Gökküre nedir? Astronomide gökyüzünün önemli bir kavramı olan gökküre, evrenin yapısını anlamak için nasıl kullanılır? Bu yazıda gökkürenin anlamını ve astronomideki rolünü keşfedin.
Gökküre; merkezinde yerin bulunduğu ve öteki gök cisimlerinin, izdüşümlerinin üzerine yerleştirildiği varsayılan küredir. Böyle bir küre üzerinde bulunan gökcisimlerinin yerden uzaklıklarının aynı kabul edildiği açıktır. Doğal olarak bu doğru değildir. Ancak, küresel gökbilim, gökcisimlerinin uzaklıklarıyla değil, onların belli bir anda hangi konumda bulunduklarıyla ilgilendiğinden bu varsayımın çok büyük bir yararı olmaktadır. Gökcisimlerinin görüldükleri doğrultular ve bu doğrultuların gök küresini kestikleri noktalar, bunların uzaklığıyla değişmeyeceğinden, kürenin yarıçapı da bütünüyle isteğe bağlıdır.
Gökküresi üzerinde, gözlemcinin başı doğrultusunda uzatılan düzey doğrultusunun gökküresini kestiği noktaya başucu, bunun karşıtında bulunan noktaya da ayakucu denir. Başucu ve ayakucu noktaları, kürenin kutupları olarak düşünülebilir ve bunların ikisini birleştiren dik büyük daireye de gök ufku denir. Gökcisimleri, bu ufuk konum sisteminde, yükseklik ve azimut konumlan kullanılarak yerleştirilebilir.
Giriş
Astronomik nesnelerin uzak mesafelerde olması nedeniyle gökyüzünün gözle rahatça incelenmesinin, bu nesnelerin gerçek mesafeleri hakkında herhangi bir bilgi sunmamaktadır. Tıpkı içinde büyük ancak bilinmeyen bir yarıçaplı bir küre üzerine sabitlenmiş gibi, tüm gök cisimleri eşit uzak gibi görünür; bu küre tepemizde batıya dönmüş gibi hareket ederken, altındaki Dünya sabit gibi görünür. Göksel astronomi açısından, bu gerçekte böyle mi yoksa Dünya mı dönüyor, gökyüzü küresi mi sabit, bunlar önemli değildir.
Gökyüzü küresi sonsuz bir yarıçapa sahip gibi düşünülebilir. Bu, içindeki herhangi bir noktanın, gözlemcinin bulunduğu nokta dahil, merkez olarak düşünülebileceği anlamına gelir. Ayrıca, milimetreler arasında olsun ya da Güneş Sistemi boyunca birbirinden uzak olsun, tüm paralel çizgilerin, grafik perspektifin kaybolma noktasına benzer şekilde küre üzerinde tek bir noktada kesişmiş gibi görüneceği anlamına gelir. Tüm paralel düzlemler de küre üzerinde tesadüfi bir büyük dairede kesişmiş gibi görünecektir.
Buna karşılık, sonsuz yarıçaplı bir gökyüzü küresine doğru bakan gözlemciler, paralel çizgilere, aynı büyük daireye bakan gözlemcilere paralel hatlara bakıyor olacaklar. Sonsuz yarıçaplı bir gökyüzü küresinde, tüm gözlemciler aynı yönde aynı şeyleri görürler.
Bazı nesneler için bu fazla basitleştirilmiştir. Gözlemciye oldukça yakın olan nesneler (örneğin, Ay), gözlemcinin, örneğin Dünya’nın bir tarafından diğer tarafına hareket etmesi durumunda, uzak gökyüzü küresine karşı pozisyonlarını değişmiş gibi görüneceklerdir. Bu etkiye paralaks denir ve bu, ortalama bir konumdan küçük bir ofset olarak temsil edilebilir. Gökyüzü küresi, Dünya’nın merkezi, Güneş’in merkezi veya başka bir uygun konumda merkezlenmiş olarak düşünülebilir ve bu merkezlere göre pozisyonlardan hesaplanabilen ofsetler bulunabilir.
Bu şekilde, astronomlar gökyüzü küresi üzerindeki nesnelerin coğrafi merkezli veya heliyosantrik pozisyonlarını hesaplayabilirler, herhangi bir belirli gözlemcinin geometrisini hesaplamak için bireysel geometriyi hesaplama ihtiyacı duymadan. Gözlemciler, kendi küçük ofsetlerini gerekirse kendileri hesaplayabilirler. Gökyüzü küresi, astronomlar tarafından çok sık kullanılan bir tür astronomik kısaltma olarak düşünülebilir. Örneğin, 2010 Astronomi Takvimi, Ay’ın 1 Ocak’taki görünür coğrafi merkezi pozisyonunu, saatin 00:00:00.00 Dünya Zamanı’nda, ekvatöriyal koordinatlar olarak, sağ ascension 6s 57d 48.86s, deklinasyon +23° 30′ 05.5″ olarak listeler. Bu pozisyonun, gökyüzü küresine yansıtıldığı varsayılır; bu yönde herhangi bir konuma bakan herhangi bir gözlemci, “coğrafi merkezli Ay”ı yıldızlar karşısında aynı yerde görecektir. Birçok kabataslak kullanım için (örneğin, Ay’ın yaklaşık bir fazını hesaplama), bu pozisyon, Dünya’nın merkezinden görüldüğü gibi yeterlidir.
Hassas uygulamalar için (örneğin, bir güneş tutulmasının gölge yolunun hesaplanması), Takvim, topokentrik koordinatları hesaplama yöntemlerini ve formüllerini verir, yani, coğrafi bir yerden görüldüğü gibi, coğrafi merkezli pozisyona dayalı olarak. Bu, bu tür takvimlerde gerekli olan ayrıntı miktarını büyük ölçüde kısaltır, çünkü her gözlemci kendi özel durumlarını ele alabilir.
Göksel Küreler
Göksel küreler (ya da göksel küreler), başlangıçta Aristo gibi Yunan gökbilimcileri tarafından mükemmel ve ilahi varlıklar olarak tasarlanmıştır. Aristo, doğal düzeni ve dünyanın yapısını belirleyen Aristoteles fizik adlı bir dizi prensip oluşturmuştur. Diğer Yunan gökbilimcileri gibi Aristo da “…göksel küreleri göksel cisimlerin hareketlerinin geometrik teorileri için referans çerçevesi olarak gördü.”
Eudoxus of Cnidus’un teorisini benimseyerek, Aristo, Göksel küre içindeki gök cisimlerini saf, mükemmel ve öz (Aristoteles’e göre ilahi ve saf olan beşinci element) ile dolu olarak tanımlamıştır. Aristo, Güneş, Ay, gezegenler ve sabit yıldızların, alt göksel kürenin üzerindeki süperlunary bir bölgede mükemmel bir şekilde konsantre küreler olduğunu düşündü. Aristo, bu cisimlerin (süperlunary bölgede) mükemmel olduğunu ve klasik elementlerden (ateş, su, hava ve toprak) herhangi biri tarafından bozulamayacağını iddia etmiştir. Bozulabilir elementler sadece alt göksel bölgede bulunurken, bozulamaz elementler Aristo’nun jeosantrik modelinde süperlunary bölgededir. Aristo, göksel kürelerin sonsuza kadar devam eden mükemmel dairesel bir hareket sergilemesi gerektiğini savunmuştur. Ayrıca, doğa yer ilkesinin bir prensibe sıkıca uyması gerektiğini ve öz elemanın ilahi iradesinin serbestçe hareket ettiğini, diğer elementlerin (ateş, hava, su ve toprak) ise bozulabilir, değişebilir ve kusurlu olduğunu savunmuştur. Aristo’nun temel kavramları, beş elementin doğasına dayanmaktadır ve astronomik gerçekte Yeryüzü ile Gökyüzü’nü ayıran Eudoxus’un ayrı küreler modelini benimsemektedir.
Aristoteles ve Eudoxus’un (M.Ö. 395 ila M.Ö. 337 civarı) birçok keşfi, modellerinde farklılıklara ve aynı anda benzer özelliklere neden oldu. Aristoteles ve Eudoxus, gökyüzündeki iki farklı küre sayısını iddia ettiler. Eudoxus’a göre, gökyüzünde sadece 27 küre vardı, Aristo’nun modeline göre ise 55 küre vardı. Eudoxus, Hippoped veya lemniskat şeklinin gezegen gerilemeleri ile ilişkilendirildiğini iddia ettiği Hızlar Üzerine adlı bir çalışmadan matematiksel olarak modelini oluşturmaya çalıştı. Aristoteles, göksel kürelerin hızının değişmediğini, tıpkı gökyüzleri gibi, vurgularken, Eudoxus, kürelerin mükemmel geometrik bir şekilde olduğunu vurguladı. Eudoxus’un küreleri, gezegenlerin alt bölgesinde istenmeyen hareketlere neden olacaktı, bu yüzden Aristoteles, dış küme hareketlerinin dış gezegenlere aktarılmasını önlemek için her aktif küme arasına açıcılar ekledi, aksi takdirde dış hareketler dış gezegenlere aktarılacaktı. Aristoteles daha sonra “…gezegenlerin hareketlerini iç içe geçmiş küreler ve dairesel hareket kombinasyonları kullanarak gözlemlemiş, ancak daha sonraki gözlemler çalışmalarını boşa çıkarmıştır.”
Aristoteles ve Eudoxus’un yanı sıra, Empedokles, gökyüzünün, onun etrafında ilahi (oldukça yüksek) hızda dönen hareketi nedeniyle Dünya’yı doğal nedenlerden dolayı aşağı yönlü hareketten alıkoyan dairesel hareketi açıkladı. Aristo, Empedokles’in modelini eleştirdi, tüm ağır cisimlerin Yeryüzü’ne doğru gittiğini ve virajın kendisinin Dünya’ya gelmediğini iddia etti. Bu ifadeyi son derece saçma buldu ve Empedokles’in beyanını aşağıya çekilmeyen yer hareketi ve değişmeyen gökyüzleri (göksel küreler dahil) hareketine karşı geldiği için eleştirdi.
Göksel koordinat sistemleri
Bu kavramlar, gökyüzündeki nesnelerin pozisyonlarını ölçmek için kullanılan göksel koordinat sistemlerini anlamak için önemlidir. Yeryüzü’ndeki belirli referans çizgileri ve düzlemler, göksel küre üzerine projelendirildiğinde, referans sistemlerinin temelini oluştururlar. Bunlar, Dünya’nın ekvatoru, ekseni ve yörüngesi içindeki kesişimleriyle sırasıyla göksel ekvatoru, kuzey ve güney göksel kutupları ve ekliptiği oluştururlar. Gökyüzü küresinin keyfi veya sonsuz bir yarıçapa sahip olduğu düşünüldüğünden, tüm gözlemciler göksel ekvatoru, göksel kutupları ve ekliptiği aynı yerde yıldızların arka planına karşı görürler.
Bu temellerden, gökyüzündeki nesnelere doğru yönlendirmeler, göksel koordinat sistemleri oluşturularak nicelendirilebilir. Coğrafi boylam ve enlem gibi, ekvatoryal koordinat sistemi, doğal ekvator ve göksel kutuplara göre konumları belirtir, doğru çıkarma ve eğim kullanarak. Ekliptik koordinat sistemi, ekliptikle (Dünya’nın yörüngesi) ilişkili konumları belirtir, ekliptik boylam ve enlem kullanarak. Ekvatoryal ve ekliptik sistemlerin yanı sıra, bazı diğer göksel koordinat sistemleri, galaktik koordinat sistemi gibi, belirli amaçlar için daha uygundur.
