Astronomowie i astrofizycy polscy

Mikołaj Kopernik urodził się 19 lutego 1473 roku w Toruniu w zamożnej rodzinie mieszczańskiej. Na tronie polskim zasiadał wówczas Kazimierz Jagiellończyk. Uczęszczał do szkoły parafialnej, na początku jego nauki była to szkoła średniowieczna, kładąca nacisk na nauki kościelne, potem zaczęły docierać do Polski wpływy renesansu i szkoła zajęła się również sprawami świeckimi. Ta przemiana kulturowa z pewnością pomogła Kopernikowi zainteresować się astronomią, matematyką, ponieważ odrodzenie dąży do poznania i zrozumienia świata. Jednak z astronomia zetknął się dopiero w szkole katedralnej (kolegiackiej), czyli dzisiejszym odpowiedniku szkoły średniej. Interesował się również historią Polski.

W 1491 wuj wysłał dziewiętnastoletniego Mikołaja wraz z jego bratem Andrzejem do Krakowa na studia. Uczył się tam między innymi astronomii, astrologii, filozofii, fizyki, logiki, teorii muzyki i innych.

W 1496 zaczął studiować w Bolonii astronomię, a od 1501 w Padwie (prawo i medycynę). Dwa lata później otrzymał doktorat z prawa kanonicznego w Ferrarze i powrócił do Polski, na Warmię.

W latach 1504 - 1510 był sekretarzem i lekarzem przybocznym wuja, biskupa warmińskiego. Potem jako kanonik osiedlił się we Fromborku, prowadził tam obserwacje astronomiczne i pisał swoje dzieło pt. „De revolutionibus orbium coelestium” czyli “O obrotach ciał niebieskich”. W latach 1516 - 1521 był administratorem dóbr kapitularnych w Olsztynie, w czasie wojny polsko - krzyżackiej bronił olsztyńskiego zamku.

Kopernik interesował się ekonomią, sformułował tzw. prawo Greshama, według którego gorszy pieniądz wypiera lepszy.

Najbardziej jest jednak znany z odkrycia tego, że Ziemia kręci się wokół Słońca, czyli z tzw. teorii heliocentrycznej (od słowa helios - Słońce). Teoria ta wywołała rewolucję w dotychczasowym myśleniu. Zaprzeczała, że Ziemia jest jakimś nadrzędnym ciałem niebieskim, wokół którego krążą pozostałe obiekty. Teorie tę nazywamy geocentryczną (od słowa geo - Ziemia).

Kopernik spostrzegł, że Słońce ma także siłę utrzymywania ciał niebieskich w stałej od siebie odległości. Przyjmując potrójny ruch Ziemi (obrotowy, obiegowy roczny oraz ruch nachylenia - precesyjny) otrzymał niezwykle prosty i przejrzysty układ, w którym znikają zawiłości ruchów planet, które są wynikiem ruchu samej Ziemi. Nad owymi ruchami planet męczyło się wielu ówczesnych astronomów. Kopernik wykonywał mnóstwo obliczeń, rozumowań, wyliczeń trygonometrycznych, wywodów geometrycznych, analizował badania swoich poprzedników. A wszystko to dla sprawdzenia i udowodnienia swojej tezy.

Kopernik precyzyjnie obliczył proporcje między średnicą Słońca, a planet ją obiegających, kolejność poszczególnych sfer planetarnych w stosunku do Słońca i czas ich obiegu wokół tej gwiazdy.

Przykłady
Według Kopernika: rzeczywisty obieg:
- Saturn - 30 lat - 29 lat i 167 dni
- Jowisz - 12 lat - 11 lat i 315 dni
- Mars - 2 lata - 1 rok i 322 dni
- Ziemia - 1 rok - 1 rok
- Wenus - 270 dni - 225 dni
- Merkury - 80 dni - 88 dni

Zdumiewające jest to, że poprawne obliczenia zostały wykonane za pomocą precyzyjnej, nowoczesnej aparatury, podczas gdy Kopernik posługiwał się prymitywnymi przyrządami.

Jedną z trudności nastręczały gwiazdy. Owe sześć tysięcy punktów świetlnych nie chciało podporządkować się teorii Kopernika. Uczestniczyły one wprawdzie w dziennym obrocie sklepienia niebieskiego, wykazywały ruch precesyjny, ale nie chciały odzwierciedlać rocznego ruchu Ziemi dookoła Słońca. Planety zakreślały tym większe pętle, im bliżej były środka Ziemi, ale gwiazdy nie zakreślały takich rocznych pętli To był najpoważniejszy zarzut przeciwników teorii heliocentrycznej, przeciwników Kopernika. Kopernik dał jednak na to trafną odpowiedź: gwiazdy znajdowały się tak daleko od Ziemi, że ich roczne wahania paralaktyczne są dla nas niedostrzegalnie drobne. Dotychczas sądzono, że tzw. sfera gwiazd stałych znajduje się tuż za strefą Saturna. Teoria heliocentryczna zakładała bowiem, że wszechświat składa się ze sfer heliocentrycznych zachodzących wzajemnie na siebie. Każda sfera miała mieć orbitę jednej z planet.

Słuszność odpowiedzi Kopernika dała się jednak sprawdzić ilościowo w dopiero trzysta lat później, gdy udało się zmierzyć roczne przesunięcia paralaktyczne najbliższych gwiazd.

Wszystkie odkrycia Kopernika zostały zawarte w książce pt. „O obrotach ciał niebieskich”, która została wydana po śmierci autora w 1543 roku. Została od razu potępiona przez Kościół jako herezja i szatańskie dzieło oraz oczywiście umieszczona w „Index librorum prohibitorum” czyli po prostu w „Indeksie ksiąg zakazanych”. Usunięto ją z owej listy dopiero w 1758 roku, ponad 300 lat formalnie nie wolno było jej czytać.

Odkrycia Mikołaja Kopernika przyczyniły się do późniejszych odkryć, min. prawa grawitacji. Na dokonaniach Kopernika opierali się tacy uczeni jak np. Izaak Newton, Galileusz, Jan Kepler, Tycho de Brahe i inni. Teoria heliocentryczna zmieniła sposób myślenia i sposób patrzenia na świat. Prawdopodobnie, gdyby nie odkrycia Kopernika, nadal myślelibyśmy, że Ziemia znajduje się w środku wszechświata i jest płaska jak naleśnik.

Jan Heweliusz urodził się 28 stycznia 1611 w Gdańsku jako Jan Hewelke (później według XVI - wiecznego zwyczaju zmienił nazwisko na Heweliusz). Uczył się w Gimnazjum Gdańskim. Około 1627 został wysłany na naukę języka polskiego do miejscowości o nazwie Gondecz. Po powrocie do Gdańska kontynuował naukę w Gimnazjum. Wykazywał zdecydowane uzdolnienia w kierunku matematycznym i manualnym. Skierowano go więc na wydział grafiki i mechaniki, gdzie nauczył się sporządzać drobne przedmioty matematyczne i wykreślać ich podziałki. Jego pasją stały się automaty oraz malarstwo.

Heweliusz jest jednak bardziej niż z malarstwa znany jako konstruktor przyrządów do obserwacji. Szlifował soczewki, konstruował lunety, kwadranty azymutowe. Najważniejszy jest jednak wynalazek peryskopu (”wojennowidza”), przyrządu optycznego służącego do obserwowania rzeczy, które nie znajdują się bezpośrednio w polu widzenia obserwatora. Peryskop składa się z rury peryskopowej oraz umieszczonego w niej skomplikowanego układu soczewek, lusterek i pryzmatów.

Pasją Heweliusza było obserwowanie księżyca, czyli selenografia (od selene - księżyc), której był nowożytnym twórcą. Napisał książkę pt. „Selenographia sive Lunae descriptio”, potężne dzieło poświęcone w całości Księżycowi. Sam wykonał przyrządy do obserwacji satelity, sam przeprowadził obserwacje i opisał je, sam także rysował ilustracje Księżyca.

W swoich obserwacjach Heweliusz uchwycił aż 550 różnych plam księżycowych i jako pierwszy przystąpił do nadania nazw ustalonej przez siebie topografii. Z jego propozycji przetrwały do dzisiejszych czasów jedynie dwie nazwy łańcuchów górskich - Montes Aples i Montes Apenines. Obliczył wysokości gór księżycowych, które, gdy je zmierzono profesjonalną aparaturą, niewiele różniły się do prawdziwych. W latach 40. wydano „Selenografię”, która została uznana przez obecnego papieża Innocentego X jako dzieło heretyckie.

W roku 1656 astronom opublikował nową, tym razem mało udana rozprawę o Saturnie „Dissertatio de nativa Saturni facie”. Bez powodzenia starał się uchwycić zagadkowy wygląd tej planety, demonstrując w rycinach sześć różnych faz, w jakich przedstawiała mu się w czasie obserwacji. Niewiele czasu po opublikowaniu rozprawy holenderski astronom Chrystian Huygens zaobserwował pierścień otaczający Saturna.

Dobrą pozycję w obserwacyjnym dorobku gdańskiego astronoma zajmowało kolejne jego dzieło, „Mercuritus in Sole visus”. Zawierało ono przede wszystkim obserwację przejścia Merkurego przed fazą słoneczną, obserwowanego metodą projekcji. Miało ono miejsce 3 maja 1661 roku. Była to trzecia okazja w tym stuleciu. W 1631 obserwował w ten sposób min. Gassendi, a w 1651 zjawisko widoczne wyłącznie na wschodniej półkuli widział w Indiach wyłącznie Jeremiasz Shakerley. Heweliuszowi udało się obserwację dokładnie przeprowadzić i na jej podstawie obliczył dokładniej średnicę Merkurego. Do dziełka dołączył przedstawienie obserwowanej przez siebie gwiazdę zmienną, którą nazwał Niezwykłą (Mira). Pojawiła się ona w gwiazdozbiorze Wieloryba.

Heweliusz obserwował w swoim życiu dziewięć komet, z których cztery jako pierwszy z astronomów odkrył na niebie. Pierwsza odkrył 20 grudnia 1652 i obserwował do 10 stycznia następnego roku. W dniu 20 lutego 1661 odkrył kolejną kometę, a 14 grudnia 1664 uchwycił nową, obserwując ja do 18 lutego następnego roku. Poświęcił tej ostatniej komecie osobną publikację pt. „Prodromus cometicus”. 5 kwietnia 1665 odkrył na niebie nową, bardzo jasną i wielkogłową kometę. Wyniki obserwacji owej komety przedstawił w kolejnej publikacji.

Wreszcie w 1668 pojawiło się długo przygotowywane dzieło Heweliusza „Kometografia”. Znajdował się w nim cenny przegląd komet zaobserwowanych przez ludzkość do 1665. Wywody teoretyczne Heweliusza były natomiast chybione.

Nowe komety obserwował jeszcze w 1672, 1677, 1682 i 1683 i tej ostatniej był odkrywcą.

W 1673 Heweliusz wydał dzieło pt. „Machina Colestis”. Pierwsza jego część zawierała historię astronomii oraz opis obserwatorium w Gdańsku a także opis wielkiego teleskopu zbudowanego przez uczonego o długości 50 metrów, był to wówczas największy teleskop na świecie. Druga część opowiada o obserwacjach Heweliusza, a trzecia zawiera atlas nieba widziany od góry. Ten punkt widzenia został potem wykorzystany do tworzenia globusów nieba.

Heweliusz stworzył również katalog gwiazd stałych. Astronom pragnął osiągnąć liczbę 3000, ostatecznie udało mu się spisać 1888 pozycji.

Astronom uformował i nazwał nowe gwiazdozbiory, wśród nich 7 przetrwało do dzisiejszych czasów, np. Tarcza Sobieskiego (od 1925 nazwiska ludzi zostały usunięte z nazw i gwiazdozbiór jest obecnie znany jako Tarcza), Wielka Niedźwiedzica itp.

Rozpoczętego druku tego dzieła astronom niestety nie doczekał, ponieważ umarł w 1687 roku. Zakończyła go wdowa w 1690.

Czesław Białobrzeski żył od 31 sierpnia 1878 do 12 października 1953. W 1914 został profesorem uniwersytetu w Kijowie, w latach 1919 - 1921 w Krakowie, a od 1921 w Warszawie.

W 1921 zorganizował na Uniwersytecie Warszawskim Zakład Fizyki Teoretycznej, a w 1952 został członkiem Polskiej Akademii Nauk (PAN).

Czesław Białobrzeski był autorem około 100 prac na temat termodynamiki, teorii względności, teorii kwantów, teorii budowy i ewolucji gwiazd, spektrografii, astrofizyki oraz filozofii fizyki.

Rozważania filozoficzne Białobrzeskiego dotyczyły głównie zagadnienia indeterminizmu w fizyce.

Indeterminizm to jak sama nazwa wskazuje pogląd przeciwstawny determinizmowi. Pogląd ten neguje istnienie koniecznej współzależności zjawisk, według której każde zjawisko byłoby jednoznacznie wyznaczone przez całokształt warunków, w jakich zachodzi. Indeterminizm wątpi w powszechną ważność przyczynowego uwarunkowania zjawisk.

Duże znaczenie maja prace na temat ciśnienia promieniowania w równowadze wewnętrznej gwiazd. Białobrzeski sformułował równania równowagi promienistej kul gazowych, jakimi są gwiazdy.

Ciśnienie promieniowania elektromagnetycznego to ciśnienie wywierane przez padającą fale elektromagnetyczna (może być nią na przykład światło). Ciśnienie promieniowania, jakie wywiera na powierzchnię ciała płaska fala elektromagnetyczna jest równe gęstości energii elektromagnetycznej w pobliżu powierzchni. Występowanie ciśnienia światła wskazuje, że strumień promieniowania niesie nie tylko energie, ale także i pęd. Z punktu widzenia teorii kwantowej ciśnienie promieniowania elektromagnetycznego jest rezultatem przekazywania pędu między fotonami (nośniki energii elektromagnetycznej, nie maja ładunku elektrycznego) i ciałem pochłaniającym lub odbijającym. Wzory na ciśnienie promieniowania elektromagnetycznego otrzymane z teorii kwantowej są takie same jak w teorii klasycznej. Ciśnienie promieniowania elektromagnetycznego odgrywa ważną rolę w zjawiskach astronomicznych. W gwiazdach, wraz z ciśnieniem gazu, umożliwia ich stabilność przeciwdziałając siłom grawitacji, powoduje także powstawanie ogonów komet.

Obecnie astrofizyka teoretyczna dysponuje modelami budowy wnętrz i atmosfer różnych gwiazd oraz śledzi ich drogi ewolucyjne od stanu rozrzedzonej chmury do stanu supergęstej gwiazdy neutronowej lub białego karła.