postao drugi kraljevski astronom, zamenivi Flamsteda koji je godinu dana pre prepreminuo. Na ovom mestu je ostao sve do svoje smrti. Pri preuzimanju zvanja Kraljevskog astronoma i dolazkom na Griniku opservatoriju biva neprijatno iznenaen, poto je Flemstedova ena naredila da se svi7

instrumenti koje je Flamsted izumeo i koristio isele sa opservatorije, tako da je praktino ostala prazna. Pored toga to je nasledio skoro praznu observatoriju, nije imao nikakvog asistenta tako da je morao sam sve da radi, od prorauna do voenja observatorije. Tokom tog perioda otkrio je nain merenja longitude. U tim vremenima moreplovci su imali problem u odreivanju poloaja na moru. to se tie latitude lako se odreivala poloajem neke zvezde iznad horizonta ali longituda se nije mogla odrediti na ovakav nain. Halej je za merenje longitude iskoristio metodu merenja rastojanja neke referentne sjajne zvezde do Meseca, za odreenu fazu Meseca. Ova metoda je bila predlagana i ranije ali zbog nepravilnosti u kretanju Meseca, nije bila koriena. U to vreme lunarna teorija nije jo bila dobro razraena, odnosno nije se mogao odrediti precizan poloaj Meseca. Poto je Halej tokom svog ivota najvie posmatrao kretanje Meseca, imao je puno eksperimentalnih podataka o kretanju ovog nebeskog tela. Iz tih podataka kao i podatka svojih predhodnika uspeo je da usavri putanju Meseca, odnosno bio je u stanju da dosta preciznije odredi njegov poloaj u odreenom periodu vremena. Metoda se zasniva na tome da u odreenoj fazi Meseca, merimo njegovo rastojanje do odreene zvezde, iz grupe referentnih zvezda. Zatim ovu vrednost uporeujemo sa rastojanjem ove iste zvezde od Meseca, koje je mereno na nultom meridijanu (Griniu). Ove poznate vrednosti bile su grupisane u tablice za svaku referentnu zvezdu. Sada razlika tih rastojanja predstavlja kordinatu poloaja longitudu. Ova metoda se mogla primenjivati i za merenje rastojanja Sunca, kada se Mesec nalazi u fazi prve i poslednje etvrti. Meutim metoda nije zaivela svoju primenu u orientaciji na moru, poto je i dalje imala neke mane. Opis ove metode Halej je dao u svom delu Astronomske tablice koje je izdao 1749 godine.

ZakljuakIako je tokom svog ivota bio otporan na bolesti, 1737 godine zadesila ga je paraliza. I uprkos bolesti nastavio je da radi sve do 1739 godine, posle ega se njegovo zdravlje rapidno pogorava. Umro je 14. januara 1742 godine u 86-oj godini ivota. Sahranjen je na istom mestu gde i njegova ena u Londonu. Delo Edmonda Haleja znaajan je doprinos nauci, a pre svega astronomiji i fizici. Da bi delo ovog izuzetnog istaivaa i astronoma bilo sauvano od zaborava, po njemu nose ime razni objekti. Tako naprimer pored komete, po Haleju je nazvan jedan krater na Mesecu i Marsu, kao i jedna istaivaka stanica na Antarktiku. Literatura: Ball, The Great Astronomers: The Essential Library Edition, Essential Library (xLibris), 2001 ulum, Francisti, Halejeva kometa, Matica srpska, Novi Sad, 1985 http://www.techmania.cz/edutorijum/art_exponaty.php?key=67 http://www.ta3.sk/VENUS-TRANSIT-2004/lectures/vt04_znasik_v2.pdf http://en.wikipedia.org/wiki/Edmond_Halley8

http://en.wikipedia.org/wiki/History_of_longitude http://www.exploratorium.edu/venus/P_question4.html http://www.phy6.org/stargaze/Svenus1.htm Notes and Records of the Royal Society of London, Vol. 36, pp. 61-77, The Royal Society, London, 1981

9