Galileoa pidetään yhtenä kaikkien aikojen suurimmista tähtitieteilijöistä. Galileo tunnetaan kuitenkin myös lukuisista tieteellisistä keksinnöistä, joita hän teki elämänsä aikana.
Näihin kuului hänen kuuluisa kaukoputkensa, mutta myös sarja laitteita, joilla olisi syvällinen vaikutus maanmittaukseen, tykistön käyttöön, kellonkehitykseen ja meteorologiaan. Galileo loi monet näistä ansaitaksesi ylimääräistä rahaa perheensä tukemiseen. Mutta viime kädessä ne auttavat vahvistamaan hänen mainettaan miehenä, joka haastoi vuosisatojen arvoisia aikaisemmin pidettyjä ajatuksia ja mullisti tieteet.
Hydrostaattinen tasapaino:
Archimedesin ja hänen ”Eureka-hetken” tarinansa innoittamana Galileo alkoi tutkia kuinka jalokivikauppiaat punnitsivat jalometallit ilmassa ja sitten siirtymisen avulla määrittääkseen niiden ominaispainon. Vuonna 1586, 22-vuotiaana, hän teoriassa paransi menetelmää, jonka hän kuvasi oikeuskirjassa La Bilancetta (tai “pieni tasapaino”).
Tässä tavassa hän kuvasi tarkan tasapainon asioiden punnitsemiseksi ilmassa ja vedessä, jossa varren osa, johon vastapaino ripustettiin, oli kääritty metallilangalla. Määrä, jolla vastapainoa oli siirrettävä punnittaessa vettä, voitiin sitten määrittää erittäin tarkasti laskemalla langan kierrosta. Tällöin metallien, kuten kullan ja hopean, osuus esineestä voitiin lukea suoraan.
Galileon pumppu:
Vuonna 1592 Galileo nimitettiin matematiikan professoriksi Padovan yliopistosta ja teki usein matkoja Arsenaliin - sisäsatamaan, jossa venetsialaiset alukset varustettiin. Arsenal oli ollut käytännön keksintöjen ja innovaatioiden paikka vuosisatojen ajan, ja Galileo käytti tilaisuutta tutkia mekaanisia laitteita yksityiskohtaisesti.
Vuonna 1593 häntä kuultiin airojen sijoittamisesta keittiöön. Hän lähetti raportin, jossa hän käsitti airoa vivuna ja teki veden tukipohjasta oikein. Vuotta myöhemmin Venetsian senaatti myönsi hänelle patentin vedenottolaitteelle, joka luottaa operaatioon yhdellä hevosella. Tästä tuli nykyaikaisten pumppujen perusta.
Joillekin Galileon pumppu oli vain parannus Archimedes-ruuviin, joka kehitettiin ensin kolmannella vuosisadalla eKr. Ja patentoitiin Venetsian tasavallassa vuonna 1567. On kuitenkin olemassa selviä todisteita Galileon keksinnön yhdistämisestä Archimedesin aikaisempaan ja vähemmän kehittyneeseen suunnitteluun.
Heilurikello:
Aristotelilainen fysiikka oli 1500-luvulla edelleen hallitseva tapa selittää maapallon lähellä olevien elinten käyttäytymistä. Esimerkiksi uskottiin, että raskaat ruumiit etsivät luonnollista paikkaa tai lepoa - ts. Asioiden keskellä. Seurauksena ei ollut keino selittää heilurien käyttäytymistä, kun köydestä ripustettu raskas kappale heilua edestakaisin eikä etsi lepoa keskeltä.
Galileo oli jo tehnyt kokeita, jotka osoittivat, että raskaammat ruhot eivät pudonnut nopeammin kuin kevyemmät - toinen aristotelilaisen teorian mukainen uskomus. Lisäksi hän osoitti, että ilmaan heitetyt esineet kulkevat parabolisissa kaareissa. Tämän ja kiinnostuksensa vuoksi ripustetun painon edestakaisin liikkeelle hän aloitti heilurien tutkimuksen vuonna 1588.
Vuonna 1602 hän selitti huomautuksensa ystävälle osoittamassa kirjeessä, jossa hän kuvasi isokronismin periaatetta. Galileon mukaan tämä periaate väitti, että heilurin heilahdukseen kuluva aika ei ole sidottu heilurin kaariin, vaan heilurin pituuteen. Vertailemalla kahta samanpituista heiluria, Galileo osoitti, että ne kääntyvät samalla nopeudella huolimatta siitä, että niitä vedetään eri pituuksilla.
Yhden Galileon aikakauden Vincenzo Vivianin mukaan Galileo loi hevoskellojen suunnittelun vuonna 1641 kotiarestissa ollessaan. Valitettavasti, koska hän oli silloin sokea, hän ei pystynyt suorittamaan sitä ennen kuolemaansa vuonna 1642. Seurauksena oli Christiaan Huygensin julkaisu HorologriumOscillatoriumvuonna 1657 tunnustetaan ensimmäisenä heilurikelloehdotuksena.
Sektori:
Tykistä, joka tuotiin ensimmäisen kerran Eurooppaan vuonna 1325, oli tullut Galileon ajan sodan tukipilari. Pistooliensa tultua kehittyneemmiksi ja liikkuvimpiin, he tarvitsivat instrumentointia auttaakseen heitä koordinoimaan ja laskemaan tulipalon. Sellaisena vuosina 1595-1598 Galileo suunnitteli ja paransi geometristä ja sotilaallista kompassia ampuma-aseiden ja katsastajien käyttöön.
Nykyiset ampujan kompassit nojautuivat kahteen suorassa kulmassa olevaan varteen ja pyöreäan asteikkoon, jolla on putken linja korkeuksien määrittämiseksi. Sillä välin, matemaattiset kompassit eli jakajat, jotka kehitettiin tänä aikana, suunniteltiin erilaisilla hyödyllisillä asteikkoilla jaloissaan. Galileo yhdisti molempien instrumenttien käytöt suunnitellessaan kompassin tai sektorin, jonka jalkoihin oli kaiverrettu paljon hyödyllisiä asteikkoja, joita voidaan käyttää moniin eri tarkoituksiin.
Sen lisäksi, että se tarjosi uuden ja turvallisemman tavan ampuma-aseille korottaa tykkinsä tarkasti, se tarjosi myös nopeamman tavan laskea tarvittavan aseen määrän tykinpallon koon ja materiaalin perusteella. Geometrisena instrumenttina se mahdollisti minkä tahansa säännöllisen monikulmion rakentamisen, minkä tahansa monikulmion tai pyöreän sektorin pinta-alan laskemisen ja monenlaisia muita laskelmia.
Galileon lämpömittari:
1500-luvun lopulla tutkijoille ei ollut käytännöllisiä keinoja mitata lämpöä ja lämpötilaa. Yritykset korjata tämä venetsialaisen intelligenssin sisällä johtivat termoskooppiin, instrumenttiin, joka rakensi ajatusta ilman laajenemisesta lämmön läsnäolon takia.
Noin 1593, Galileo rakensi oman versionsa termoskoopista, joka luottaa polttimon ilman laajenemiseen ja supistumiseen veden siirtämiseksi kiinnitetyssä putkessa. Ajan myötä hän ja hänen kollegansa pyrkivät kehittämään numeerisen asteikon, joka mittaa lämpöä putken sisäisen veden paisumisen perusteella.
Ja vaikka kesti vielä vuosisata ennen kuin tutkijat - kuten Daniel G. Fahrenheit ja Anders Celsius - alkoivat kehittää yleisiä lämpötila-asteikkoja, joita voitaisiin käyttää sellaisessa instrumentissa, Galileon termoskooppi oli merkittävä läpimurto. Sen lisäksi, että se pystyi mittaamaan lämpöä ilmassa, se tarjosi myös kvantitatiivista meteorologista tietoa ensimmäistä kertaa.
Galileon kaukoputki:
Vaikka Galileo ei keksinyt kaukoputkea, hän paransi niitä huomattavasti. Monien kuukausien aikana 1609 hän julkisti useita kaukoputkisuunnitelmia, jotka yhdessä kutsutaan nimellä Galilean kaukoputket. Ensimmäinen, jonka hän rakensi kesäkuun ja heinäkuun välisenä aikana vuonna 1609, oli kolmen moottorin lasinlaski, jonka hän korvasi elokuussa kahdeksalla moottorilla, jonka hän esitti Venetsian senaatille.
Seuraavaan lokakuuhun tai marraskuuhun mennessä hän onnistui parantamaan tätä luomalla kaksikymmentä moottoria käyttävän kaukoputken - juuri sillä teleskoopilla, jota hän käytti tarkkailemaan Kuua, löytämään Jupiterin neljä satelliittia (jäljempänä Galilean Kuut), havaitsemaan Venuksen vaiheet ja ratkaisevat sumun täplät tähtiin.
Nämä löytöt auttoivat Galileoa etenemään Kopernikaanisessa mallissa, jossa todettiin pohjimmiltaan, että aurinko (eikä maa) oli maailmankaikkeuden keskusta (aka. Heliokestrismi). Hän jatkoi tarkennustaan edelleen, luomalla lopulta kaukoputken, joka voi suurentaa esineitä kertoimella 30.
Vaikka nämä kaukoputket olivat nykyaikaisten vaatimusten mukaisia, ne olivat suuri parannus Galileon aikana olemassa olleisiin malleihin nähden. Se, että hän onnistui rakentamaan ne kaikki itse, on jälleen yksi syy siihen, miksi niitä pidetään hänen vaikuttavimpana keksintönsä.
Hänen luomien instrumenttien ja niiden avustusten ansiosta Galileo tunnustetaan perustellusti yhdeksi tieteellisen vallankumouksen tärkeimmistä hahmoista. Hänen monet teoreettiset panoksensa matematiikan, tekniikan ja fysiikan aloille haastoivat myös vuosisatojen ajan hyväksyttyjä Aristotelian teorioita.
Lyhyesti sanottuna, hän oli yksi harvoista ihmisistä, jotka väsymättömän etsinnän kautta tieteelliseen totuuteen muuttivat ikuisesti ymmärryksemme maailmankaikkeudesta ja sitä hallitsevista peruslaista.
Space Magazine -lehdessä on artikkeleita Galileon kaukoputkesta, ja tutkijat haluavat vapauttaa Galileon ruumiin.
Lisätietoja saat Galileo-projektista ja Galileo-kaukoputkesta sekä Dynamiikan laeista.
Astronomy Cast on jakso kaukoputken valinnasta ja käytöstä sekä omien rakentamisesta.
Lähde: NASA
