Den 15. februar 1564 fødte Giulia degli Ammannati sin første sønn, Galileo Galilei, i Pisa, Toscana (Italia). Faren, Vincenzo Galilei, var musiker og gjorde også vitenskaplige undersøkelser og betraktninger knyttet til musikkteori. Galileo viste seg å være en begavet matematiker, en oppfinnsom eksperimentell fysiker med en intuitiv forståelse for fysiske prossesser. Han er av de første som har uttalt at naturlovene kan uttrykes matematisk.

 

Tidlig vitenskaplig karriere

Galileo var også en meget oppfinnsom kar. I sine tidlige år som vitenskapsmann, studerte Galileo blant annet legemers bevegelse i fritt fall, ved å slippe gjenstander av forskjellig vekt fra Det skjeve tårn i Pisa. Galileo fant at legemer med forskjellig masse faller like hurtig til bakken og at avstandsforholdet tilbakelagt av objekter i fritt fall, dersom man dobler tiden, øker med et oddetall (f.eks. 1, 3, 5, 7, ...). Galileo forsto også at denne sammenhengen kunne uttrykkes ved d ~ t², dvs. at avstanden d er proporsjonal med kvadratet av tiden t. De uavhengige arbeidene til Galileo, Kepler og Descartes la langt på vei grunnlaget for den klassiske mekanikk som Isaac Newton videreførte.

 

Galileo oppfant også en rekke instrumenter, deriblant en geometrisk og militær passer, som ble tatt i bruke en rekke steder i Europa. Termoskopet, også kalt Galileos termometer, var et tidlig instrument for å måle temperatur og er nok et eksempel på Galileos oppfinnsomhet.

 

Sommeren 1609 besøkte Galileo sin venn, Paolo Sarpi, i Venezia og fikk høre om en ny oppfinnelse fra Holland som fikk fjerne legemer til å virke nærmere. Dette skulle vise seg å bli starten på noe stort.

 

Den moderne astronomiens begynnelse

I løpet av oktober/november 1609 hadde Galileo videreutviklet teleskopet betraktelig og var nå ledende i optikerkunsten med sitt 20x teleskop. Med dette instrumentet begynte han for alvor å studere stjernehimmelen og etter en periode med dårlig vær over jul og nyttår, rettet Galileo det nye teleskopet sitt mot Jupiter den 7. januar 1610. Han fikk da øye på planeten som en sterkt lysende skive (uten overflatedetaljer) og tre forholdsvis lyssterke "stjerner". Galileo noterte seg hva han observerte og antok de tre objektene var nyoppdagede stjerner.

 

Noen månder senere publiserte Galileo sine oppdagelser i boken Sidereus Nuncius, hvor han også indikerte de nøyaktige posisjonene til disse nyoppdagede objektene. Figurene under viser Galileos nedtegnelser i boken og til høyre hva han trolig så gjennom sitt teleskop den aktuelle kvelden. Det er interessant å merke seg at to av månene (senere kalt Io og Europa), var så tett samlet at de så ut til å være én "stjerne".

Ettersom planetene forflytter seg i forhold til bakgrunnstjerner ville Galileo også forvente å finne at de tre nye "stjernene" forflyttet seg helt eller delvis ut av synsfeltet til neste kveld. Den 8. januar fortsatte Galileo observasjonene umiddelbart etter solnedgang. Da fikk han til sin store overraskelse se at "stjernene" nå befant seg samlet vest for planeten. Selv om planeter til tider kan vise retrograd bevegelse (dvs. at de midlertidig snur og beveger seg "bakover"), var nok dette ganske uventet. "Stjernene" var dessuten tettere samlet enn kvelden før.

Den 9. januar 1610 var det helt overskyet og Galileo kunne ikke foreta observasjoner. Den 10. januar var det derimot klart igjen, og Galileo ble atter en gang overrasket over det han fikk se: Kun to av "stjernene" var nå synlige (i virkeligheten var to av de fire store månene tett samlet, og en var gjemt bak planeten). Galileo begynte nå å ane en forklaring på de merkverdige observasjonene og røpet sin mistanke i notatene neste kveld med forklaringen om at dette nok ikke var stjerner, men måner i bane rundt Jupiter!

Bevegelsene til disse fire lyssterke Jupiter-månene – kalt Medici-planeter av Galileo, men senere døpt de galileiske måner – er faktisk så betydelig at posisjonsendringer normalt er tydelige i løpet av noen timer. Oppdagelsen vakte stor begeistring over hele Europa og var blant de beste argumentene for det Kopernikanske (heliosentriske) verdensbildet, der Sola, og ikke Jorda, sto i sentrum.

En anerkjent vitenskapsmann

Etter å ha bestemt banebevegelsene til de fire månene rundt Jupiter foreslo Galileo at månenes posisjon kunne brukes som en nøyaktig, universell klokke. Korrekt tid er blant annet avgjørende for bestemmelse av lengdegrad, noe sjøfarere trengte. Metoden hadde derimot en rekke praktiske problemer ved seg og viste seg helt ubrukelig til sjøs, ettersom de nøyaktige astronomiske observasjonene var for vanskelige å utføre på en gyngende båt (dessuten måtte det være skyfri himmel). Men månebevegelsene ble senere brukt i f.eks. større landmålingsoppdrag.

Galileo gjorde en rekke andre oppdagelser og oppfinnelser etter at han ble en kjent vitenskapsmann. Vinteren 1612 observerte Galileo også at Neptun passerte forbi Jupiter og dens måner, og noterte seg det uten å være klar over at det faktisk var en planet. Han gjorde altså den første observasjonen av planeten 234 år før den ble bekreftet observert som følge av teoretisk prediksjon gjennom dens påvirkning av banen til Uranus. Galileo oppdaget også Månens longitude-librasjon, en vuggeeffekt som følge av dens noe essentriske bane.