Geschiedenis van de Sterrenkunde

Transcriptie

1 Geschiedenis van de Sterrenkunde Frank Verbunt Departement Sterrenkunde Nijmegen / IMAPP Nijmegen 6 februari 2013 Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Geschiedenis van de Sterrenkunde Nijmegen, 6 februari / 36

2 Overzicht 1 Stonehenge 2 Babylon 3 Griekenland 4 Midden-Oosten: Islam 5 Europa: vroege Middeleeuwen 6 Renaissance 7 18e-19e eeuw 8 20e eeuw Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Geschiedenis van de Sterrenkunde Nijmegen, 6 februari / 36

3 4500 jaar geleden: zonsopkomst in Stonehenge 270 is Oost. De plek aan de horizon waar de Zon op komt beweegt in de loop van het jaar; tegelijk beweegt de Zon langs de sterren. Door te kijken waar de zon opkomt, of tussen welke sterren hij staat, kunnen we het seizoen bepalen. Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Geschiedenis van de Sterrenkunde Nijmegen, 6 februari / 36

4 4500 jaar geleden: zonsopkomst in Stonehenge Stonehenge is zo ingericht dat de meest Noordelijke zonsopkomst over een buiten geplaatste steen ( heel stone ) naar het centrum schijnt. Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Geschiedenis van de Sterrenkunde Nijmegen, 6 februari / 36

5 4500 jaar geleden: Zon en Maan in Stonehenge Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Geschiedenis van de Sterrenkunde Nijmegen, 6 februari / 36

6 4500 jaar geleden en nu: zonsopkomst in Stonehenge Op de langste dag van het jaar komt de Zon (vrijwel) aan dezelfde plek aan de horizon op; maar de achtergrond van sterren is door precessie sterk gewijzigd. Modern Griekenland Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Geschiedenis van de Sterrenkunde Nijmegen, 6 februari / 36

7 3000 jaar geleden: Jupiter in Babylon rood: 1 jan 1000 vc; blauw 1 jaar later; lichtblauw 2 jaar later rood: 1 jan 1000 vc; blauw 12 jaar later; lichtblauw 24 jaar later Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Geschiedenis van de Sterrenkunde Nijmegen, 6 februari / 36

8 3000 jaar geleden: planeten in Babylon Voorbeeld Jupiter: 12 jaar: 1 rondje + een beetje 7 beetjes is 1 jaar gewonnen = 83 jaar is 7 rondjes Om de periode van een planeet te bepalen is nodig: een hemelkaart een archief van waarnemingen kunnen rekenen De Babyloniërs hadden dit, in ieder geval na 1700 v.c., misschien eerder. Waarom? hulp in voorbereiding van waarnemingen en rituelen hulp in horoskoop-productie (uit tabel i.p.v. waarneming) data voor dagen met slecht weer intellectuele nieuwsgierigheid Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Geschiedenis van de Sterrenkunde Nijmegen, 6 februari / 36

9 3000 jaar geleden: planeten in Babylon 7 Dwaalsterren volgen hetzelfde pad tussen de sterren: de dierenriem. Maan Zon Venus Mercurius Mars Jupiter Saturnus De snelheid van een planeet is anders in verschillende sterrenbeelden Sterrenbeelden in de dierenriem naam vertaling modern HUN (LU) huurling Aries MÚL-MÚL sterren Taurus MA S-MA S tweelingen Gemini ALLA krab Cancer A leeuw Leo ABSIN gerst-aar Virgo RÍN weegschaal Libra GÍR-TAB schorpioen Scorpio PA Pabilsag Sagittarius MÁ S geit-vis Capricorn GU de grote Aquarius zib.me staarten Pisces Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Geschiedenis van de Sterrenkunde Nijmegen, 6 februari / 36

10 2400 jaar geleden: rotatie van de hemel Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Geschiedenis van de Sterrenkunde Nijmegen, 6 februari / 36

11 2400 jaar geleden: equator en ecliptica Equator en ecliptica het jaar van de zon (2010) ɛ 23 1 = 1 Jan, 2 = 1 Feb, etc. Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Geschiedenis van de Sterrenkunde Nijmegen, 6 februari / 36

12 2400 jaar geleden: seizoenen (in Nijmegen) op 20 juni staat de Zon midden op de dag dicht bij het zenit, op 21 december ver van het zenit Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Geschiedenis van de Sterrenkunde Nijmegen, 6 februari / 36

13 bijna 2000 jaar geleden: planeten in Grieks Alexandrie de banen van de planeten zijn eeuwig hetzelfde het boven-maanse is perfect! elke planeet een set cirkels/bollen Ptolemaios: fijn werk Details van de planetenbanen: Mercurius en Venus zijn altijd in de buurt van de Zon Mars, Jupiter en Saturnus lopen soms achteruit! altijd recht tegenover Zon... verklaring van de variabele snelheid van de Maan impliceert een sterk variabele afstand. Dat klopt niet met de waarnemingen De benodigde wiskunde is behoorlijk ingewikkeld! Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Geschiedenis van de Sterrenkunde Nijmegen, 6 februari / 36

14 bijna 2000 jaar geleden: planeten in Grieks Alexandrie Teruglopen van Mars Afstand tot de Maan de Maan beweegt in het cirkel om een middelpunt dat in een cirkel beweegt langs een middelpunt dat in een cirkel om Tussenpozen van 1 dag op de achtergrond: Uranus Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) de Aarde beweegt... Daardoor verandert de afstand Aarde-Maan heel sterk Geschiedenis van de Sterrenkunde Nijmegen, 6 februari / 36

15 bijna 2000 jaar geleden: weg met de wetenschap De Romeinen voor praktische zaken (bruggenbouw, scheepsbouw, watertransport) is ervaring nuttiger dan wiskunde als ik wil weten welk seizoen het is kijk ik wel op de kalender! De Christenen wetenschap is heidens wetenschap leidt tot waanwijsheid alleen studie van de bijbel en van de kerkvaders God bepaalt wat er gebeurt: niet de sterren Onder Caesar werd een goede kalender opgesteld Het gevolg van deze opvattingen was dat kennis van de wiskunde en sterrenkunde in het Westen vrijwel volledig verdween. Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Geschiedenis van de Sterrenkunde Nijmegen, 6 februari / 36

16 Het Midden-Oosten: de Islamitische wereld Waarom Sterrenkunde? begin van de maand (Ramadan, Koran verbiedt schrikkelmaanden) gebedstijden richting naar Ka ba in Mekka dus: in dienst van moskee: muwaqqit Koninklijke Sterrenwacht Hoe? eerste kennis van (nazaten van) gevluchte wetenschappers uit Alexandrie ontwikkeling nieuwe instrumenten ontwikkeling nieuwe wiskunde doorgave kennis via (handgeschreven) handboeken Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Geschiedenis van de Sterrenkunde Nijmegen, 6 februari / 36

17 Het Midden-Oosten: de Islamitische wereld Drie voorbeelden: Nasīr al-dīn al-tūsī (geb.1201) pakt problemen Ptolemaios aan bv. met twee extra cirkels kan de afstand tot de Maan worden geregeld Ulugh Beg (15e eeuw) nieuwe ster-catalogus met 1018 posities van sterren Ibn al-shātir ( ) nieuwe theorie buitenplaneten Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Geschiedenis van de Sterrenkunde Nijmegen, 6 februari / 36

18 Het Midden-Oosten: de Islamitische wereld Drie voorbeelden: Nasīr al-dīn al-tūsī (geb.1201) pakt problemen Ptolemaios aan bv. met twee extra cirkels kan de afstand tot de Maan worden geregeld Ulugh Beg (15e eeuw) nieuwe ster-catalogus met 1018 posities van sterren Ibn al-shātir ( ) nieuwe theorie buitenplaneten Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Geschiedenis van de Sterrenkunde Nijmegen, 6 februari / 36

19 Vroege middeleeuwen in West-Europa Waarom sterrenkunde? Pasen is op de zondag na de eerste volle Maan na het begin van de lente: welke kalenderdag is dat? Hiervoor moeten de periodes van Zon en Maan worden gecombineerd hoe weet ik s nachts hoe laat het is? (voor bidstonden in kloosters): kijk naar de sterren! primitief: op basis van laat-romeinse schrijvers Het wereldbeeld (13e eeuw) Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Geschiedenis van de Sterrenkunde Nijmegen, 6 februari / 36

20 Herleving van de Sterrenkunde in Europa In drie stappen na 800: her-ontdekking laat-romeinse schrijvers: zeer primitief na 1100: her-ontdekking Ptolemaios 1144: uit Arabisch in Spanje 1160: uit Grieks in Palermo invoering astrologie voor artsen (uit Islam) aan Italiaanse universiteiten; gaandeweg hoger niveau van de sterrenkunde Copernicus studeert medicijnen en rechten in Bologna, Padua werkt in Fromberk wiskunde voldoende om Ptolemaios geheel te begrijpen en te verbeteren! 1543: Zon in centrum heelal verklaart waarom Venus en Mercurius altijd bij Zon en retrograde beweging van Mars, Jupiter, Saturnus Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Geschiedenis van de Sterrenkunde Nijmegen, 6 februari / 36

21 Herleving van de Sterrenkunde in Europa blauw: hispano-arabisch of in persoonlijk contact daarmee; lichtblauw: grieks; rood: latijn; paars: renaissance Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Geschiedenis van de Sterrenkunde Nijmegen, 6 februari / 36

22 Moderne Sterrenkunde in Europa Nauwkeurige metingen Brahe Kepler studeert in Kopenhagen werkt in Hven (en Praag 1600) zeer nauwkeurige metingen leidt veel sterrenkundigen op, o.a. Blaeu studeert in Tübingen analyseert data van Brahe 1609: ellipsen! Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Geschiedenis van de Sterrenkunde Nijmegen, 6 februari / 36

23 Ondermaans en Bovenmaans: beide variabel! Brahe liet zien dat de Nieuwe Ster van 1572 in het bovenmaanse lag Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Geschiedenis van de Sterrenkunde Nijmegen, 6 februari / 36

24 Nauwkeurigheid van Ptolemaios en Brahe Ptolemaios Brahe rood = positie in oude catalogus; zwart = correcte positie Brahe is tien keer nauwkeuriger als Ptolemaios Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Geschiedenis van de Sterrenkunde Nijmegen, 6 februari / 36

25 Moderne Sterrenkunde in Europa Theoretisch begrip Galileo Newton telescoop (dankzij nieuw, goed glas!) maantjes van Jupiter valproeven: begrip van versnelling wiskundig vernieuwer 1688: laat zien dat ellipsen volgen uit 1/r 2 -wet van de zwaartekracht Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Geschiedenis van de Sterrenkunde Nijmegen, 6 februari / 36

26 Sterrenkunde in Europa: 18e en 19e eeuw Wiskundige verbeteringen bv. Laplace (rond 1800) Halley liet zien dat baan van Jupiter steeds kleiner werd van Saturnus steeds groter is het zonnestelsel stabiel? klopt Newton wel? verklaring uit onderlinge storing Technische verbeteringen grotere telescopen grotere lensen betere klokken betere plekken voor telescopen (bv. op bergtop) fotografie spectrografen voor uiteenrafelen verschillende kleuren 1838: Bessel: eerste afstand tot een ster Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Geschiedenis van de Sterrenkunde Nijmegen, 6 februari / 36

27 Buiten het zonnestelsel: de wereld van de sterren de Herschel s (1785) Kapteyn (1922) In de richting waar weinig sterren staan is de zon dicht bij de rand van de sterrenwereld, in richtingen met veel sterren is de rand ver weg. Het probleem: mist tussen de sterren blokkeert het zicht ver weg in onze Melkweg Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Geschiedenis van de Sterrenkunde Nijmegen, 6 februari / 36

28 Buiten het zonnestelsel: de wereld van de sterren Shapley merkte eerst op dat de bolvormige sterhopen voornamelijk in 1 richting staan Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Geschiedenis van de Sterrenkunde Nijmegen, 6 februari / 36

29 Buiten het zonnestelsel: de wereld van de sterren Het stelsel van de bolvormige sterhopen is veel groter dan het heelal van Kapteyn! Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Geschiedenis van de Sterrenkunde Nijmegen, 6 februari / 36

30 Het Melkwegstelsel Herschel ontdekt infrarood Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Geschiedenis van de Sterrenkunde Nijmegen, 6 februari / 36

31 Van sterren naar sterrenstelsels: nevels en nevels Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Geschiedenis van de Sterrenkunde Nijmegen, 6 februari / 36

32 Van sterren naar sterrenstelsels: de standaard-kaars De supernova van Tycho Brahe Sommige typen variabele sterren zijn allemaal even helder (als ze dezelfde periode hebben) Ontploffende sterren van het type Supernova Ia zijn allemaal even helder Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Geschiedenis van de Sterrenkunde Nijmegen, 6 februari / 36

33 Sterrenstelsels en clusters van sterrenstelsels donkere materie de sterrenstelsels staan in groepen de groep heeft een veel te kleine zichtbare massa om de sterrenstelsels bijeen te houden er is veel meer donkere materie als zichtbare materie! bevestigd met afbuiging licht (blauwe slierten in figuur) en met aanwezigheid van zeer heet gas Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Geschiedenis van de Sterrenkunde Nijmegen, 6 februari / 36

34 Clusters van sterstelsels en heet gas XMM-Newton in vlucht cluster in röntgenstraling Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Geschiedenis van de Sterrenkunde Nijmegen, 6 februari / 36

35 De verste sterrenstelsels en donkere energie 100 uur met de Hubble RuimteTelescoop... alle sterstelsels bewegen van ons af hoe verder, hoe sneller de allerverste bewegen sneller dan verwacht duwende energie! Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Geschiedenis van de Sterrenkunde Nijmegen, 6 februari / 36

36 Grootte heelal in lichtjaren: 1 lichtjaar is tien miljoen miljoen km jaar sterrenkundige grens afstand heelal (lichtjaar) 222 v.c. Archimedes sfeer der sterren 0, Ptolemaios Brahe sfeer der sterren 0, Bessell nabije ster Kapteyn Melkweg Zwicky Virgo cluster Inhoud van het heelal sterren en planeten <1 % donkere materie % heet gas in sterclusters % donkere energie % Frank Verbunt (Sterrenkunde Nijmegen) Geschiedenis van de Sterrenkunde Nijmegen, 6 februari / 36