William Herschel Uranuksen löytäjä, tähtitieteen pioneeri ja infrapunasäteilyn löytäjä
Sir Frederick William Herschel FRS (15. marraskuuta 1738 - 25. elokuuta 1822) oli saksalais-brittiläinen tähtitieteilijä, joka oli aikansa yksi merkittävimmistä tähtitieteen kehittäjistä. Hänet tunnetaan parhaiten Uranuksen löytämisestä vuonna 1781 (havainto 13. maaliskuuta 1781), mutta hänen tieteellinen tuotantonsa ulottui laajasti tähtitieteen eri aloille: hän löysi myös infrapunasäteilyä, tutki systemaattisesti kaksoistähtiä, laati laajoja luetteloita tähdistä ja tähtisumuista sekä kehitti tähtitieteellisiä työmenetelmiä ja instrumentteja.
Herschel rakensi itse monia teleskooppeja, ja hänen rakentamansa instrumentit kuuluivat aikansa tehokkaimpiin. Tunnetuin oli kuuluisaksi tullut 40-jalkainen (noin 12 m) peiliteleskooppi Slough'ssa, joka oli valmistuessaan maailman suurimpia ja herätti paljon huomiota. Näiden teleskooppien avulla hän pystyi havaitsemaan himmeitä kohteita ja tutkimaan kaksoistähtiä sekä tähtisumuja ennennäkemättömän tarkasti.
Hän havaitsi Uranuksen alun perin yksittäisenä kohteena, epäili alussa sen olevan komeetta, mutta myöhemmin huomattiin, että liikkeen perusteella kyseessä oli planeetta ja näin löydettiin aurinkokunnan yksi uusi planeetta. Myöhemmin Herschel löysi myös Uranuksen kuita: esimerkiksi Titanian ja Oberonin löysi hän vuonna 1787. Hänen havaintonsa muuttivat käsitystä aurinkokunnasta ja laajensivat tunnetun maailmankaikkeuden rajaa.
Infrapunasäteilyn löytäminen vuonna 1800 oli Herschelin tunnettu kokeellinen saavutus. Hän teki prismoilla tehdyn kokeen, jossa asetti lämpömittarin näkyvän punaisen valon ulkopuolelle (punaisen alueen taakse) ja havaitsi siellä lämmön lisääntymisen — hän päätteli, että valon näkyvän spektrin ulkopuolella on näkymätöntä lämpösäteilyä (nykyiseltä nimeltään infrapunasäteily).
Herschelin astronominen työ ei rajoittunut vain löytöihin: hän teki systemaattisia kartoituksia ja luetteloita tähdistä, kaksoistähtiä ja tähtisumuja, joilla oli suuri merkitys myöhemmälle tähtitieteen kehitykselle. Työssä häntä auttoi läheisesti hänen sisarensa Caroline Herschel, joka toimi hänen assistenttinaan, löysi useita komeettoja ja laati luettelomateriaalia. Williamin metodiikka ja instrumenttien parantaminen edistivät havaintotieteen tarkkuutta ja luotettavuutta.
Ennen astronomiuraansa Herschel oli aktiivinen muusikko ja säveltäjä: hän soitti selloa, oboeta, cembaloa ja urkuja, toimi muun muassa organistina ja konserttijohtajana ja sävelsi lukuisia teoksia. Hänen musiikillinen tuotantonsa käsittää muun muassa 24 sinfoniaa, useita konsertoja sekä kirkkomusiikkia. Musiikki oli Herschelille sekä ammatti että intohimo ennen kuin tähtitiede alkoi viedä hänen päähuomiotaan.
Herschel sai arvostusta elinaikanaan: hänet valittiin Royal Societyn jäseneksi ja hänelle myönnettiin muita kunnianosoituksia. Hänen työnsä vaikutti laajasti seuraaviin sukupolviin — muun muassa hänen poikansa John Herschel jatkoi vanhempiensa systemaattista havaintotyötä ja laajensi luetteloita. William Herschelin perintö näkyy nykyisessä tähtitieteessä monin tavoin: hänen mukaansa on nimetty muun muassa kraattereita, observatorioita, tutkimuslaitoksia sekä ESA:n Herschel-satelliitti.
Herschel kuoli 25. elokuuta 1822 Slough’ssa (Buckinghamshiren alue), mutta hänen työnsä ja metodinsa vaikuttivat merkittävästi tähtitieteen kehitykseen seuraavien vuosisatojen aikana. Hänen elämäntyönsä yhdisti käytännöllisen instrumentoinnin, tarkat havaintomenetelmät ja laaja-alaisen tieteellisen uteliaisuuden.
William Herschel
Varhainen elämä
Herschel syntyi Hannoverin vaalipiirissä yhtenä kymmenestä lapsesta. Hänen isänsä oli juutalaista syntyperää ja oboisti Hannoverin sotilassoittokunnassa. Vuonna 1755 Hannoverin kaartin rykmentti, jonka soittokunnassa Wilhelm ja hänen veljensä Jakob olivat oboistina, määrättiin Englantiin. Tuolloin Ison-Britannian ja Hannoverin kruunut yhdistyivät Yrjö II:n alaisuudessa. Seuraavana vuonna veljekset erosivat kaartin soittokunnasta ja muuttivat Lontooseen välttääkseen seitsenvuotisen sodan.p4 Wilhelm, joka oli tuolloin yhdeksäntoista-vuotias, oppi nopeasti englannin kielen. Englannissa hän käytti nimensä englanninkielistä versiota Frederick William Herschel.
Tähtitiede
Herschelin musiikki johti hänet kiinnostumaan matematiikasta ja linsseistä. Hänen kiinnostuksensa tähtitiedettä kohtaan vahvistui vuoden 1773 jälkeen, ja hän tutustui englantilaiseen kuninkaalliseen tähtitieteilijään Nevil Maskelyneen. Hän alkoi rakentaa omia heijastavia kaukoputkia ja vietti jopa 16 tuntia päivässä hiomalla ja kiillottamalla metallisia pääpeilejä.
Uranus
Löydettyään Uranuksen Herschel ei etsinyt planeettaa vaan teki tähtien kartoitusta; se oli sattumanvarainen löytö.
Se oli ensimmäinen uuden planeetan löytö sitten muinaisajan. Viisi ensimmäistä, Merkurius, Venus, Mars, Jupiter ja Saturnus, näkyvät paljain silmin, ja ne on tunnettu jo varhaishistoriasta lähtien. Uranus oli ensimmäinen kaukoputkella löydetty. Itse asiassa muut kaukoputkella havaitsijat olivat nähneet Uranuksen jo aiemmin, mutta se oli merkitty karttoihin kiintotähdeksi. Herschel havaitsi sen liikkuvan tähtien taustaa vasten ja luuli sitä aluksi komeetaksi. Hänen mittauksiaan käytti ranskalainen matemaatikko Pierre Laplace, joka laski sen radan ja osoitti, että se oli planeetta.
Herschel kutsui uutta planeettaa "Georgian tähdeksi" (Georgium sidus) kuningas Yrjö III:n mukaan, mikä toi hänelle suosiota; nimi ei kuitenkaan pysynyt. Ranskassa, jossa haluttiin mahdollisuuksien mukaan välttää viittauksia Britannian kuninkaaseen, planeetta tunnettiin nimellä "Herschel", kunnes nimi "Uranus" otettiin yleisesti käyttöön. Samana vuonna Herschel sai Copley-mitalin ja hänet valittiin Royal Societyn jäseneksi. Vuonna 1782 hänet nimitettiin "kuninkaan tähtitieteilijäksi". Hän sai kuninkaalta anteliaan palkinnon, jonka ansiosta hän pystyi lopettamaan muusikon työn ja omistautumaan kokonaan tähtitieteelle. Palkinto oli Herschelille elinkautinen eläke, jonka suuruus oli 200 puntaa vuodessa, ja Carolinalle 50 puntaa vuodessa. Myös 40 jalan teleskoopin työstämistä tuettiin kuninkaan myöntämällä avustuksella. p6
Herschelin kaukoputket
Uransa aikana hän rakensi yli neljäsataa kaukoputkea. Tässä häntä auttoi hänen veljensä Alexander, joka Carolinen tavoin työskenteli koko ajan Herschelin avustajana.
Suurin ja kuuluisin hänen teleskoopeistaan oli heijastava kaukoputki, jossa oli halkaisijaltaan 1,2 metrin (48 tuuman) pääpeili ja 12 metrin (40 jalan) polttoväli. Se oli maailman suurin kaukoputki vuodesta 1789 siihen asti, kunnes se purettiin (purettiin osiin) 50 vuotta myöhemmin.p6 Peili oli valmistettu kovasta tinan ja kuparin metalliseoksesta, jota kutsuttiin "speculumiksi" ja jonka hän kiillotti käsin.
Elokuun 28. päivänä 1789, ensimmäisenä havainnointiyönään tällä laitteella, hän löysi Saturnuksen uuden kuun. Toinen kuu seurasi jo ensimmäisen havaintokuukauden aikana. 40 jalan teleskooppi oli kuitenkin hankala käyttää, ja suurin osa hänen havainnoistaan tehtiin pienemmällä 18,5 tuuman (47 cm) 20 jalan (6,1 m) pituisella heijastimella.
Hän jatkoi työtään kaukoputkien valmistajana ja myi monia niistä muille tähtitieteilijöille. Yhdessä kuninkaalta saamansa eläkkeen kanssa rahat auttoivat häntä ja hänen kahta sisarustaan elättämään työnsä.
Tähtiluettelo
Herschel työskenteli siskonsa Caroline Herschelin kanssa. Hän kirjasi Herschelin tekemät havainnot ylös. Vuonna 1783 Herschel antoi Carolinalle kaukoputken, ja Caroline alkoi tehdä itse tähtitieteellisiä löytöjä, erityisesti komeettoja.
Caroline löysi kahdeksan komeettaa, kolme tähtisumua ja päivitti ja korjasi veljensä ehdotuksesta Flamsteedin työtä tähtien sijainnista. Tämä julkaistiin nimellä British Catalogue of Stars. Royal Astronomical Society palkitsi hänet tästä työstä. Caroline jatkoi myös hänen avustajanaan.
Kaksoistähdet
Herschel oli ensimmäinen, joka havaitsi, että jotkin näköyhteydellä näkyvät kaksoistähdet olivat itse asiassa todellisia kaksoistähtijärjestelmiä, joissa kaksi tähteä pyörii toistensa ympäri. Tämä oli ensimmäinen todiste siitä, että Newtonin gravitaatiolait pätevät myös aurinkokunnan ulkopuolella. Herschel löysi 850 kaksoistähteä ja laati ensimmäisen luettelon kaksoistähdistä. Hänen poikansa John Herschel löysi paljon lisää ja laajensi luetteloa.
Aurinkokunta ja Linnunrata
Herschel tutki tähtien sijainnin muutoksia suhteessa Aurinkokuntaan. Muutoksia tapahtuu, ja joidenkin läheisten tähtien kohdalla melko nopeasti. Myös koko aurinkokunta liikkuu, ja tämän Herschel havaitsi.
Tutkiessaan tähtien omaa liikettä hän oli ensimmäinen, joka tajusi, että aurinkokunta liikkuu avaruudessa. Hän selvitti tämän liikkeen likimääräisen suunnan. Hän tutki myös Linnunradan rakennetta ja päätteli, että se on levyn muotoinen. Tämäkin oli todella merkittävä löytö.
Infrapunasäteilyn löytäminen
Helmikuun 11. päivänä 1800 Herschel testasi auringon suodattimia, jotta hän voisi tarkkailla auringonpilkkuja. Kun hän käytti punaista suodatinta, hän huomasi, että se tuotti paljon lämpöä.
Herschel löysi infrapunasäteilyn johtamalla auringonvalon prisman läpi ja pitämällä lämpömittaria juuri ja juuri näkyvän spektrin punaisen ääripään ulkopuolella. Tämän lämpömittarin oli tarkoitus toimia kontrollina, jolla mitataan huoneen ilman lämpötilaa. Hän järkyttyi, kun se näytti korkeampaa lämpötilaa kuin näkyvän spektrin lämpötila. Jatkokokeet johtivat Herschelin päätelmään, että valolla on oltava näkymätön muoto näkyvän spektrin ulkopuolella.
Jäljennös kaukoputkesta, jolla Herschel löysi Uranuksen, William Herschelin museossa Bathissa.
12 metrin (40 jalan) teleskooppi
Barnardin tähti, kuuden valovuoden päässä, sijainti viiden vuoden välein 1985-2005.
Perhe ja kuolema
William Herschelillä ja hänen vaimollaan Maryllä oli yksi lapsi, John. Vuonna 1816 prinssi-regentti nimitti Williamin kuninkaallisen guelfilaisen ritarikunnan ritariksi.
Herschel kuoli Observatory Housessa, Windsor Road, Slough, Buckinghamshire, ja hänet on haudattu läheiseen St Laurence's Churchiin, Uptoniin. Hän kuoli 84-vuotiaana, mikä on sama määrä vuosia, jonka Uranus tarvitsee kiertääkseen Aurinkoa. Myös hänen pojastaan John Herschelistä tuli kuuluisa tähtitieteilijä. Hänen sisarensa Caroline palasi Hannoveriin Saksaan veljensä kuoleman jälkeen. Hän kuoli 9. tammikuuta 1848 97-vuotiaana.
Hänen talossaan osoitteessa 19 New King Street 19 Bathissa, Somersetissa, jossa hän valmisti monia kaukoputkia ja havaitsi ensimmäisen kerran Uranuksen, sijaitsee nykyään Herschelin tähtitieteen museo.
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Kuka oli Frederick William Herschel?
A: Frederick William Herschel oli saksalais-brittiläinen tähtitieteilijä, jota pidettiin aikansa suurimpana havaintotähtitieteilijänä.
K: Mistä Frederick William Herschel tunnetaan parhaiten?
V: Frederick William Herschel tunnetaan parhaiten Uranuksen löytämisestä vuonna 1781.
K: Mitä muita tähtitieteellisiä löytöjä Herschel teki?
V: Herschel löysi myös infrapunasäteilyä ja kaksoistähtiä ja julkaisi tärkeitä luetteloita tähdistä ja tähtisumuista.
K: Mitä instrumentteja Herschel soitti nuoruudessaan?
V: Herschel soitti nuoruudessaan selloa, oboeta, cembaloa ja urkuja.
K: Kuinka monta musiikkiteosta Herschel sävelsi?
V: Herschel sävelsi lukuisia musiikkiteoksia, muun muassa 24 sinfoniaa, monia konsertteja ja jonkin verran kirkkomusiikkia.
K: Rakensiko Herschel kaukoputkia?
V: Kyllä, Herschel rakensi monia kaukoputkia, muun muassa maailman suurimman kaukoputken siihen aikaan.
K: Mikä oli Herschelin ammattiyhdistys?
V: Herschel oli Royal Societyn jäsen (Fellow of the Royal Society, FRS).
