Danske bidrag til astronomi og fysik

Danmark er et lille land, men har sat sig store spor i astronomiens og fysikkens historie. Her er tre af de vigtigste skikkelser – og et blik på dansk rumforskning i dag.

Tycho Brahe (1546–1601): Den præcise observatør

Tycho Brahe blev født på Knudstrup (Knutstorp) i Skåne, der dengang var dansk. Han var adelsmand, men valgte astronomien – og blev sin tids mest præcise observatør, alt sammen uden kikkert, som endnu ikke var opfundet.

Den nye stjerne i 1572

I november 1572 så Tycho en ny, klar stjerne i stjernebilledet Cassiopeia. Ved omhyggelige målinger viste han, at den ikke flyttede sig i forhold til de andre stjerner og derfor måtte ligge langt bag Månen. Det var et slag mod den gamle opfattelse, at stjernehimlen var evig og uforanderlig. Han beskrev fundet i bogen De nova stella (1573). I dag ved vi, at det var en supernova – en eksploderende stjerne.

Uraniborg på Hven

Kong Frederik II gav Tycho øen Hven i Øresund, hvor han fra 1576 opførte observatoriet Uraniborg og senere det delvist underjordiske Stjerneborg. Her byggede han store instrumenter og målte stjernernes og planeternes positioner med en præcision, der var langt bedre end tidligere – omkring ét bueminut.

Han viste også, at kometen fra 1577 befandt sig længere væk end Månen og dermed bevægede sig gennem det, man troede var faste krystalsfærer.

Arven via Kepler

Tycho foreslog sin egen verdensmodel, hvor planeterne kredser om Solen, mens Solen kredser om Jorden. Den blev ikke stående. Efter uenighed med det danske hof forlod han Danmark i 1597 og endte i Prag hos kejser Rudolf II. Her ansatte han den unge tyske matematiker Johannes Kepler. Efter Tychos død i 1601 brugte Kepler hans enestående målinger af Mars til at vise, at planeterne bevæger sig i ellipser – grundlaget for Keplers love og senere Newtons tyngdelov.

En kendt kuriositet: Tycho mistede en del af næsen i en duel som ung og bar resten af livet en metalprotese.

Ole Rømer (1644–1710): Lyset har en hastighed

Ole Rømer blev født i Aarhus og studerede i København. I 1670'erne arbejdede han ved observatoriet i Paris.

Jupiters måne Io

Rømer studerede formørkelserne af Jupiters måne Io, som forsvinder bag planeten med jævne mellemrum. Han bemærkede, at formørkelserne kom lidt for sent, når Jorden var på vej væk fra Jupiter, og lidt for tidligt, når den nærmede sig. Hans forklaring var, at lyset er tid om at tilbagelægge den ekstra afstand – altså at lyset har en endelig hastighed. Han fremlagde idéen i 1676 og forudsagde, at en bestemt formørkelse ville komme omkring ti minutter senere end beregnet.

Det var en revolutionerende tanke; mange mente dengang, at lyset bevægede sig uendeligt hurtigt. Rømer anslog, at lyset brugte omkring 22 minutter på at krydse Jordens bane – det rigtige tal er ca. 16½ minut – men pointen om, at lyset har en målbar hastighed, holdt.

Embedsmand og opfinder

Tilbage i Danmark blev Rømer bl.a. kongelig matematiker, professor og senere politimester i København. Han byggede præcisionsinstrumenter, var med til at forberede Danmarks overgang til den gregorianske kalender i 1700 og lavede en temperaturskala, der inspirerede Fahrenheit. Mange af hans observationer gik tabt ved Københavns brand i 1728.

Niels Bohr (1885–1962): Atomets arkitekt

Niels Bohr blev født i København og er Danmarks mest kendte fysiker.

Atommodellen fra 1913

I 1913 offentliggjorde Bohr en model af brintatomet, hvor elektronen kun kan befinde sig i bestemte baner med bestemte energier. Når den springer mellem banerne, udsendes eller optages lys med en bestemt bølgelængde. Modellen forklarede brintens spektrallinjer – og dermed hvorfor hvert grundstof sender sit eget lysmønster ud. Det er i øvrigt det princip, astronomer bruger til at aflæse stjerners sammensætning. Modellen er siden afløst af den fulde kvantemekanik, men var et afgørende skridt.

Bohr fik Nobelprisen i fysik i 1922.

Instituttet på Blegdamsvej

I 1921 åbnede Bohrs Institut for Teoretisk Fysik i København – i dag Niels Bohr Institutet. I 1920'erne blev det et internationalt centrum, hvor fysikere som Werner Heisenberg og Wolfgang Pauli arbejdede. Herfra udsprang den såkaldte københavnerfortolkning af kvantemekanikken og Bohrs komplementaritetsprincip. Bohrs lange diskussioner med Albert Einstein om kvantemekanikkens betydning er blandt de mest berømte i videnskabens historie.

Krig og fred

Under besættelsen flygtede Bohr i 1943 til Sverige og videre til Storbritannien og USA. Efter krigen arbejdede han for åbenhed og internationalt samarbejde om atomenergi og var med til at etablere europæisk og nordisk forskningssamarbejde. Hans søn Aage Bohr fik selv Nobelprisen i fysik i 1975.

Flere danske navne

• Ejnar Hertzsprung (1873–1967) påviste sammenhængen mellem stjerners lysstyrke og farve. Amerikaneren Henry Norris Russell kom uafhængigt frem til det samme, og derfor hedder et af astronomiens vigtigste værktøjer i dag Hertzsprung–Russell-diagrammet.
• Inge Lehmann (1888–1993) opdagede i 1936, at Jorden har en fast indre kerne – ved at analysere jordskælvsbølger.

Dansk rumforskning i dag

Danske forskere og ingeniører deltager i dag i en lang række internationale projekter gennem bl.a. ESA. Danmark var blandt de europæiske lande, der var med til at bygge instrumentet MIRI til James Webb-teleskopet, og danske forskningsmiljøer bruger aktivt data fra Webb og andre rumteleskoper til at studere de første galakser, exoplaneter og universets udvikling.

Læs videre om kosmologi eller om lysets rejse gennem universet i artiklen om den kosmiske baggrundsstråling.