Astronomi
Hans Lippershey’in 1608’de Hollanda’da patentlemeye çalıştığı teleskopun silik bir anlatımından yola çıkarak Galileo bir sonraki yıl 3x büyütmeli bir teleskop yapmıştır. Daha sonra bunu geliştirerek 30x büyütmeli versiyonlar bulmuştur. Galileo teleskopu ile, dünya üzerinde büyütülmüş, düz görüntüler izlemek mümkündür. Ayrıca gökyüzünü incelemek için de kullanılabilir. Galileo bir süreliğine bu amaçla kullanılacak teleskopu üretebilen tek kişi olmuştur. 25 Ağustos 1609’de erken teleskoplarından birini (8x veya 9x büyütme) Venedikli hukukçulara göstermiştir. Bu teleskopları tüccarlara satarak da para kazanan Galileo, Mart 1610’da teleskopik astronomik gözlemlerini Sidereus Nuncius adlı yazısında yayınlamıştır.
Kepler’in süpernovası
Tycho ve diğerleri 1572’deki süpernovayı gözlemlemişlerdi. 15 Ocak 1605’teki mektubunda Galileo’ya bu konudan bahseden Ottavio Brenzoni sayesinde Galileo 1604’te Kepler’in süpernovasını izlemeye başlamıştır. Günlük paralaks gözlemlememesi sonucu Galileo bunların uzak yıldızlar olduğunu savunarak Aristoteles’in gökyüzünün değişmezliği teorisini yalanladı.
Jüpiter
7 Ocak 1610’da Galileo 3 görünmez, küçük ve sabit yıldızı teleskopuyla gözlemlemeye başladı. Bunların hepsi Jüpiter’in yakınında ve onun içinden geçmekteydi. Daha sonraki gözlemler bu ‘yıldızların’ Jüpiter’e kıyasla yıldız olsalar açıklanamayacak bir şekilde hareket ettiklerini gösterdi. 10 Ocak’ta Galileo birinin kaybolduğunu gördü ve Jüpiter’in arkasında olduğunu düşündü. Birkaç gün içinde bu objelerin Jüpiter’i yörüngelediğini buldu. Galileo gezegenin en büyük 4 uydusunun üçünü keşfetmişti. Dördüncüyü de 13 Ocak’ta keşfetti. Bu dördüne ilerideki efendisi Cosimo II de’ Medici’nin şerefine ‘Medici yıldızları’ ismini koydu. Ancak sonraki astronomlar bunları Galileo’nun şerefine ‘Galileo uyduları’ olarak adlandırdı. Bu uyduların şimdiki isimleri Io, Europa, Ganymede ve Callisto’dur.
Jüpiter’in uydularının gözlemleri astronomine bir çığır açtı: daha küçük gezegenler tarafından yörüngelenen büyük bir gezegen, Aristoteles’in dünyamerkezci teorisine ters düşüyordu ve birçok astronom ve filozof başta buna inanmadı. Christopher Clavius’un rasathanesi bu gözlemleri kanıtlayınca Galileo 1611’de Roma’da bir kahraman gibi karşılandı. Galileo ilerdeki 18 ay boyunca uyduları gözlemledi ve evreleri hakkında (Kepler’in imkansız dediği bir başarı) çok doğru bilgiler edindi.
Venüs, Satürn ve Neptün
Eylül 1610’dan itibaren Galileo,Venüs’ün tıpkı ay gibi evreleri olduğunu gördü. Güneşmerkezli modele göre tüm evreler, Venüs’ün güneş etrafındaki yörüngesi nedeniyle aydınlık yüzünün dünyadan görülmesi ile izlenebilirdi. Aynı şekilde güneşin ön tarafındayken karanlık olması Kopernik’in teorisinin diğer bir tahminiydi. Diğer taraftan Ptolemaios’un dünyamerkezli modelinden hiçbir gezegenin yörüngesinin güneşi taşıyan küresel kabuğu kesmesi imkansızdı. Venüs’ün yörüngesi başta tamamen güneşin yakın tarafında olarak düşünülmüş ve sadece hilal ve yeni evreler gösterebileceği kabul edilmişti. Ancak sonradan güneşin diğer tarafında da olabileceği düşünülmüş ve burada da tam veya tama yakın evreler olabileceği tahmin edilmiştir. Galileo’nun hilal, yarı tam ve tam evreleri gözlemlemesinden sonra Ptolemaios’un modeli çürütülmüş oldu. Böylece 17. yüzyılın başında bu buluştan sonra birçok astronom dünya ve güneşmerkezciliği birleştiren modelleri kabul etmeye başladı (Tychonic, Capellan, Uzatılmış Capellan). Tüm bu modeller dönen bir dünya ve Venüs’ün evrelerini, yıldızsal paralakstan bahsetmeden kapsıyordu. Galileo’nun Venüs çalışmaları dünya merkezcilikten karma teorilere ve oradan güneşmerkezciliğe geçmekte çok yararlı olmuştur.
Galileo Satürn’ü gözlemledi ve halkalarını gezegen sandı. Daha sonra gözlemlerinde halkalar direk dünyaya dönüktü ve diğer gezegenlerin yok olduğunu düşündü. 1616’da tekrar ortaya çıkan halkalar kafasını daha da karıştırdı.
Galileo 1612’de Neptün’ü de gözlemledi. Defterlerinde sönük birçok önemsiz yıldızdan biri olarak geçer. Bunun gezegen olduğunu fark etmedi ancak onu gözden kaybetmeden önce hareketini not aldı.
Güneş lekeleri
Galileo güneş lekelerini gözlemleyen ilk Avrupalılardan biriydi, ancak Kepler bilmeden 1607’de bir tanesini görüp Merkür sanmıştı. Charlemagne zamanında görülen ve Merkür sanılan bir gözlemi de tekrar yorumladı. Güneş lekelerinin varlığı da geleneksel Aristotelesçi astronomiyi zor durumda bırakıyordu, çünkü gökyüzünün değişmezliği anlamsız kalıyordu. Lekelerin hareketindeki yıllık değişimler Francesco Sizzi tarafından 1612-3’te bulundu ve hem Ptolemaios hem de Tycho’nun sistemini çürüttü. Galileo Cizvit Christoph Scheiner ile güneş lekelerinin keşfi üzerine bir polemik yaşadı.
Gerçekte ikisinden de önce David Fabricius ve oğlu Johannes bunu keşfetmişti. Scheiner Kepler’in 1615’teki teleskop dizaynını benimsedi; bu dizayn daha fazla yakınlaştırma ancak ters resimler sunuyordu. Galileo bu dizaynı hiç kullanmadı.
Ay
Galileo teleskopunu yapmadan önce Thomas Harriot, İngiliz matematikçi ve gezgin, ayı gözlemlemek için ‘perspektif tüpü’nü kullanmıştı. Bu gözlemlerde ayın hilalindeki garip noktaları tanımlayan Harriot nedenini anlamamıştı. Chiaroscuro ve sanatsal bilgisi sayesinde Galileo, bu ışık ve gölge desenlerinin topografik işaretler olduğunu, ve nedeninin ayın yüzdeyindeki dağlar ve kraterler olduğunu anladı. Çalışmasında topografik grafiklerle dağların yüksekliğini tahmin etti. Böylece ayın ne bir gezegen, ne de şeffaf ve mükemmel bir küre olduğu anlaşıldı (Dante: “gök kubbeye muhteşem bir şekilde yükselen ebedi bir inci”).
Samanyolu ve yıldızlar
Galileo Samanyolu’nu gözlemledi ve önceki gibi bulutsal olmadığını, birçok yıldızın bir arada olduğu için öyle gözüktüğünü buldu. Çıplak gözle görülemeyecek kadar uzak olan birçok yıldız keşfetti. 1617’de Büyük Ayı’daki çift yıldız Mizar’ı izledi.
Sidereus Nuncius’ta Galileo yıldızların saf bir ışık alevi olduğunu ve teleskopta görüntülerinin değişmediğini, buna karşılık gezegenlerin disk şeklinde gözüktüğünü yazdı. Ancak kısa bir süre sonra güneş lekeleri hakkındaki yazılarında gezegenlerin de yuvarlak olduğunu yazdı. Bu noktadan sonra teleskopların yıldızların yuvarlaklığını gösterdiğini ve bunların çapının birkaç ark saniyesi olduğunu savundu. Ayrıca teleskop olmadan bir yıldızın görünen büyüklüğünü ölçmek için bir yöntem geliştirdi. Diyalog’da anlattığı gibi bu yöntem, yıldızla arasına bir ip asmak ve yıldızın gözden kaybolduğu maksimum mesafeyi not almaktı. İpin kalınlığı ve bu uzaklıktan yıldızın görüş noktasında yansıttığı açıyı bulabiliyordu. Diyalog’da ilk büyüklükten bir yıldızın en fazla 5 arksaniye büyüklüğünde, altıncı büyüklükten bir yıldızın ise 5/6 arksaniye olduğunu yazdı. Birçok çağdaş astronom gibi Galileo da ölçtüğü büyüklüklerin yapay olduğunu ve atmosferin ışığı bükmesinden meydana geldiğini fark etmedi. Galileo’nun bulguları yine de Tycho’nun en parlak yıldızların ölçümlerinden daha azdı ve Galileo’nun anti-Kopernikçi argümanlara bu yıldızların yıllık paralakslarının ölçülemez olması için aşırı büyük olmaları gerektiği şeklinde cevap verdi. Başka astronomlar (Simon Marius, Giovanni Battista Riccioli, Martinus Hortensius) da benzer ölçümler yaptı ve Marius ve Riccioli daha küçük büyüklükler bulunmasının Tycho’nun argümanını yalanlamak için yeterli olmadığına karar verdi.
Mühendislik
Galileo fiziğe yaptığı katkıların yanı sıra mühendisliğe de katkılarda bulunmuştur. 1595 ve 1598 yılları arasında Galileo Geometrik ve askeri bir pusula geliştirmiştir. Bu pusula topçular ve silahşörler tarafından kullanılmıştır. Bu cihaz Niccolò Tartaglia ve Guidobaldo del Monte yaptığı aletin geliştirilmiş halidir. Bu cihaz top kullanımı daha keskin ve daha güvenli bir hale getirdi. Barutun türüne ve top güllelerinin cinsine göre ne kadar barut koyacaklarını hesaplayabiliyorlardı. Geometrik bi cihaz olaraksa, herhangi bir çokgen şeklin ya da çember şeklin ve benzeri hesapların yapılmasında kullanılıyordu. Galileo’nun direktifleri altında Marc’Antonio Mazzoleni bu cihazlardan yüzden fazla üretmiştir. Galileo cihaz için elli lire, kullanım kılavuzu için ise 120 lire istemiştir.
1593 yılında Galileo bir termometre geliştirmiştir. Bu termometre bir tüpün içerisindeki hava baloncuklarının genişlemesi prensibi ile çalışmaktadır.
1609 yılında bir İngiliz olan Thomas Harriot ve diğerleri ile beraber mercekli teleskop ile ilk gözlemini yaptı. Teleskobu kullanarak ayı,yıldızları ve gezegenleri gözlemledi. Teleskop ismi Yunanca “Tele” yani uzak ve “skopein” bakmak, görmek kelimelerinin birleşmesi ile ortaya çıkmıştır. 1610 yılında teleskobu ayrıca böcekleri parçalarını incelemek için kullandı.
1624 yılında Galileo mikroskop benzeri bir cihaz geliştirdi. Bu cihazlardan birtanesini o yılın mayıs ayında Bavyara dükü olan Cardinal Zollern’e tanıtması için verdi. Başka bir tanesini ise eylül ayında Prens Cesi’ye yolladı. Linceans üyesi olan Giovanni Faber Galileo’nun icadına Yunanlar tarafından üretilmiş olan mikroskope adını taktı. Mikro Yunanca’da küçük Skopein ise bakmak anlamına geliyordu. Bu kelime yapı olarak teleskopa benziyordu. Galileo mikroskobu kullanarak böcek çizimleri yapıp bunu 1625 yılında yayınlamıştır, mikroskobun kullanılması ilk olarak bu çizimlerle belgelenmiştir.
1612 yılında Galileo jüpiterin uydularının belli periyotlarla döndüğünü tespit etti, eğer yörüngeleri ile ilgili yeterince bilgi toplayabilirse pozisyonlarını evrensel saate göre hesaplayabilceğini öne sürdü. Ve bu sayede tul dairesini belirliyebilmeyi olası kılıyordu. Zaman zaman bunun üzerine çalışıyordu fakat pratik olarak birkaç problem vardı. Bu metot ilk defa 1681 yılında Giovanni Domenico Cassini taradından başarılı bir şekilde uygulanıldı ve sonrasında Fransa’da ve Orta Amerika’da da kullanıldı. Deniz ulaşımında yol bulmak için, teleskobik gözlem yapmapıp tul dairesini bulmak çok zordu ve bunu olası kılmak üzere John Harrison tarafından Marine chronometer geliştirildi.
Hayatının ilerleyen safhalarında Galileo tam anlamıyla kör olduğunda, sarkaç saati için bir saat maşası dizayn etti. Fakat bu maşa 1650 yılında Christiaan Huygens tam anlamıyla çalışan sarkaç saatini yapana kadar kullanılmadı.
