Kütlesel Sapma İçin İlk Araştırmalar

Newton,kısaca Principia olarak anılan kitabında bir tahmininden söz ediyorduBir dağ yakınına asılmış bir çekül,dağın çekimsel kütlesinin yanı sıra Yerküre’nin çekimsel kütlesinin de etkisiyle,dağa doğru hafifçe meylederdiSapma hatasız şekilde ölçülürse,evrensel kütleçekimi sabiti,yani kütleçekiminin G olarak bilinen temel değeri bulunabilirdiBu yolla Yerküre’nin kütlesi hesaplanabilirdiFransız hidrolog olan Pierre Bouguer ile asker-matematikçi Charles Marie de La Condamine bunu Güney Amerika’da denemişlerdiAncak teknik güçlükler ve kendi aralarındaki kavgalar nedeni ile bu işi başaramamışlardı

Newton’un bu önerisi,İngiltere’de kraliyet astronomu olan Nevil Maskelyne tarafından tekrar gündeme getirildi Maskelyne,asıl sorunun kütlesi tahmin edilebilecek kadar düzgün şekilli bir dağ bulmakta olduğuna karar verdiKonuyu Royal Society’e bildirdiKurum uygun bir dağın bulunabilmesi için İngiliz Adaları’nı dolaşacak birisine görev vermeyi kabul etti

*

Maskelyne’nin bu iş için düşündüğü en uygun kişi,astronom ve harita mühendisi olan Charles Mason’du Maskelyne ve Mason 11 yıl önce Venüs geçişi projesi nedeniyle beraber çalışıp dost olmuşlardı

*

Charles Mason,1761 tarihinde Jeremiah Dixon adlı genç bir araştırmacı ile beraber çalışıyordu Royal Society, Venüs geçişini gözlemlemeleri için onların Sumatra’ya gitmesini istediAma daha yolculuklarının başlangıcında gemileri bir Fransız fırkateynin saldırısı ile karşılaştı Mason ile Dixon, Royal Society’e bir mesaj göndererek bu yolculuğun çok tehlikeli olduğunu bildirdilerAncak kurumun ısrar etmesi üzerine yola devam etmek zorunda kaldılarBu kez, daha yolun yarısında Sumatra’nın Fransızların eline geçtiğini öğrendilerBu nedenle Venüs geçişini Ümit Burnu’nda gözlemlemek istedilerse de bir sonuca ulaşamadılarÜlkelerine dönerlerken Saint Helena Adası’nda Maskelyne ile karşılaştılarİşte bu karşılaşma Mason ile Maskelyne’nin dost olmalarına neden olmuştuBirkaç hafta boyunca gelgit akımlarının haritasını çıkardılarKısa bir süre sonra Maskelyne İngiltere’ye dönerken, Mason ile Dixon 4 yıl sürecek olan bir maceraya atıldılarYolculuklarının hedefi, bilimsel araştırma yapmak için Amerika idiO günlerde birisi William Penn,diğeri Lord Baltimore yönetimindeki Pennsylvania ve Maryland kolonileri arasında sınır kavgası vardı Mason ile Dixon bu sınır kavgasını çözebilmek için 393 kilometre yol katettilerSonuçta,daha ileriki tarihlerde köle ve özgür eyaletleri birbirinden ayıran çizgi olarak sembolik önem taşıyan Mason- Dixon hattı ortaya çıktıİki arkadaş bundan sonra astronomik araştırmalarını sürdürdüBu araştırmaların birinde yüzyılın en isabetli meridyen derecesini ölçmeyi başardılarSonra da ülkelerine döndüler

*

Charles Mason,1772 yılında Maskelyne’nin isteği ile kütleçekimsel sapma deneyine uygun bir dağ arama görevini kabul ettiSonuçta,aranan dağın İskoçya’daki Orta Highlands bölgesinde bulunan Schiehallion olduğunu bildirdiAma bütün mevsim boyunca dağda kalıp çalışmayı kabul etmediBöylece kütleçekimsel sapma deneyi Maskelyne’nin üzerinde kaldı Charles Mason daha sonra yani 1786 yılında parasız olduğu günlerinde karısı ve 8 çocuğu ile Amerika’ya gittiAma artık orada bulunması için bir neden kalmamıştıHiçbir dostu ve bilimsel çalışmalarını destekleyecek hiçbir tanıdığı yoktuBirkaç hafta sonra öldü

*

Kütleçekimsel sapma deneyi üzerinde kalan Nevil Maskelyne,1732 yılında Londra’da doğmuştu1755 yılında kendisi papaz idiAncak 25 Temmuz 1748 yılında gerçekleşen tutulma olayından sonra astronomi ile ilgilenmeye başlamıştı1758 yılında Royal Society’e üye olarak kabul edildiÜç yıl sonra da Venüs geçişini izlemek üzere StHelena Adası’na gönderildiYolculuğu sırasında Ay’ın konumuna göre boylam belirleme deneyleri yaptıGeliştirdiği yöntemi 1763 yılında yazdığı ‘İngiliz Denizcisinin Kılavuzu’ adlı kitabında yayımladı1765 yılında kraliyet astronomluğuna atandı

*

İşte şimdi,yani 1774 yılının yaz ayında,Schiehallion dağındaydıBurada 4 ay kaldıMümkün olan her konumdan yüzlerce ölçüm alan bir araştırmacı ekibi yönettiElde edilen verileri değerlendirerek dağın kütlesini bulmak,birçok hesabı gerektiriyorduBu iş Charles Hutton adlı bir matematikçiye verildi Araştırmacılar dağın haritasına ölçüm sonuçlarını yazmışlardıÖyle ki her bir ölçüm,dağın üstündeki veya civarındaki bir noktanın yüksekliğini belirliyordu Bu durum ilk bakışta karmakarışık bir rakam kalabalığı gibi görülüyordu Charles Hutton,eşit yükseklikteki noktaları kalemle birleştirdiği takdirde bu rakamların daha düzenli görüneceğini fark ettiArtık haritaya bakınca dağın genel biçimi ve eğimi çok kolay anlaşılacaktıBöylece Charles Hutton,eşyükselti eğrilerini icat etmiş oldu

*

Charles Hutton, Schiehallion dağındaki ölçümlere dayanarak Yerküre’nin 5000 milyon milyon ton ağırlığında olduğunu hesapladıArtık Güneş dahil, sistemdeki tüm gezegenlerin kütleleri, Yerküre’nin kütlesinden hareketle hesaplanabilirdiAncak Schiehallion dağı deneyinin bir eksikliği vardıDağın gerçek yoğunluğu bilinmiyorduNitekim Charles Hutton,dağın sıradan bir taşla aynı yoğunlukta olduğunu varsaymıştıBu nedenle deney pekçok kişiyi tatmin etmedi

*

Kütleçekimsel sapma deneyi konusuna ilgi duyan bir başka kişi,John Michell adlı bir kır papazı idi

1724 yılında doğmuştu1750 yılında yapay mıknatıslar üzerinde çalışmalar yaptı

1755 yılında gerçekleşen Lizbon depremi üzerine araştırmalarda bulunduDepremin odak noktasının Atlas Okyanusu’nun altında olduğunu saptamıştı Depremlere,yer altı sularının derinlerdeki yüksek sıcaklıklarla ilişkiye geçmesi sonucunda oluşan yüksek basınçlı buharların yol açtığını ileri sürdü

Astronomi alanında Yer ile yıldızlar arasındaki uzaklığın ölçülmesine ilişkin teknikler geliştirdiÇiftyıldız çiftlerinin fiziksel olarak gerçekten birbirlerine yakın olduğunu ve birbirleri çevresindeki yörüngelerde dolandıklarını savundu1760 yılında Royal Society’e üye olarak kabul edildi1762 yılında Cambridge Üniversitesi’nde,1767 yılında da Thornhill Üniversitesi’nde profesörlük yaptıBurulma terazisi ilkesini geliştirdiBu aygıt vasıtası ile Yer’in yoğunluğunun belirleneceğini öne sürdüNitekim,Henry Cavendish,bu aletten yararlanarak sonraki yıllarda yerçekimi sabiti olan G değerini belirlemişti

Manyetizma ve kütleçekimine ilişkin araştırmalar yapan John Michell,uzayda karadelikler olabileceğini de ileri sürmüştü

Ancak tasarı ve deneylerini tamamlayamadan öldü

*

Kütleçekimsel sapma deneyini ve Yerküre’nin kütlesini hesaplama işini ileriki tarihlerde Henry Cavendish gerçekleştirecekti

KAYNAKLAR:

A Short History of Nearly Everything

AnaBritannica