Was hat Galileo erfunden?

Galileo gilt als einer der größten Astronomen aller Zeiten. Seine Entdeckung der großen Jupitermonde (Io, Europa, Ganymed und Callisto) revolutionierte die Astronomie und trug dazu bei, die Akzeptanz des kopernikanischen Modells des Universums zu beschleunigen. Galilei ist jedoch auch für die zahlreichen wissenschaftlichen Erfindungen bekannt, die er zu Lebzeiten gemacht hat.

Dazu gehörten sein berühmtes Teleskop, aber auch eine Reihe von Geräten, die einen tiefgreifenden Einfluss auf die Vermessung, den Einsatz von Artillerie, die Entwicklung von Uhren und die Meteorologie hatten. Galileo hat viele davon geschaffen, um zusätzliches Geld zu verdienen, um seine Familie zu ernähren. Aber letztendlich würden sie dazu beitragen, seinen Ruf als der Mann zu festigen, der Jahrhunderte alte Vorstellungen in Frage stellte und die Wissenschaften revolutionierte.

Hydrostatischer Ausgleich:

Inspiriert von der Geschichte von Archimedes und seinem „Heureka“-Moment, begann Galileo zu untersuchen, wie Juweliere Edelmetalle in der Luft und dann durch Verdrängung wiegen, um ihr spezifisches Gewicht zu bestimmen. Im Jahr 1586, im Alter von 22 Jahren, theoretisierte er eine bessere Methode, die er in einer Abhandlung mit dem Titel . beschriebDie Balance(oder „Das kleine Gleichgewicht“).

In diesem Traktat beschrieb er eine genaue Waage zum Wiegen von Gegenständen in Luft und Wasser, bei der der Teil des Armes, an dem das Gegengewicht aufgehängt war, mit Metalldraht umwickelt war. Durch Zählen der Drahtwindungen konnte dann sehr genau ermittelt werden, um welchen Betrag das Gegengewicht beim Wiegen in Wasser bewegt werden musste. Dabei konnte direkt der Anteil von Metallen wie Gold zu Silber im Objekt abgelesen werden.

Galileos „La Billancetta“, in der er eine neue Methode zur Messung des spezifischen Gewichts von Edelmetallen beschreibt. Bildnachweis: Museo Galileo

Galileos Pumpe:

1592 wurde Galileo zum Professor für Mathematik an der Universität Padua berufen und unternahm häufige Ausflüge zum Arsenal – dem Innenhafen, in dem venezianische Schiffe ausgestattet wurden. Das Arsenal war jahrhundertelang ein Ort praktischer Erfindungen und Innovationen, und Galilei nutzte die Gelegenheit, mechanische Geräte im Detail zu studieren.

1593 wurde er bezüglich der Anordnung von Rudern in Galeeren konsultiert und legte einen Bericht vor, in dem er das Ruder als Hebel behandelte und das Wasser korrekt zum Drehpunkt machte. Ein Jahr später verlieh ihm der venezianische Senat ein Patent für ein Gerät zur Wassergewinnung, das sich auf ein einziges Pferd stützte. Dies wurde die Grundlage moderner Pumpen.

Für einige war Galileos Pumpe lediglich eine Verbesserung gegenüber der Archimedes Schraube , das erstmals im dritten Jahrhundert v. Chr. entwickelt und 1567 in der venezianischen Republik patentiert wurde. Es gibt jedoch offensichtliche Beweise, die Galileis Erfindung mit Archimedes früherem und weniger anspruchsvollem Design in Verbindung bringen.

Pendeluhr:

Noch im 16. Jahrhundert war die aristotelische Physik die vorherrschende Methode, um das Verhalten erdnaher Körper zu erklären. So glaubte man beispielsweise, dass schwere Körper ihren natürlichen Platz oder ihre Ruhe suchten – also im Mittelpunkt der Dinge. Infolgedessen gab es keine Möglichkeit, das Verhalten von Pendeln zu erklären, bei denen ein schwerer Körper, der an einem Seil hängt, hin und her schwingt und keine Ruhe in der Mitte sucht.

Federbetriebene Pendeluhr, entworfen von Huygens, gebaut vom Instrumentenbauer Salomon Coster (1657),[96] und Kopie des Horologium Oscillatorium,[97] Museum Boerhaave, Leiden.

Galilei hatte bereits Experimente durchgeführt, die zeigten, dass schwerere Körper nicht schneller fielen als leichtere – eine weitere Überzeugung, die mit der aristotelischen Theorie übereinstimmt. Darüber hinaus zeigte er auch, dass sich in die Luft geworfene Gegenstände in parabelförmigen Bögen bewegen. Ausgehend davon und seiner Faszination für die Hin- und Herbewegung eines schwebenden Gewichts begann er 1588, Pendel zu erforschen.

1602 erklärte er seine Beobachtungen in einem Brief an einen Freund, in dem er das Prinzip des Isochronismus beschrieb. Laut Galileo besagt dieses Prinzip, dass die Zeit, die das Pendel zum Schwingen benötigt, nicht vom Bogen des Pendels abhängt, sondern von der Länge des Pendels. Durch den Vergleich zweier Pendel ähnlicher Länge zeigte Galileo, dass sie mit der gleichen Geschwindigkeit schwingen, obwohl sie mit unterschiedlichen Längen gezogen werden.

Entsprechend Vincenzo Vivian , einem Zeitgenossen Galileis, entwarf Galileo 1641 unter Hausarrest einen Entwurf für eine Pendeluhr. Da er zu dieser Zeit blind war, konnte er es leider nicht vor seinem Tod im Jahr 1642 fertigstellen HorlogriumOszillatorium 1657 wird als erster überlieferter Vorschlag für eine Pendeluhr anerkannt.

Der Sektor:

Die Kanone, die 1325 erstmals in Europa eingeführt wurde, war zu Galileis Zeit zu einer tragenden Säule des Krieges geworden. Da die Kanoniere immer ausgeklügelter und mobiler geworden waren, benötigten sie Instrumente, um ihr Feuer zu koordinieren und zu berechnen. Als solcher entwickelte und verbesserte Galileo zwischen 1595 und 1598 einen geometrischen und militärischen Kompass für Kanoniere und Vermesser.

Der Sektor, ein militärisch-geometrischer Kompass, der von Galileo Galilei entwickelt wurde. Bildnachweis: chsi.harvard.edu

Bestehende Schützenkompasse stützten sich auf zwei rechtwinklige Arme und eine kreisförmige Skala mit einem Lot, um die Höhe zu bestimmen. Inzwischen wurden mathematische Kompasse oder Teiler, die während dieser Zeit entwickelt wurden, mit verschiedenen nützlichen Skalen an den Beinen entworfen. Galileo kombinierte die Anwendungen beider Instrumente und entwarf einen Kompass oder Sektor, auf dessen Beinen viele nützliche Skalen eingraviert waren, die für eine Vielzahl von Zwecken verwendet werden konnten.

Es bot nicht nur eine neue und sicherere Möglichkeit für Kanonen, ihre Kanonen genau zu erhöhen, sondern bot auch eine schnellere Möglichkeit, die benötigte Schießpulvermenge basierend auf der Größe und dem Material der Kanonenkugel zu berechnen. Als geometrisches Instrument ermöglichte es die Konstruktion jedes regelmäßigen Polygons, die Berechnung der Fläche jedes Polygons oder Kreissektors und eine Vielzahl anderer Berechnungen.

Galileis Thermometer:

Während des späten 16. Jahrhunderts gab es für Wissenschaftler keine praktischen Mittel, um Wärme und Temperatur zu messen. Versuche, dies innerhalb der venezianischen Intelligenz zu korrigieren, führten zum Thermoskop, einem Instrument, das auf der Idee der Ausdehnung von Luft aufgrund von Wärme aufbaute.

In ca. 1593 konstruierte Galileo seine eigene Version eines Thermoskops, das auf der Expansion und Kontraktion von Luft in einer Glühbirne beruhte, um Wasser in einem angeschlossenen Rohr zu bewegen. Im Laufe der Zeit arbeiteten er und seine Kollegen daran, eine numerische Skala zu entwickeln, die die Wärme basierend auf der Ausdehnung des Wassers in der Röhre misst.

Galileo Galileis Teleskop mit seiner handschriftlichen Notiz, die die Vergrößerungsleistung der Linse angibt, auf einer Ausstellung im Franklin Institute in Philadelphia. Bildnachweis: AP Photo/Matt Rourke

Und obwohl es ein weiteres Jahrhundert dauern sollte, bis Wissenschaftler – wie Daniel G. Fahrenheit und Anders Celsius – damit begannen, universelle Temperaturskalen zu entwickeln, die in solchen Instrumenten verwendet werden konnten, war Galileos Thermoskop ein großer Durchbruch. Neben der Wärmemessung in der Luft lieferte es erstmals auch quantitative meteorologische Informationen.

Galileis Teleskop:

Obwohl Galilei das Teleskop nicht erfunden hat, hat er es erheblich verbessert. Im Laufe vieler Monate im Jahr 1609 enthüllte er mehrere Teleskopkonstruktionen, die zusammen als bekannt werden sollten: Galileische Teleskope . Das erste, das er zwischen Juni und Juli 1609 konstruierte, war ein dreimotoriges Fernglas, das er von August durch ein achtmotoriges Instrument ersetzte, das er dem venezianischen Senat vorlegte.

Im folgenden Oktober oder November gelang es ihm, dies zu verbessern, indem er ein Teleskop mit zwanzig Antrieben schuf – genau das Teleskop, mit dem er den Mond beobachtete, die vier Satelliten des Jupiter entdeckte (später bekannt als Galileische Monde ), unterscheiden die Phasen der Venus und lösen Nebelflecken in Sterne auf.

Diese Entdeckungen halfen Galileo, das kopernikanische Modell voranzutreiben, das im Wesentlichen besagte, dass die Sonne (und nicht die Erde) das Zentrum des Universums (auch bekannt als ) ist. Heliozentrismus ). Er verfeinerte seine Entwürfe weiter und schuf schließlich ein Teleskop, das Objekte um den Faktor 30 vergrößern konnte.

Obwohl diese Teleskope nach modernen Maßstäben bescheiden waren, stellten sie eine enorme Verbesserung gegenüber den Modellen dar, die zu Galileis Zeit existierten. Die Tatsache, dass er sie alle selbst konstruiert hat, ist ein weiterer Grund, warum sie als seine beeindruckendsten Erfindungen gelten.

Aufgrund der von ihm geschaffenen Instrumente und der von ihnen gemachten Entdeckungen gilt Galileo zu Recht als eine der wichtigsten Figuren der wissenschaftlichen Revolution. Seine zahlreichen theoretischen Beiträge in den Bereichen Mathematik, Ingenieurwesen und Physik stellten auch die seit Jahrhunderten akzeptierten aristotelischen Theorien in Frage.

Kurz gesagt, er war einer der wenigen Menschen, die – durch ihr unermüdliches Streben nach wissenschaftlicher Wahrheit – unser Verständnis des Universums und der grundlegenden Gesetze, die es regieren, für immer verändert haben.

Universe Today hat Artikel über Galileis Teleskop und Wissenschaftler wollen Galileis Leiche exhumieren .

Weitere Informationen finden Sie unter das Galileo-Projekt und Galileo das Teleskop und die Gesetze der Dynamik .

Astronomy Cast hat eine Folge auf Auswahl und Verwendung eines Teleskops und wie geht's? Bau dein eigenes .

Quelle: NASA