Galileo je považován za jednoho z největších astronomů všech dob. Jeho objev Jupiterových hlavních měsíců (Io, Europa, Ganymede a Callisto) způsobil revoluci v astronomii a pomohl urychlit přijetí Koperníkova modelu vesmíru. Galileo je však také známý četnými vědeckými vynálezy, které během svého života učinil.
Mezi ně patřil jeho slavný dalekohled, ale také řada zařízení, která by měla hluboký dopad na průzkum, použití dělostřelectva, vývoj hodin a meteorologii. Galileo vytvořil mnoho z nich, aby si vydělal peníze navíc na podporu své rodiny. Ale nakonec by pomohly upevnit jeho pověst muže, který zpochybnil staletí zažité názory a způsobil revoluci ve vědě.
Hydrostatická rovnováha:
Inspirován příběhem o Archimédovi a jeho momentu „Eureka“, začal Galileo zkoumat, jak klenotníci vážili drahé kovy ve vzduchu a poté pomocí přemístění, aby určili jejich specifickou hmotnost. V roce 1586, ve věku 22 let, přišel s teorií o lepší metodě, kterou popsal v pojednání s názvemRovnováha(nebo „Malá rovnováha“).
V tomto traktátu popsal přesnou váhu pro vážení věcí na vzduchu a ve vodě, ve které byla část paže, na které bylo zavěšeno protizávaží, omotaná kovovým drátem. Množství, o které se muselo posunout protizávaží při vážení ve vodě, se pak dalo velmi přesně určit počítáním počtu závitů drátu. Přitom bylo možné přímo odečítat podíl kovů jako je zlato a stříbro v předmětu.
Galileova „La Billancetta“, ve které popisuje novou metodu měření měrné hmotnosti drahých kovů. Kredit: Museo Galileo
Galileovo čerpadlo:
V roce 1592 byl Galileo jmenován profesorem matematiky na univerzitě v Padově a často podnikal výlety do Arsenalu – vnitřního přístavu, kde byly vybaveny benátské lodě. Arsenal byl po staletí místem praktických vynálezů a inovací a Galileo využil příležitosti k podrobnému studiu mechanických zařízení.
V roce 1593 byl konzultován o umístění vesel na galeje a předložil zprávu, ve které veslo považoval za páku a správně udělal z vody opěrný bod. O rok později mu benátský senát udělil patent na zařízení na zvedání vody, které se při provozu spoléhalo na jediného koně. To se stalo základem moderních čerpadel.
Pro některé bylo Galileovo čerpadlo pouhým vylepšením Archimédův šroub , který byl poprvé vyvinut ve třetím století př. n. l. a patentován v Benátské republice v roce 1567. Existují však zjevné důkazy spojující Galileův vynález s Archimedovým dřívějším a méně sofistikovaným designem.
Kyvadlové hodiny:
Během 16. století byla aristotelská fyzika stále převládajícím způsobem vysvětlování chování těles v blízkosti Země. Například se věřilo, že těžká těla hledají své přirozené místo nebo odpočinek – tedy ve středu dění. V důsledku toho neexistovaly žádné prostředky, které by vysvětlily chování kyvadla, kde by se těžké tělo zavěšené na laně houpalo tam a zpět a nehledalo odpočinek uprostřed.
Kyvadlové hodiny s pružinovým pohonem, navržené Huygensem, postavené výrobcem nástrojů Salomonem Costerem (1657),[96] a kopie Horologium Oscillatorium,[97] Museum Boerhaave, Leiden.
Galileo již provedl experimenty, které prokázaly, že těžší tělesa nepadají rychleji než lehčí – což je další víra v souladu s aristotelskou teorií. Kromě toho také předvedl, že předměty vyhozené do vzduchu se pohybují v parabolických obloucích. Na základě toho a své fascinace pohybem zavěšeného závaží tam a zpět začal v roce 1588 zkoumat kyvadla.
V roce 1602 vysvětlil svá pozorování v dopise příteli, ve kterém popsal princip izochronismu. Podle Galilea tento princip tvrdil, že doba, kterou kyvadlo potřebuje, aby se zhouplo, není spojena s obloukem kyvadla, ale spíše s délkou kyvadla. Porovnáním dvou kyvadel podobné délky Galileo prokázal, že se budou houpat stejnou rychlostí, přestože jsou tažena na různé délky.
Podle Vincenzo Vivian , jeden z Galileových současníků, v roce 1641 v domácím vězení vytvořil Galileo návrh kyvadlových hodin. Bohužel, protože byl v té době slepý, nebyl schopen ji dokončit před svou smrtí v roce 1642. Výsledkem bylo, že publikace Christiaana Huygense HorologriumOscilatorium v roce 1657 je uznáván jako první zaznamenaný návrh na kyvadlové hodiny.
sektor:
Dělo, které bylo poprvé zavedeno do Evropy v roce 1325, se v Galileiho čase stalo hlavní válečnou oporou. Když se střelci stali sofistikovanějšími a mobilními, potřebovali vybavení, které by jim pomohlo koordinovat a vypočítat palbu. Jako takový mezi lety 1595 a 1598 Galileo vymyslel a vylepšil geometrický a vojenský kompas pro použití střelci a zeměměřiči.
Sector, vojenský/geometrický kompas navržený Galileo Galilei. Kredit: chsi.harvard.edu
Stávající střelecké kompasy se při určování nadmořských výšek spoléhaly na dvě ramena v pravém úhlu a kruhovou stupnici s olovnicí. Mezitím matematické kompasy nebo děliče, vyvinuté během této doby, byly navrženy s různými užitečnými stupnicemi na jejich nohách. Galileo zkombinoval použití obou nástrojů a navrhl kompas nebo sektor, který měl na nohách vyryto mnoho užitečných stupnic, které bylo možné použít pro různé účely.
Kromě toho, že střelcům nabídl nový a bezpečnější způsob, jak přesně zvednout svá děla, nabídl také rychlejší způsob výpočtu množství potřebného střelného prachu na základě velikosti a materiálu dělové koule. Jako geometrický nástroj umožňoval konstrukci libovolného pravidelného mnohoúhelníku, výpočet plochy libovolného mnohoúhelníku nebo kruhového sektoru a řadu dalších výpočtů.
Galileův teploměr:
Během pozdního 16. století neexistovaly pro vědce žádné praktické prostředky k měření tepla a teploty. Pokusy o nápravu v rámci benátské inteligence vyústily v termoskop, nástroj, který stavěl na myšlence rozpínání vzduchu v důsledku přítomnosti tepla.
V ca. V roce 1593 Galileo zkonstruoval svou vlastní verzi termoskopu, který se spoléhal na expanzi a kontrakci vzduchu v baňce k pohybu vody v připojené trubici. Postupem času se svými kolegy pracoval na vývoji numerické stupnice, která by měřila teplo na základě rozpínání vody uvnitř trubice.
Dalekohled Galilea Galileiho s jeho ručně psanou poznámkou specifikující zvětšovací schopnost čočky na výstavě v The Franklin Institute ve Filadelfii. Kredit: AP Photo/Matt Rourke
A i když trvalo další století, než vědci – jako Daniel G. Fahrenheit a Anders Celsius – začali vyvíjet univerzální teplotní stupnice, které by bylo možné v takovém přístroji použít, Galileův termoskop byl velkým průlomem. Kromě toho, že byl schopen měřit teplo ve vzduchu, poskytoval také vůbec poprvé kvantitativní meteorologické informace.
Galileův dalekohled:
Zatímco Galileo nevynalezl dalekohled, výrazně je vylepšil. V průběhu mnoha měsíců během roku 1609 odhalil několik návrhů dalekohledů, které se společně staly známými jako Galileovské dalekohledy . První, který sestrojil mezi červnem a červencem 1609, byl třímotorový dalekohled, který v srpnu nahradil osmimotorovým nástrojem, který předložil benátskému senátu.
Do následujícího října nebo listopadu se mu to podařilo vylepšit vytvořením dvacetimotorového dalekohledu – právě toho dalekohledu, který používal k pozorování Měsíce, objevování čtyř satelitů Jupiteru (dále jen Galileovské měsíce ), rozeznat fáze Venuše a rozložit záplaty mlhovin na hvězdy.
Tyto objevy pomohly Galileovi pokročit v Koperníkově modelu, který v podstatě uváděl, že středem vesmíru je Slunce (a ne Země). heliocentrismus ). Pokračoval ve zdokonalování svých návrhů a nakonec vytvořil dalekohled, který by mohl zvětšit objekty faktorem 30.
Ačkoli byly tyto dalekohledy podle moderních standardů skromné, byly obrovským zlepšením oproti modelům, které existovaly v době Galilea. Skutečnost, že je dokázal všechny zkonstruovat sám, je dalším důvodem, proč jsou považovány za jeho nejpůsobivější vynálezy.
Díky přístrojům, které vytvořil, a objevům, které pomohly učinit, je Galileo právem uznáván jako jedna z nejdůležitějších postav vědecké revoluce. Jeho četné teoretické příspěvky do oblasti matematiky, inženýrství a fyziky také zpochybnily aristotelské teorie, které byly přijímány po staletí.
Stručně řečeno, byl jedním z mála lidí, kteří svou neúnavnou honbou za vědeckou pravdou navždy změnili naše chápání vesmíru a základních zákonů, jimiž se řídí.
Universe Today má články o Galileův dalekohled a vědci chtějí exhumovat Galileovo tělo .
Pro více informací se podívejte projekt Galileo a Dalekohled Galileo a zákony dynamiky .
Astronomy Cast má epizodu výběr a používání dalekohledu a jak na to postav si svůj .
Zdroj: NASA