evren ve dünya hakkında bütün bilgiler

Konu: evren ve dünya hakkında bütün bilgiler Paz Kas. 09, 2008 10:50 am

Yerküreyi saran hava tabakası. Yunanca "atnos": buhar ve "sphaira": küre sözcüklerinden.

Atmosfer Yüksekliğe Göre Değişir

Hayvanlar ve bitkiler ancak atmosfer içinde yaşayabilir, çünkü atmosfer onları dış tehlikelerden (göktaşları, morötesi ve kozmik ışınlar) korur, onlara hem ısı, hem de yaşamaları için mutlaka gerekli olan oksijen gibi maddeleri sağlar. Bunun için astronotlar, sürekli olarak, yapay bir atmosferin yaratıldığı bir kabinde veya uzay elbisesi içinde yaşayabilirler.

Yerden yukarıya yükseldikçe, atmosferin tekdüze olmadığını anlarız: basıncı, yoğunluğu, sıcaklığı ve bileşimi, yükseldikçe değişikliğe uğrar. Yükseklik sıfırken, yani deniz düzeyinde, Dünya'yı saran tüm hava kalınlığının yükünü taşırız. Atmosfer basıncı denilen bu yük oldukça önemlidir: santimetrekareye l kg'dan fazla düşer (l 033 gr). Biz yükseldikçe bu basınç azalır. Bu olayı dağcılar çok yüksek tepelere, örneğin Himalayalar'a (8 000 metre) tırmandıkları zaman daha iyi anlarlar. Astronotlara gelince, uzay giysilerinden çıkacak olsalar, Dünya'da olduğu gibi vücutları her yandan basınç altında bulunmayacağı için düpedüz patlarlar.

500 Kilometre Yükseklikte Atmosfer

Sıcaklık da aynı şekilde değişir; önce azalır, sonra yavaş yavaş artarak çok yükseklerde birkaç yüz dereceye ulaşır. Atmosfer, sıcaklık derecesinin düşey doğrultuda değişmesi göz önünde tutularak, şu tabakalara ayrılmıştır: troposfer (yükseldikçe ısı, belli bir oranda eksilir), stratosfer (ısı değişmez denilebilecek bir durumdadır), mezosfer (ısı önce artar, sonra eksilir), termosfer (yükseldikçe ısı artar).

Vazgeçilmez Bir Korunma

Güneş, bizi aydınlatan ışık ışınlarından başka morötesi ışınlar da yayar; ama morötesi ışınlar yaşam için o kadar tehlikelidir ki, eğer bunlar yere kadar ulaşabilseydi yeryüzünde yaşama olanağı bulunmazdı. Neyse ki, 25 kilometre kadar yukarıda, bu ışınları geniş ölçüde durduran bir ozon tabakası vardır. Ama bunların bir kısmı gene de atmosferden sızarak yere ulaşır. Tedbir almadan uzun süre güneş banyosu yapan dikkatsizlerin vay haline!

Tüm meteoroloji olayları atmosferde olup biten hareketlerden doğar. Bu hareketlerin yarattığı yağmur yeryüzünde yaşamın sürüp gitmesini sağlar.

Boşluk

Göründüğünün tam tersine, evren çok az sayıdaki maddi cisimlere göre çok daha büyük oranda bir boşluktan oluşmuştur: nitekim gökcisimleri, yıldızlar arası boşluk'ta tek tek kalmışlardır. Maddenin en küçük düzeyinde, yani atomda da elektronlarla çekirdek arasında oldukça büyük bir boşluk yer alır.

İlkçağ'dan beri Aristoteles gibi bilginler, «doğanın boşluktan nefret ettiğini» öne sürerlerdi. Bu eski fizik biliminin açıklayamadığı bazı olayları bir nedene bağlamak için yarattığı ünlü bir deyim olmuştur.

İtalyan fizikçisi Torricelli (1608-1647) ancak XVII. yy .da atmosfer basıncı konusundaki denemeleri sırasında, barometrik boşluğu gerçekleştirerek bunun tersini kanıtlamıştır. 1654 yılında, Alman Otto von Guericke bir cam fanus içindeki havayı boşaltan, hava boşaltma makinesini icat etti.

Günümüzde bütün laboratuvarlarda ve sanayide bunun için geliştirilmiş araçlar (döner tulumbalar, sulu veya civalı hortumlar) kullanılır. Bütün bu makineler hava veya gazı tam olarak boşaltamazlar, çünkü her birinin bir boşluk sının vardır. Yıldızlar arası boşluk bile tam değildir: içinde yoğunluğu azalmış gazlar ve tanecikler bulunur.

Ağırlıkları ne olursa olsun bütün cisimler boşlukta eşit hızla düşer. Boşluk, sıvıların daha düşük bir sıcaklıkta kaynamasını sağlar. Boşluk, soğuk ile birlikte kullanılırsa besinlerin korunmasına (konserve) yardım eder (havasız kutulara kapatma).

İçinde maddesel iletken olmadığından sesi iletmez; ısıya karşı da mükemmel bir yalıtkandır. Buna karşılık, ışınları geçirir: Güneş'in sıcaklığını işte bu yüzden duyarız: Güneş ışığı gezegenler arası boşluğu ısıtmadan gelir, Dünya'yı ısıtır; gene bu boşluk sayesindedir ki, bulutsuz gecelerde, çok uzakta olmalarına rağmen yıldızların ışığını açık seçik görebiliriz.

Enlem ve Boylam

Dünya üzerinde bir yeri veya bir noktayı saptamağa yarayan dereceli ölçüler.

Dünya, iki ucundan, yani kutuplardan hafifçe basık bir küre biçimin*dedir. Bu küre üzerindeki herhangi bir yerin konumunu belirlemek için, kürenin paralel ve meridyen denilen çemberlerle hayalî olarak bölünmesi düşünüldü: bu çemberlerin kesişme noktaları yer tayininde büyük rol oynar.

PARALELLER VE ENLEM

Ekvator Dünya'yı, Güney Yarımküre ve Kuzey Yarımküre olmak üzere iki eşit bölüme ayıran hayalî bir dairedir. Paraleller, ekvator düzlemine «paralel» dairelerdir. Paralel dairelerin birbirine uzaklığı 111 kilometre*dir, uzunlukları ise, Dünya küre biçiminde olduğundan eşit değildir. Bu paralellerin en büyüğü olan ekvatorun uzunluğu 40076 kilometredir, kutuplarda ise paraleller sıfıra indirgenmiş birer noktadır. Kuzeye doğru 90, güneye doğru 90 paralel vardır. Bunlar ekvatorda sıfır ve kutuplarda 90 derece olmak üzere enlemi ölçmeğe yarar. Örneğin 42 derece kuzey enleminde bulunan Sinop ekvator ile Kuzey Kutbu arasında aşağı yukarı yarı yoldadır.

MERİDYENLER VE BOYLAM

Kutuplardan geçen daireler ise me*ridyenleri meydana getirir. Bunların uzunluğu değişmez ve ekvator çevresiyle hemen hemen eşittir. Aralarındaki uzaklık ekvatorda ve kutuplar yakınında farklıdır.

Meridyenler, boylamı ölçmeğe yarar. Bunun için, İngiltere'de, ünlü gözlemevinin bulunduğu Greenwich'ten geçen meridyen başlangıç alınmıştır. Greenwich meridyeni üzerin*de boylam sıfır derecedir. Öteki meridyenlere de batıya doğru 0'dan 180'e ve doğuya doğru da gene 0'dan 180'e kadar numara verilmiştir.

BİR NOKTAYI İŞARETLEMEK

Okyanusun ortasında bulunan bir gemici hangi noktada bulunduğunu anlamak için bir yer belirlemesi yapar. Bir sekstant yardımıyla, öğleyin, Güneş'in ufuk üzerindeki yüksekliğini ölçmekle bulunduğu enlemi saptayabilir. Boylamı bulmak içinse gene öğleyin, esas olarak meridyen saatine göre ayarlanmış bir kronometreye bakar. Bir saatlik fark 15 derece anlamına gelir. Sözgelimi eğer hesap*lar 40 derece kuzey enlemi ve 20 derece doğu boylamı gösteriyorsa, gemici Atlas Okyanusu'nda Portekiz açıklarında, kıyıdan 900 kilometre kadar uzakta bulunduğunu öğrenmiş olur.

Bugün bu çok eski teknik, yerini gittikçe daha yaygın olarak radyoelektrik ölçü yöntemlerine bırakmaktadır.

Depremler ve Astronomi

Anadolu bilginlerinden Thales, astronomi hesaplarına dayanan Güneş tutulmalarını hesaplayan ve bunların depremlerle olan bağlantısını bulan ilk kişi sanılmaktadır. Aristo'nun adı da Mezopotamya'da bulunan yeğeninden buradaki rasathanelerde saptanan Güneş ve Ay tutulmalarının kayıtlarını istemesi şeklinde geçmektedir.

Bu konuda Thales'in tutulma olayına bağladığı kehanetlerinin önemli bir rol oynadığı düşünülebilir. Thales, tutulan kayıtları ve yaşadığı zamanın astronomi olaylarını incelemiş ve Anadolu'da meydana gelecek büyük bir depremi önceden haber vermiştir.

Hesaplara göre bir tam Ay tutulmasının ardından 23.5 ay sonra bir tam Güneş tutulması meydana gelmektedir. Aynı bölge üzerinde tam Güneş tutulmasının tekrar meydana gelmesi için yaklaşık 54 sene geçmesi gerekmektedir. Bu nedenle her üçüncü tutulma, yani aralarında 54 yıllık bir zaman süresi bulunan iki Güneş tutulması genellikle az farklı enlem ve boylamlara rastlayacaktır.

Kuzey yarım kürede başlayan bir tutulma devresi, Güney yarımkürede kısmi tutulmalar ile sona erer. Tutulmanın etkili olduğu bölgelerde büyük çekim gücünün oluşması ve yer katmanlarının zayıf olan yerlerinde depremlerin oluşması kaçınılmazdır.

Önemli zarar oluşturacak bir depremin meydana çıkması için Ay'ın gerçek bir tetikleme yapması gerekir. Bunun için Ay, öncelikle Zodyak'ın enerji yoğunlaşma noktaları veya "Kozmik Güç Noktaları" adı verilen sabit burçlardan birinde olması gerekir. Sabit burçlar Boğa, Aslan, Akrep ve Kova'dır.

Tetikleme burçlarından geçen Ay'ın, diğer burçlardaki gezegenler ile "Görünüm Rotasyonu" adı verilen 30 derecelik yolculukta yapacağı açılar çok önemlidir. Eğer tüm gezegenler ile sert açılar yapıyorsa ortaya büyük tahribat yapacak bir deprem çıkacaktır. Örneğin, sabit burçlardan Boğa'ya giren Ay, 30 derece süren kuşaktaki rotasyonunda bazı gezegenler ile olumlu açılar, bazıları ile sert açılar yaparsa tetikleme görevi gerçekleşemez.

Ay'ın Oluşumu

Dünya'nın uydusu Ay'ın, Dünya ile Mars büyüklüğündeki bir asteroidin çarpışması sonucu oluştuğu ileri sürüldü. Colorado'daki Southwest Araştırma Enstitüsü'nden araştırmacı Robin Canup, ''ilerlemiş bilgisayar teknolojisinden faydanılarak yapılan yeni canlandırmaların ve yeniden gözden geçirilen önceki canlandırmaların, Dünya'ya çarpan Mars kütlesindeki bir nesnenin, her ikisini şimdiki konumuna sokmak için yeterli olduğunu gösterdiğini''söyledi.

Bilim adamları ayrıca, aralarında Dünya'daki yerçekiminin Ay'ı yakaladığı ya da Dünya ve Ay'ın eş zamanda oluştuğunun bulunduğu diğer teorileri geçersiz sayıyorlar.

Öte yandan, Mars büyüklüğündeki asteroid teorisini ilk ortaya atan Harvardlı araştırmacı Al Cameron, Canup'un canlandırmasının tam oluşumu değil, ilk çarpışmayı kapsadığını ve çarpışmadan çıkan materyali taş yığını değil sert bir kaya varsaydığını bildirdi. Cameron, Ay'ı oluşturacak çarpışma zamanında Dünya'nın, Canup'un bildiği gibi tamamen değil, yalnızca 3/2'sinin oluştuğunu kaydetti.

Barisfer

Dünya'nın derinliklerinde, ağır madenlerden meydana gelmiş bir tabakadır. Buna "ağırküre" de denir. Üstünde litosfer (yerkabuğu) vardır. Altında ise Dünya'nın çekirdeği bulunur. Barisferi meydana getiren madenler, demirle nikel karışımıdır. Bu tabakanın her santimetrekaresi, binlerce tonluk basınç altındadır. Sıcaklığı da binlerce derecedir.

En Yakın Yıldızlar

Güneş sıradan bir yıldızdır. Kütle ve ışıma gücü bakımından ortalamanın biraz üzerinde olmakla birlikte parlak, büyük kütleli yıldızların yanında biraz soluk benizli kalır. Bazı yıldızların kütlesi Güneş'in kütlesinin birkaç katı, bazılarınınki ise 100 katı olabilir ama yakınımızdaki yıldızların tipik kütlesi Güneş'in kütlesinin üçte biri civarındadır. Yıldızlar kimi zaman çiftler halinde bulunur. Bu durumda yıldızların yörünge hareketlerini birbirlerine uyguladıkları karşılıklı kütle çekim kuvvetleri belirler. Bu karşılıklı dans astronomlara çift yıldızların kütlelerini doğrudan ölçme olanağı sağlar.

Tek başına bulunan yıldızların kütleleri, ışıma güçleri ve renkleri gözlenerek, dolaylı bir yoldan ölçülür. Bir yıldızın ışıma gücü kütlesine çok duyarlı bir biçimde bağlıdır: kütle ikiye katlandığında ışıma gücü 10 kat artar. Yıldızın ışıma gücü arttıkça sıcaklığı da artar. Yıldız hemen hemen mükemmel bir fırına ya da kara cisme benzer. Kara cismin sıcaklığı arttıkça yaydığı karakteristik ışınımın dalgaboyu kısalır, sıcaklık azaldıkça dalgaboyu uzar. Bu nedenle sıcak kara cisimler mavi, soğuk kara cisimler ise kırmızı renklidir. Genelde, yaydığı ışınımın dalgaboyu kara cismin sıcaklığının bir ölçüsüdür. Astronomlar bir yıldızın sıcaklığını renginden, ya da başka bir deyişle ışığının tayfını elde ederek ölçerler. Yıldızlar bir dereceye kadar ideal ışınım yayıcılar olduklarından, yıldızın büyüklüğünü rengine ve ışıma gücüne bakarak anlayabiliriz: ışıma gücü yüksek, sıcak ve mavi olanlar dev; sönük, serin ve kırmızı olanlar cücedir.

Yakın yıldızlar arasında her renkten ve parlaklık sınıfından örnekler vardır. Yıldızlar hakkında bildiklerimizin çoğunu bu yakın yıldızları inceleyerek elde ederiz. Yakın yıldızlar göreceli olarak parlak olduklarından astronomlar bunların kimyasal yapıları ve hatta kimi zaman büyüklükleri ve kütleleri konusunda ayrıntılı bilgiler elde edebilirler. Yakın yıldızlar derken Güneşimize ek olarak birkaç yüz başka yıldızdan söz ediyoruz. Bu yıldızlardan bazıları boyut olarak Güneş'ten birkaç bin kat büyük kırmızı dev yıldızlar, diğerleri gene boyut olarak Güneş'ten birkaç bin kat küçük beyaz cücelerdir. Tüm bu yıldızların kütleleri Güneş'in kütlesine yakındır. Bu yıldızların çoğunluğu ise ne dev ne de cücedir. Büyük ölçüde şişmiş ya da büzülmüş yıldızlar Güneş'le karşılaştırıldığında büyük bir olasılıkla evrimlerinin ileri aşamalarında olan yıldızlardır.

Buradan bir model çıkıyor: yıldızların yüzey sıcaklığına karşı ışıma güçlerinin çizildiği diyagramda yıldızların çoğunluğu ana kol adı verilen düz bir çizgi üzerinde yer alırlar. Bu diyagram astronomlar için öylesine önemli ve vazgeçilmezdir ki özel bir adı bile vardır: Ejnar Hertzsprung ve Henry Norris RusselFin adlarına izafeten bu diyagrama Hertzsprung-Russell diyagramı adı verilir. Ana kol üzerinde yıldızların ışıma güçleri arttıkça sıcaklıkları da artar.

Ana kolu farklı kütlelerde oldukları halde tümü de hidrojen yakan yıldızların geometrik yeri olarak yorumlayabiliriz. Hidrojen tükeninceye kadar çok uzun zaman geçer. Bu süre örneğin Güneş için 10 milyar yıldır. Bu nedenle hidrojen yakan ana kolda yıldızların yeri tüm hidrojen tükeninceye kadar çok az değişir. Güneş sarı renkli bir ana kol yıldızıdır. Çok değil, eğer bizden yalnızca 10 parsek uzakta olsaydı, çıplak gözle zar zor görülebilen bir ışık noktası halinde olurdu.

Buna ek olarak ana koldan uzakta yer alan yıldızlar da vardır. Bu yıldızların ışıma güçleri uç değerler alır, çok küçük ya da çok büyük. Yıldızlar da buna göre cüce veya dev olarak sınıflandırılırlar. Kırmızı devler ve mavi devler, kırmızı cüceler ve beyaz cüceler vardır. Güneş gibi bir yıldız helyum yakarken dev olmaya mahkûmdur. Yalnızca yüz milyon yıl veya biraz daha fazla zaman alan bu evre göreceli olarak kısa ömürlü olduğundan, kırmızı devler ana kol yıldızlarına oranla daha ender rastlanan yıldızlardır. Beyaz cüce, tüm yakıtını bitiren Güneş türü bir yıldızın geçireceği son evredir.

Evrenin Genleşmesi

1920'lerde, Edwin Hubble, Wilson Dağı Gözlemevi'ndeki 100" lik yeni inşa edilmiş teleskopu kullanarak, birkaç nebuladaki (bulutsu) değişen yıldızları, doğası astronomi çevrelerinde hararetli bir tartışma konusu olan, dağınık cisimleri ortaya çıkarmıştır. O'nun Sefeid Değişkenleri olarak adlandırılan bir yıldızlar sınıfına benzeyen karakteristik bir kalıba sahip bu değişen yıldızlar için keşfi devrimyaratmıştır.

Daha önceden, Harvard Koleji Gözlemevi'nde çalışan bir kadın astronomlar grubunun üyesi, Henrietta Levitt, bir Sefeid Değişken Yıldız'ın bu periyotları ve bunun parlaklığı arasında yoğun bir korelasyon olduğunu göstermişti. Bu yüzden, Hubble, bu yıldızların ve akılarının periyodunu ölçerek, bu nebulaların kendi galaksimiz içindeki bulutlar olmadığını, fakat kendi galaksimizin kıyısının çok ötesinde dış galaksiler olduklarını gösterebilmişti.

Hubble'ın ikinci devrimsel keşfi, O'nun Sefeid'e dayalı galaksi mesafe belirlemeleri ve bu galaksilerin göreli hızlarının ölçümleri planıdır. Daha uzak galaksilerin bizden daha hızlı bir şekilde uzaklaştıklarını göstermiştir: Evren statik değildir, ancak genleşmektedir. Bu keşif, modern kozmoloji çağının başlangıcını belirlemiştir.

Bugün, Sefeid Değişkenleri, galaksilere olan uzaklıkları ölçmek için en iyi metot olarak kalmıştır ve bunlar genleşme oranı ve Evren'in yaşını belirlemede çok önemlidir.

Sefeid Değişkenleri Nedir?

Güneş ve Sefeid Değişen Yıldızlar dahil, bütün yıldızların yapısı yıldızdaki maddenin donukluğu (opaklığı) ile belirlenir. Eğer madde çok donuksa, o zaman fotonların yıldızın sıcak merkezinden dışa dağılması uzun sürecektir ve güçlü sıcaklık ve basınç eğimleri yıldızın içinde gelişebilir.

Eğer madde neredeyse saydam ise, o zaman fotonlar yıldızın içinde kolaylıkla hareket ederler ve herhangi bir sıcaklık eğrisini silerler. Sefeid Yıldızlar, iki hal arasında salınırlar: Yıldız, yoğun haldeyken, atmosferindeki bir tabakadaki helyum tek başınaiyonlaşır. Fotonlar, tek başına iyonlaşmış helyum atomlarındaki bağlı elektrondan dışa saçılırlar, bu yüzden, tabaka çok donuktur ve tabaka boyunca büyük sıcaklık ve basınç eğimleri oluşur.

Bu büyük basınçlar, tabakanın (ve tüm yıldızın) genleşmesine sebepolur. Yıldız, genleşmiş haldeyken, tabakadaki helyum iki kat iyonlaşır, böylece tabaka ışınıma daha geçirgen olur ve tabaka boyunca daha zayıf basınç eğimleri olur. Yıldızı çekim gücüne karşı destekleyecek basınç eğimi olmaksızın, tabaka ve (tüm yıldız) büzülür ve yıldız sıkıştırılmış haline geri döner.

Sefeid Değişken Yıldızlar, beş ila yirmi Güneş kütlesi arasında kütlelere sahiptirler. Daha kütleli yıldızlar, daha parlaktırlar ve daha genişlemiş kaplamalara sahiptirler. Kaplamaları daha genişlemiş olduğundan ve kaplamlarındaki yoğunluk daha düşük olduğundan, tabakadaki yoğunluğun ters kare köküne orantılı olan değişebilirlik periyotları daha uzundur.

Sefeidleri Kullanmadaki Zorluklar

Sefeidleri mesafe belirteçleri olarak kullanmakla birlikte, çok sayıda zorluk da olmaktadır Yakın geçmişe kadar, astronomlar, yıldızlardan gelen akıları ölçmek için fotoğraf klişeleri kullanmışlardır. Klişeler, yüksek derecede doğrusal değildi ve sıklıkla hatalı akış ölçümleri ortaya çıkıyordu.

Kütleli yıldızlar, daha kısa ömürlü olduklarından, daima kendi tozlu doğum yerlerinin yakınında konumlanmış olurlar. Özellikle çoğu fotoğraf görüntüsünün çekildiği mavi dalga boylarındaki toz ışığı emer ve eğer uygun bir şekilde düzeltilemezse, bu toz emilmesi hatalı parlaklık belirlemelerine yol açabilir.

Sonuç olarak, uzak galaksilerdeki Sefeidleri, yerden tespit etmek çok zor olmaktadır: Yerküre'nin dalgalanan atmosferi, bu yıldızları ana galaksilerinin yayılan ışığından ayırmayı imkansız hale getirmektedir.

Sefeidleri, mesafe belirteçleri olarak kullanmaktaki bir diğer tarihi zorluk, yakınındaki bir Sefeid modeline olan mesafeyi belirleme problemi olmuştur. Son yıllarda, astronomlar kendi Samanyolu Galaksimizin uydu galaksilerinden ikisi olan Büyük Magellan Bulutu (LMC) ve Küçük Magellan Bulutu'na (SMC) mesafeleri belirlemede, birkaç çok güvenilir ve bağımsız metot geliştirmişlerdir. LMC ve SMC büyük sayıda Sefeid içerdiğinden dolayı, bunlar mesafe ölçeğini ayarlamak için kullanılabilir.

Son Gelişmeler

Son teknolojik ilerlemeler, astronomların çok sayıdaki diğer eski zorluğun üstesinden gelmesini sağlamıştır. CCD'ler (şarj bağlı cihazlar) olarak adlandırılan yeni detektörler, doğru akı ölçümlerini mümkün kılmıştır. Bu yeni detektörler, aynı zamanda, kızılötesi dalga boylarında da hassastır. Toz, bu dalga boylarında çok daha fazla saydamdır. Çoklu dalga boylarındaki akıları ölçerek, astronomlar, toz etkilerini düzeltebilmiş ve çok daha doğru mesafe belirlemeleri yapabilmişlerdir.

Bu ilerlemeler, "Lokal Grup"tan oluşan yakın galaksiler üzerine doğru bir çalışmayı sağlamıştır. Astronomlar, Sefeidleri hem metal zengini M31 iç bölgesinde (Andromeda) hem de metali zayıf dış bölgede gözlemlemişlerdir. Bu çalışma, Sefeidlerin özelliklerinin hassas olarak kimyasal miktarlara bağlı olmadığını göstermiştir.

Bu ilerlemelere rağmen, astronomlar, Yerküre'nin atmosferi ile sınırlı olarak, sadece en yakın galaksilerin mesafelerini ölçebilmişlerdir. Evren'in genleşmesine bağlı olarak harekete ilaveten, galaksiler komşuların kütle çekimine bağlı olarak "izafi hareketlere" sahiptirler. Bu olağandışı hareketlerden dolayı, astronomların, Hubble Sabiti'ni belirleyebilmek için uzak galaksilere mesafeleri ölçmeleri gerekmektedir.

Evren'in daha derinlerine inmeye çalışırken, astronomlar, galaksilere izafi mesafeleri belirlemek için bir dizi yeni teknik geliştirmiştir: bu bağımsız izafi mesafe ölçekleri şu anda 10'dan daha iyisinde anlaşmışlardır. Örneğin, spiral galaksinin dönme hızı ve parlaklığı arasında Tully-Fisher Bağıntısı olarak adlandırılan, çok sıkı bir ilişki vardır.

Astronomlar aynı zamanda, bir beyaz cücenin patlayıcı yanmasına bağlı olduğu düşünülen, hepsi hemen hemen aynı tepe parlaklığına sahip, Tip Ia Süpernovası'nı bulmuşlardır. Bununla beraber, büyük sayılardaki prototip galaksilere mesafelerin doğru ölçümleri olmaksızın, astronomlar, bu izafi mesafe ölçümlerini ayarlayamazlardı. Bu yüzden, Hubble Sabiti'nin doğru belirlemelerini yapamamışlardır.

Geçen birkaç on yıl içinde, önde gelen astronomlar, farklı veri setlerini kullanarak, Hubble Sabiti için 50 km/sn/Mpc ila 100 km/sn/Mpc arasında değişen değerler rapor etmişlerdir. 1 faktör 2 belirsizliğe karşılık gelen bu farklılığı çözmek, gözleme dayalı Evren Bilim'deki göze çarpan en önemli problemlerden biridir.

Evren Sonsuz mudur?

"Bazıları Dünya'nın ateş içinde sona ereceğini söylüyorlar, diğerleri de buz içinde." Aynen Robert Frost'un, şiirinde, Yerküre için iki olası kader hayal ettiği gibi, Evren bilimciler de, Evren için iki olası son öngörmektedirler:

Sonsuz Genleşme
Büyük Sıkıştırma
Evren'in oluşumu genleşme devinirliği ve kütle çekim gücü arasında bir savaşımla belirlenmiştir. Kütle çekimin kuvveti, Evren'in yoğunluğuna bağlı iken, genleşme oranı Hubble Sabiti, H0, ile belirlenir. Eğer Evren'in yoğunluğu, Hubble sabitinin karesi ile orantılı olan "kritik yoğunluk"tan daha az ise, o zaman Evren, sonsuza dek genleşecektir. Eğer Evren'in yoğunluğu, "kritik yoğunluk"tan daha büyük ise, o zaman çekim gücü sonunda kazanacak ve Evren, kendisi üzerine çökecektir.

Evren'in Geometrisi

Evren'in yoğunluğu aynı zamanda onun geometrisini de belirler. Eğer Evren'in yoğunluğu kritik yoğunluğu aşarsa, o zaman Uzay'ın geometrisi kapanır ve bir kürenin yüzeyi gibi pozitif olarak eğilir. Bu da foton yollarının yavaş yavaş uzaklaştığı ve sonunda bir noktaya geri döndüğü anlamına gelir. Eğer Evren'in yoğunluğu kritik yoğunluktan daha az ise, o zaman Uzay'ın geometrisi açıktır ve bir eyerin yüzeyi gibi negatif olarak eğilir.

Eğer Evren'in yoğunluğu tam olarak kritik yoğunluğa eşit olursa, o zaman Evren'in geometrisi bir kağıt parçası gibi düz olur. Bu yüzden, Evren'in geometrisi ve kaderi arasında doğrudan bir bağ vardır.

Büyük Patlama Kuramı'nın bir uzantısı olan Şişirilme Teorisi'nin en basit versiyonu, Evren'in yoğunluğunun kritik yoğunluğa çok yakın olduğunu ve Evren'in geometrisinin bir kağıt parçası gibi düz olduğunu tahmin etmektedir.

MAP'tan Gelen Ölçümler

MAP Uydusu, Evren'in geometrisi dahil olmak üzere Büyük Patlama Kuramı'nın temel parametrelerini ölçmeyi amaçlamaktadır. Eğer Evren açık ise, o zaman kozmik mikrodalga fon dalgalanmaları, yarım dereceli ölçek üzerinde en büyük olur. Eğer Evren düz ise, dalgalanmalar dereceli ölçek üzerinde en büyük olur.

Eğer Evren kapalı olursa, dalgalanmalar daha büyük ölçekte bile en büyük olur. Bu yüzden, MAP'in dalgalanma ölçeği ölçümü Evren'in yoğunluğunu araştırmaktadır ve Evren bilimcilere, Evren'in nihai sonunun iç yüzünü gösterecektir.

Güneş Sistemi

İçinde yaşadığımız Evren'i tanıma çabamız, binlerce yıldan bu yana sürüyor. Günümüzde, en modern teleskoplar sayesinde, Evren'in en uzak köşelerini, milyarlarca ışık yılı ötedeki gökadaları görebiliyoruz. Oysa, Evren'de küçücük bir nokta gibi kalan, içinde yaşadığımız Güneş Sistemi'miz hâlâ gizemlerle dolu.

Uzay Çağı'nın başlangıcından bu yana yapılan çalışmaların büyük bölümü, Güneş Sistemi'ni keşfetmek içindi. Bugün, gerek bu çalışmalara gerekse çevremizdeki başka olası gezegen sistemlerine bakarak Güneş Sistemi'mizin oluşum öyküsünü anlatabiliyoruz.

Güneş Sistemi'nin bir bulutsudan oluştuğu düşüncesini, aynı zamanda bir fizikçi de olan Prusyalı filozof, Immanuel Kant ortaya attı. Kant, ilkel Evren'in ince bir gazla dolu olduğunu canlandırdı düşüncesinde. Başlangıçta homojen dağılmış bu gazda, doğal olarak zamanla bir takım kararsızlıklar ortaya çıkmalıydı. Bu kütleçekimsel kararsızlıklar, kütlelerin birbirini çekmesine, dolayısıyla da gazın belli bölgelerde topaklaşmaya başlamasına yol açacaktı. Peki, bu topaklar neden disk biçimini alıyordu?

Kant, bunu da çözdü. Başlangıçta çok yavaş dönmekte olan gaz topakları, sıkıştıkça hızlanıyordu. Bu, çok temel bir fizik ilkesine, "Momentumun Korunumu İlkesi" ne dayanır. Bu ilke, genellikle bir buz patencisi örneğiyle açıklanır: Kolları açık, kendi çevresinde dönen buz patencisi, kollarını kapadığında hızlanır.

Benzer olarak, kütleçekiminin etkisiyle sıkışmaya başlayan gazlar da giderek hızlanır. Dönmenin etkisi gaz topağının incelerek bir disk biçimini almasını sağlar. İşte, bu disklerden birisi Güneş Sistemi'mizi oluşturmuştur.

Kant'ın bu düşüncesi, daha sonra birçok gökbilimci tarafından kabul gördü; ancak, herhangi bir yıldızın çevresinde böyle bir oluşum gözlenemediği için, 1980'lere değin bu düşünce, bir varsayım olarak kaldı, kanıtlanamadı. Sonra, gökbilimciler, T Boğa türü yıldızların, yaklaşık üçte birinin, normalin çok üzerinde kızılötesi ışınım yaydığını keşfettiler.

Yıldızın etrafındaki toz bulutu, yıldızın yaydığı kısa dalgaboylu ışınımı soğuruyor; sonra daha uzun dalga boyunda, yani kızılötesi ve radyo dalga boylarında ışınım yayıyordu.

Birkaç yıl sonra, gökbilimciler bazı yıldız oluşum bölgelerine radyo teleskoplarla baktıklarında yıldızların etrafındaki karanlık, toz içeren diskleri doğrudan görebildiler. Hubble Uzay Teleskopu'nun keskin gözleriyle yapılan gözlemlerde, 1600 ışık yılı uzaklıktaki Orion Bulutsusu'ndaki yıldız oluşum bölgeleri incelendi. Böylece, genç yıldızların etrafındaki gaz ve toz diskleri ilk kez görünür dalgaboyunda görüntülenmiş oldu.

Güneş Bulutsusu

Güneş Sistemi'ni oluşturan madde, çok büyük oranda, 12-16 milyar yıl önce gerçekleşen Büyük Patlama'nın ürünü olan hidrojen ve helyumdan meydana gelmişti. Bugün, Evren'e baktığımızda, bazı elementlerin çok, bazılarınınsa pek az miktarlarda bulunduğunu görüyoruz. En yaygın element hidrojen, tüm gökadaların ve yıldızların dörtte üçünü oluşturuyor. İkinci baskın element olan helyumla birlikte hidrojen, Evren'deki maddenin %98'ini oluşturuyor. Öteki tüm elementlerse sadece %2 oranında bulunuyorlar.

Bugün, Güneş Sistemi'ni oluşturan bulutsudan geriye pek birşey kalmadı. Bu maddenin bir bölümü gezegenleri, asteroidleri ya da kuyrukluyıldızları oluşturdu. Kalanını, ya Güneş yuttu ya da Güneş ışınlarının yarattığı basınçla yıldızlararası ortama itildi. Ancak, bulutsudan kalan maddenin korunduğu çok iyi yerler var: Kuyrukluyıldızlar.

Bu gökcisimleri, küçük olmaları ve çoğu zaman Güneş'ten çok uzakta yeralmaları sayesinde, oluştukları andaki maddeyi bozulmamış halde saklıyorlar. Henüz, bir kuyrukluyıldızı doğrudan inceleme fırsatı olamadı; ancak, onlardan kopup gelen bazı parçalar laboratuvarlarda incelenebiliyor.

Gezegenleri, göktaşlarını ve kuyrukluyıldızları oluşturan diskten artakalan parçacıkların bir bölümü, atmosferin üst katmanlarından özel uçaklarla toplanabiliyor. Bir elektron mikroskobuyla incelendiklerinde, bu parçacıkların bazı minerallerden ve organik bileşiklerden oluştukları görülüyor. Kozmik toz parçalarının çoğu hemen hemen aynı büyüklükte, 0,1 mikron çapındadır. Bu toz parçaları, 4,5 milyar yıl önce, Güneş Sistemi'ni oluşturan bulutsudan arta kalmıştır.

Gezegenler oluşmadan önce, Güneş'i çevreleyen disk, merkeze, yani Güneş'e yakın yerlerde çok sıcak; kenarlardaysa çok soğuktu. Çünkü, Güneş'in güçlü ışınımı, bulutsunun ona yakın katmanlarının çok ısınmasına yol açıyordu. Bunun yanı sıra, Güneş'in kütleçekimi sayesinde, diskin merkezine yakın katmanları, daha yoğun ve kalındı.

Bu bölgelerdeki sıcaklık, gezegenlerin oluşumu sırasında, suyun buz halinde katılaşmasını engelliyordu. Burada yoğunlaşan maddenin çoğu, silikatlardan ve öteki ağır minerallerden oluşuyordu. İşte bu mineraller, karasal gezegenleri oluşturdular.

Sıcaklık, diskin kenarlarına doğru ilerledikçe düşüyordu. Burada, su katı halde bulunabiliyordu. Su ve gaz moleküllerini içeren "kar taneleri" de dev gezegenleri oluşturdu. En dışta yeralan en soğuk bölgede yoğunlaşan madde, tamamıyla katı haldeydi ve çok dağınık halde bulunduğundan bir gezegeni oluşturabilecek topaklanmayı sağlayamadı. Bunun yerine, çok sayıda, gezegenlere oranla küçük gezegenimsi göktaşları oluştu.

Bu göktaşları, yani kuyrukluyıldız çekirdeklerinin bulunduğu bölgeye Kuiper Kuşağı deniyor. Güneş'i çevreleyen diskin topaklaşarak gezegenleri, göktaşlarını ve kuyrukluyıldızları oluşturması, Güneş'in yaşam süresiyle karşılaştırdığımızda çok kısa bir süre, sadece 10 milyon yıl aldı.

Karasal Gezegenler

Karasal (kayasal) gezegenlerin, sadece, bulutsudaki toz parçacıklarının bir araya gelerek oluştuğunu söylemek pek yeterli olmaz. İç Güneş Sistemi'nde, günümüze değin kalmış göktaşları büyük oranda kondritlerden oluşur. Kondritlerin büyük bölümü, asteroidlerin çarpışmasıyla gezegenlerarası boşluğa saçılan parçalardır.

Kondritler, kondrül denen küresel biçimli küçük parçacıkların bir araya gelmesiyle oluşmuştur. Kondrüler, başlangıçta 1500-1900 kelvin'i bulan sıcaklıklarda oluştular. Soğuyarak katılaştıklarında, onları şimdi gördüğümüz gibi, bir araya gelmemişlerdi; damla biçimleriyle Güneş'in çevresinde dönüyorlardı.

Yüz yılı aşan bir süre önce, mikroskopuyla göktaşlarını inceleyen Henry Cliffton Sorby adlı bir bilim adamı, kondritlerin, yağmur damlasına benzeyen camsı parçacıkların bir araya gelerek oluşturduğu taşlar olduğunu söyledi. Sorby, aynı zamanda, bu göktaşlarının gezegenlerin oluşumundan artakalan madde olduklarını da öne sürdü. O zaman için oldukça iyi bir yaklaşımdı bu.

Daha sonra, kondrülleri laboratuvar fırınlarında yapma deneyleri gösterdi ki bunların göktaşlarındaki özelliklerini kazanmaları için, bir saatten kısa sürede soğumaları gerekiyor. Bu, kondrüllerin bulutsunun merkezi yakınlarındaki yüksek sıcaklıkta eridiği düşüncesinin doğru olmadığını gösteriyor. Çünkü, bu bölgede, bir saat gibi kısa bir sürede soğumaları olası değil.

Bu, ancak, diskin iç bölgelerinin, birtakım yüksek enerjili olaylarla daha dışarıda kalan katmanları etkilemesiyle açıklanabilir. Bu tür yüksek enerjili atmaların doğası hakkında pek bir şey bilinmiyor; aslında, gerçek olup olamayacakları da...

Kondrüller ve toz parçalarının nasıl olup da bir araya gelerek kondritleri oluşturmaya başladığı pek de iyi anlaşılmış değildir. Çünkü, bu küçük cisimler arasındaki kütleçekimi, birbirlerine yapışmalarını sağlayacak kadar güçlü olamaz. Saniyede bir metrelik hızla çarpışan parçacıklar, birbirlerine Van der Waals çekiminin (elektrostatik yüklerin neden olduğu kısa menzilli kuvvet) etkisiyle yapışabilirler.

Ancak, sadece Van der Waals kuvvetleri, bulutsunun çalkantılı ortamında çarpışarak birleşen bu parçacıkları bir arada tutamaz. Nasıl olduğu tam olarak anlaşılmış olmasa da herkes, gezegenlerin bir şekilde bu parçacıkların birleşmesiyle oluştuğundan emin. Bu topaklanmalar sonucu, birkaç cm çapa ulaşan parçalar, artık ortamdaki çalkantılardan daha az etkilenirler.

Yörüngede dolanan katı bir cisim, (bir parça kondrit gibi) Güneş'in kütleçekimi sayesinde dengede kalır. Ancak ortamda bir miktar gaz varsa, bu gaz, cismin hızının azalmasına ve sarmal bir yol izleyerek Güneş'e doğru yakınlaşmasını sağlar. Yani, cisim, çapı giderek küçülen bir yörünge izler.

Merkeze doğru ilerleyen kondrit parçaları, buralarda birikirler ve bir araya gelerek büyürler. Bu tür bir cisim, yaklaşık bir kilometrelik çapa ulaşınca, artık gaz direnci onun üzerindeki etkisini kaybetmeye başlar ve cisim hemen hemen sabit bir yörüngede kalır. Yaklaşık bu boyuta ulaşan gökcisimlerine "gezegenimsi" denir.

Yeni oluşmakta olan bir gezegen sisteminde, benzer boyutlarda çok sayıda gezegenimsi bulunur. Yörüngeleri, birbirlerine göre az ya da çok farklı olacağından, birbirlerinden farklı hızlarda hereket ederler. Birbirlerine yakın yörüngede olanlar, yakın hızlarla hareket ederler ve kütleçekimleri birbirlerini etkiler. Kütleçekimi, yörüngelerde küçük sapmalara neden olur ve bu da çarpışmalara yol açabilir.

Eğer çarpışma yeterince yavaş gerçekleşirse, iki kütle birleşir ve daha büyük bir gezegenimsi ortaya çıkar. Çarpışmalar sürdükçe cisim büyür. Eğer, çarpışma hızlı gerçekleşirse, her iki cisim de dağılabilir.

Bilim adamları, bir sistemdeki gezegen oluşumunun ne kadar süreceğini, bilgisayar yardımıyla hesaplamaya çalışıyorlar. Yaptıkları hesaba göre, gezegenimsiler oluştuktan yaklaşık 20 bin yıl sonra Ay boyutunda yüzlerce cisim ortaya çıkıyor.

Gezegenlerin hemen hemen tam boyutlarına ulaşmalarıysa yaklaşık 10 milyon yıl alıyor. Kalan gezegenimsilerse sonraki 10 milyon yıl içerisinde gezegenlerce yutuluyor. Bu çarpışmalar nedeniyle, gezegenler oluşumlarının ilk dönemlerinde sürekli etkin kalıyorlar.

Asteroid Kuşağı

Karasal gezegenlerle dev gezegenler arasındaki bölgede Asteroid Kuşağı yer alır. Burada, bir gezegen olarak nitelendirilebilecek kadar büyük bir gökcismi yoktur; kuşağın toplam kütlesi, Ay'ınkinden küçüktür. Güneş Sistemi'ndeki gezegenlerin dağılımına baktığımızda, bir düzen olduğu fark edilir.

Her gezegenin yörüngesi, bir içtekinden %75 geniştir. Bu düzene göre, Asteroid Kuşağı'nın yerinde de bir gezegen olması gerekirdi. Peki, bu gezegene ne oldu? Bu konuda kesin bir kanıt olamamakla birlikte, bazı gezegenbilimcilere göre, bir zamanlar burada oluşmakta olan bir gezegen Jüpiter'in çok güçlü kütleçekiminin etkisiyle parçalandı. Ya da, buradaki gezegenimsiler hiçbir zaman bir araya gelerek gezegen oluşturamadılar.

Kuşakta bulunan asteroidlerin toplam kütlesinin az olması, Jüpiter'in ya da birbirlerinin kütleçekimlerinin etkisiyle yörüngelerinden çıktığı düşüncesini destekliyor. Yörüngeden ayrılan cisimler, ya Güneş'in çevresinde başka bir yörüngeye oturuyorlar ya da Güneş ya da dev gezegenler tarafından yutuluyorlar. Zaman zaman, karasal gezegenlerle de çarpışabiliyorlar.

Dev Gezegenler

Güneş bulutsusunun dış katmanları, iç katmanların aksine suyun katı halde bulunabilmesine olanak tanımıştı. Bu ikinci bölgede, kar taneleri, iç bölgelere oranla 10 kez fazlaydı. Gaz moleküllerinin bu bölgede çok daha fazla olması nedeniyle, kuşkusuz burada oluşacak gezegenlerin kimyasal bileşimleri de karasal gezegenlerden çok farklı olmalıydı.

Suyun ana bileşenlerinden oksijen Güneş Sistemi'nde magnezyum, silisyum ve demir gibi karasal gezegenleri oluşturan elementlerden çok daha fazladır. Bu da dev gezegenlerde bol miktarlarda su bulunması gerektiğini düşündürüyor.

Ne var ki, en büyük gezegenler Jüpiter ve Satürn, beklendiği gibi ağırlıklı olarak sudan değil, büyük oranda hidrojen ve helyumdan oluşuyor. Yani, bu gezegenlerin bileşimi, Güneş'inkiyle benzerlik gösteriyor. Jüpiter ve Satürn'ün bileşimleri, saf hidrojen ve helyumdan oluşmuş kar taneleri sayesinde oluşmuş olamaz. Çünkü, gezegenlerin oluşumları sırasında, ortam bu gazların yoğunlaşabilmesi için fazla sıcaktı.

Jüpiter ve Satürn, kütlelerinin önemli bir bölümünü, doğrudan bulutsudan almış olmalılar. Yani, karasal gezegenler gibi, toz ve buzdan oluşmuş çekirdekleri, yeterli kütleye ulaştığında, bulutsudaki gazı kütleçekimleriyle toplamış olabilirler. Jüpiter ve Satürn'ün hidrojen ve helyum ağırlıklı bileşimlerine karşılık, Uranüs ve Neptün çoğunlukla katı halde bulunabilen gazlardan oluşur: Su, amonyak ve metan. Ayrıca, dış katmanlarda hidrojen ve helyum bulunur. Gezegenlerin çekirdeğiyse kaya ve demirden oluşur.

Uydular

Uyduların oluşumuyla ilgili en popüler modellerden birisi şöyle: Dev gezegenler, yoğunlaşmanın etkisiyle başlangıçta çok sıcaktı. Sıcaklığın etkisiyle, günümüzdekine oranla çok daha geniştiler. Zamanla soğuduklarında küçüldüler. Oluşum aşamalarının sonlarına doğru, gezegenleri oluşturan gaz ve tozun artakalanı onların çevrelerinde dönmeyi sürdürüyordu. Zamanla, gazın büyük bölümü ya gezegenlerce yutuldu ya da dağıldı. Kalan toz ve bir miktar gaz, küçük bir Güneş Sistemi gibi, bir araya gelerek uyduları oluşturdular.

Uyduların çoğu yukarıda söz ettiğimiz biçimde oluşmuş olsa da, bazı uyduların gezegenler tarafından sonradan yakalanmış oldukları düşünülüyor. Bu uydular ya çok elips biçimli yörüngelerde dolanıyorlar ya da dönme düzlemleri farklı. Bu uydular arasında, Phoebe, Triton ve pek çok küçük uydu var. Mars'ın uyduları Phobos ve Deimos da öyle.

Bizim doğal uydumuz Ay'ın oluşumu başlı başına bir öykü. Ay'ın oluşumu üzerine ortaya konan en iyi varsayım, onun Dünya'ya çarpan bir gezegenimsi tarafından koparıldığı şeklinde. Çarpışma, Dünya'dan önemli miktarda erimiş kaya ve gazı kopararak, çevresine dağıttı. Bu maddenin bir bölümü Dünya'ya geri düşerken, bir bölümü de uzaya saçıldı.

Roche sınırı denen ve Dünya'nın yüzeyine yaklaşık 10 bin km'den uzakta kalan cisimler, yörüngeye girdiler ve topaklaşmaya başladılar. (Roche sınırı altında kalan cisimler, gezegenin güçlü kütleçekimi etkisinden dolayı bir araya gelemezler.) Zamanla, parçalar bir araya geldi ve Ay oluştu.

Kuyrukluyıldızlar

"Güneş Sistemi nerede bitiyor" sorusuna verilen geleneksel cevap, Plüton'un yörüngesidir genellikle. Buna karşın, günümüzde biliyoruz ki, Güneş Sistemi'nin sınırları çok daha ötelere gidiyor. Günümüzden yaklaşık 50 yıl önce, Kenneth Edgeworth ve Gerard Kuiper, birbirlerinden bağımsız olarak, Plüton'un yörüngesi civarında, gezegenleri oluşturan maddeden artakalan bir kuşak bulunması gerektiğini öngördüler.

Nitekim, son yıllarda yapılan teleskoplu gözlemler, bu cisimlerin varlığını kanıtladı. Bu kuşakta, her biri yaklaşık bir kilometre ya da daha büyük çaplı, 200 milyon gökcismi olduğunu hesapladı. Kuiper Kuşağı olarak adlandırılan bu kuşak, Plüton ve uydusu Charon'u da içeriyor. Büyük olasılıkla Neptün'ün uydusu Triton da bir zamanlar bu kuşağın üyesiydi. Triton ve bu iki uydu, bu kuşağın en büyük üyeleri olmalı.

Kuşaktaki gökcisimlerinin yörüngelerinden çıkıp iç Güneş Sistemi'ne yönelmelerini sağlayan etki kendi aralarındaki çarpışmaların yarattığı kararsızlıklardır. Kısa dönemli kuyrukluyıldızlar, büyük olasılıkla Kuiper Kuşağından gelirler. Uzun dönemli kuyrukluyıldızların geldiği başka bir bölge daha olmalı. 1950 yılında, gökbilimci Jan Hendrick Oort, bu cisimlerin kaynağıyla ilgili bir varsayım ortaya attı.

Oort'a göre, uzun dönemli kuyrukluyıldızlar, Güneş'i küresel biçimde çevreleyen bir bölgeden geliyorlardı. Oort Bulutu olarak adlandırılan bu bölge hiç görülmediyse de, yakınlarımıza gelen uzun dönemli kuyrukluyıldızların yörüngelerine baktığımızda, bizi oraya götürüyor.

Oort Bulutu'nun oluşumu şöyle anlatılıyor: Dev gezegenler, özellikle de Jüpiter, yakınlarından geçen gezegenimsileri çok basık yörüngelere yerleştirir. Hatta bazen bu cisimler, Güneş'in çekim kuvvetinden kurtularak bir daha dönmemek üzere yıldızlararası ortama gönderilirler. Ancak, büyük bir kısmı, Güneş'in çekim etkisinden kurtulamaz ve basık, elips biçimli yörüngelerinde dönerler.

Güneş'ten uzak olduklarında, hızları da azaldığından, zamanlarının büyük bölümünü, yörüngelerinin uzak yarısında, yani Oort Bulutu'nda geçirirler. Oort Bulutu'nun dış sınırının yarıçapı, yani Güneş'e uzaklığı yaklaşık bir ışık yılıdır. İşte, bu uzaklıktan sonra, Güneş Sistemi'nin bittiğini; yıldızlararası ortamın başladığını söyleyebiliriz.

Hava Basıncı

Dünya, kalınlığı 800 km kadar olan bir hava katmanı ile çevrili. Biz, üzerimize bir basınç uygulayan, atmosfer dediğimiz bu akışkan katmanın dibinde yaşıyoruz. Aristo�nun doğada boşluğun varolmayacağı iddiasına 17. yüzyılda havaya ve gazlara ilişkin kuramların geliştirilmesine katkıda bulunan Galileo Galilei, Evangelista Torricelli, Blaise Pascal ve Otto Von Guericke gibi bilim adamlarınca karşı çıkıldı.

Bu bilim adamları, dünya atmosferinin bir basınç oluşturduğunu kanıtladılar ve küçük kaplardaki havayı boşaltabilen pompalar yaparak laboratuvarlarda ürettikleri 'boşluk'üzerine araştırmalar yaptılar. Bu bilim adamlarından bazıları, boşluğun, organizmaların hayatına yardımcı olup olamayacağı veya ışığı ya da sesi geçirip geçiremeyeceğini öğrenmeye çalışırken diğerleri de, boşluğunu olası işlevsel uygulamalarını bulmaya çalıştılar.

Boşluk kavramından işlevsel amaçlarla yararlanmaya çalışanlardan biri de Fransız bilim adamı Denis Papin'di. Denis Papin (1647-1712), silindirlerin ve pistonların içindeki havayı boşaltarak buharla ilgili deneyler yapan ilk bilim adamlarındandı.

Papin, Hollandalı bilim adamı Christian Huygens'in önerileri üzerine yaptığı ilk deneylerde, bir piston ve bir valfa bağlanmış olan dikey bir silindirin içindeki havayı boşaltmak için az miktarda barutla elde edilen patlamadan yararlanmıştı. Patlayan barutun pistonu hareket ettirmesi beklenmiyordu; burada Papin'in patlamayla amaçladığı şey, silindirin içindeki havadan kurtulmaktı; böylelikle pistonun kısmi olarak havası alınmış uzama doğru aşağıya inmesine neden olacaktı. Ama barutun patlamasıyla arta kalan gazımsı maddeler, Papin'in silindirinde mükemmele yakın bir boşluğun oluşmasını imkansız kılmışlardı. Bu nedenle Papin, bir sonraki deneyde düzeneğinde buhar kullanmaya karar verdi.

Madencilikte en büyük sorun, maden ya da kömürün çıkarılması değil, ocakta biriken suyun boşaltılmasıydı. 1630 yılında Galile, bu sorunu çözmek için ilk tulumba düzeneğini (vakum pompası) kurdu. Bir boruyu toprağın içine gömüp tahta bir pistonu bunun içine yerleştirdi. Bu ilk vakum pompasının gerektiği gibi çalıştığı söylenemez. Ama gizin perdesi açılmıştı.

1644 yılında Galile'nin öğrencilerinden Evangelista Torricelli (1608-1647), su yerine yoğunluğu suyunkinden 13.6 kat büyük olan civayı, ustasının silindiri yerine de cam boru koyarak gerçekleştirdiği benzer bir deney sonucu ilk civalı barometreyi buldu. Civanın ya da suyun cam boruda yükselmesinin nedeni atmosfer basıncıydı.

Toriçelli, bir metre kadar uzunlukta, bir ucu kapatılmış bir cam tüp aldı, civa ile doldurdu, açık ucunu da civa çanağı içine dikkatlice daldırdı ve tüpü dik olarak tuttu. Civanın bir kısmı civa çanağına aktı ve tüpün kapalı ucunda bir "boşluk" ortaya çıktı. Öyle ya tüpün üst ucu atmosfere kapalıydı ve cam çeperler ile civa içinden hava geçemeyeceğine göre bu üst uç tam bir boşluk olmalıydı.

Toriçelli de böyle düşünüyordu. Bu deneyi ile Toriçelli, atmosfer basıncını ölçtü ve bu basıncın, 10.3 metrelik su sütunu ile ya da 760 milimetrelik civa sütunu ile dengelendiğini buldu. Civanın üstünlüğü, çok kısa bir tüp gerektirmesidir.

Blaise Pascal (1623-1662), 1648 yılında yaptığı deneyle, Toriçelli'nin çalışmalarını bir adım daha ileri götürdü. Pascal, civalı bir baromatreyi, dağın eteğinde diğerini dağın doruğunda tutarak, atmosfer basıncının yükseklikle değiştiğini gösterdi. Dağın dibindeki ve tepesindeki hava sütununun ağırlığı farklıydı. Bu nedenle doruktaki basınç düşüktü.

Dünya üzerinde en yüksek dağ zirvesi Everest (8,848 metre), en çukur okyanus dibi (Mariana çukuru 11 035 metre) arasında yaklaşık 20 kilometrelik düzey farkı vardır.

Barometre o zamanlardan bu yana, meteoroloji biliminin vazgeçilmez aracı olarak kullanılılıyor. Blaise Pascal�ın Roma ile Mısır arasındaki talihsiz küçük savaşla (İ.Ö. 31: Actium Savaşı) ilgili olarak söylediği ilginçtir: " Kleopatra�nın burnu biraz daha küçük olsaydı, bütün dünya tarihi daha farklı olabilirdi."

Vakumda Yaşam Var mı?

Guericke'nin hava pompasının gelişmesine katkısı yadsınamaz; ancak ona bir deha gözüyle bakamayız. O, olsa olsa iyi bir teknisyen sıfatını hak etmiştir. Hava pompasından daha fazla nasıl yararlanılabileceğini göstermek, birinci sınıf bir deha olan Robert Boyle'a (1627-1691) kalmıştı.

Boyle, havası boşaltılmış kap içine koyduğu çeşitli nesneler üzerinde havasızlığın etkisini belirleme yoluna gitti. Boyle'un hava pompasıyla ilgili ilk deneyleri 1658-59 yıllarına rastlar. Sonuçlar, 1660'ta yayınlandı. Kendi dönemindeki pek çok bilim adamında görüldüğü gibi, Boyle'un da bilim sevgisi, bilimin önemli pratik yararlar sağlayacağı inancıyla pekişmişti.

Nitekim kitabında, başta gelen amacının, "solunum üzerinde daha iyi bilgi edinerek insaoğlunun sağlıklı yaşamına yardımcı olmaktı" diyor. Öte yandan kitabı okuyanlar, pratik yarar kaygısının ötesinde, ondan daha güçlü başka bir ilginin varlığını sezmekte gecikmezler. Bu da, Boyle'un katıksız bilgi arayışı, deneysel yöntemle yeni şeyler keşfetme tutkusudur.

Kullandığı yöntem temelde çok basitti: Aklına gelen değişik nesneleri, havası boşaltılmış kaba koymak, havasızlığın bunlar üzerindeki etkisini saptamak.

Örneğin ince bir ipliğe bağladığı saati kabın içine sarkıttı. Kabın havası henüz boşaltılmadan saatin tik tak seslerini duymakta bir güçlük yoktu. Ama kabın havası boşaltılınca tik tak sesleri giderek zayıfladı ve kayboldu. Oysa saatin çalıştığı, akrep ve yelkovanından bellidir.

Boyle bu deneyle, sesin iletilmesi için havanın gerekli olduğunu göstermiştir. Daha doğrusu, şimdi bildiğimiz gibi, ses, dalgalar halinde havada yayılır. Havasız bir yerde ses yayılamaz ve duyulamaz. Burada bir şey daha var; biraz önce havasız ortamda saatin kollarının hareket ettiğinin görüldüğü söylemiştik. Demek ki havasızlık, sesin duyulmasını engellediği halde, görmeyi yani ışığın yayılmasını engellememiştir.

Boyle, ışık gibi manyetik çekimin de havaya bağımlı olmadığını belirlemiştir. Kimya biliminin kurucularından Robert Boyle da kalın cam kürelerle su barometresi denebilecek vakum oluşturdu. Cam kürenin içine kuş, fare ya da benzeri deney hayvanları koyarak vakum ortamında canlıların yaşayamayacağını gösterdi.

Hava boşaltıldığında, hayvanların solunum güçlüğü çektiği ve çok geçmeden öldüğü görülüyordu. Böylece havanın solunum ve yaşam için gerekli olduğu anlaşıldı. Yine vakum ortamında ateş de yanmıyordu.

Boyle bir adım daha ileri gitti. Solunum ve yanma havaya bağımlıydı. Buna göre bu iki olgu arasında ortak özellik olduğu sonucu kolayca çıkmaz mıydı? Bu soruyu çekinerek ortaya atar; ama şimdi onun haklı olduğunu iyice biliyoruz. Her ikisi de oksijen gazının ortamda varlığı ya da yokluğuyla ilgilidir.

Bildiğiniz gibi yanan bir madde oksijenle birleşir; solunumda da oksjien gazı, kan aracılığıyla vücudun diğer bölümlerine taşınır ve gittiği yerde diğer maddelerle birleşir. Solunum, bir tür yavaş yanma olayıdır. Bu noktanın açıklığa kavuşması insanoğlunun yüz yıldan çok zamanını almıştır. Boyle'un bu deneyleri kimya alanında hava ve gazların özelliklerinin araştırılmasının başlangıcını oluşturma açısından da değer taşıyor.

Boyle, hava pompasıyla bir dizi deney yapmıştı. O'nun adıyla anılan gaz yasasına, Boyle Yasası'na değinmeden geçemeyiz: Miktarı ve sıcaklığı sabit tutulan bir gazın hacmi ile basıncı ters orantılı olarak değişir.

Küresel Isınma

Birkaç yıl öncesine kadar küresel ısınma denildiği zaman, herkesin aklına ancak korku filmlerinde görülebilen türden korkunç sahneler geliyordu. Gırtlağına kadar sulara gömülmüş Özgürlük Heykeli, veya tropik hastalıklardan kırılıp dökülen Eskimolar, tümüyle suların altında kalmış bir Venedik, kıyamet senaryolarının yalnızca birkaçı. Ancak son yıllarda iklim değişikliklerine ilişkin bilgiler çoğaldıkça, küresel ısınma tehtidinin politik ve bilimsel önlemlerle savuşturulabileceği umudu doğdu.

İnsanoğlunun yüreğine su serpen bilgiler özetle şunlar: Fizik kurallarına göre Güneş ışınları Yeryüzü'ne düştüğü zaman, Yeryüzü aynı miktarda enerjiyi Uzay'a geri yansıtır. Yeryüzü, bu bağlamda kızılötesi ışınları atmosfer içinden geçirir. Burada molekül kümelerinin oluşturduğu bir çeşit ''battaniye'' (başta karbon dioksit olmak üzere), giden radyasyonu bir süre tutarak, Yeryüzü'nün ısınmasına neden olur.

Moleküller seralardaki cam gibidir. Bu nedenle bu olguya sera etkisi adı verilmiştir. Sera etkisi, yeni bir olgu değil; Dünya'nın oluşumundan bu yana hükmünü sürdürüyor. Sera etkisi olmasaydı, Dünya'nın yüzey sıcaklığı -20 derece olurdu ve okyanuslar buz tutardı. Sonuçta Dünya'da yaşam olmazdı.

Böylece gelecek milenyumda sorulması gereken soru, sera etkisinin devam edip etmeyeceği ile ilgili değil, fosil yakıtı kullanmaya devam eden insanoğlunun atmosfere salacağı karbondioksitin sera etkisinde önemli bir değişiklik yaratıp yaratmayacağı ile ilgili olmalı.

Sera etkisine yol açan etmenler bilindikten sonra, gelecek yüzyılda Dünya'nın ne kadar ısınacağı konusunda bir tahminde bulunmak da çok zor olmayabilir. Ne yazık ki bu o kadar kolay değil. Dünya, çok karmaşık bir gezegen; bu nedenle Yeryüzü'nü bir bilgisayar modeline indirgemek o kadar kolay değil. Sera etkisiyle ilgili tüm tartışmalarda, Gezegen'i tek bir modele indirgeyememenin getirdiği bilinmezlik, kesin bir yargıya varmayı güçleştiriyor.

Yine de herkesin birleştiği tek nokta, atmosfere salınan karbondioksit miktarının giderek artması. Bugün günde 360 ppm (parts per million) olan karbondioksit miktarı, 1958 yılında 315 ppm; Endüstri Devrimi'nden önce ise yaklaşık 270 ppm. olduğu sanılıyor.

Buna bağlı olarak Dünya'nın sıcaklığının da son yüzyılda 0.5 derece arttığı tespit edildi. Bu arada yapılan ölçümlere göre 90'lı yıllar yakın tarihimizin en sıcak 10 yılı olarak kayıtlara geçti. Ancak bilimsel çevreler bu konuda çelişkili bir tavır sergiliyor. Kaldı ki değişik cihazlarla yapılan son uydu kayıtları, Dünya'da bir ısınma eğilimi olduğunu yalanlıyor.

Eğer orta derecede bir ısınma olduğu varsayımından yola çıkarsak, insanların bu olgudan sorumlu olup olmadıklarını ve gelecekte Dünya'daki iklimlerin nasıl değişeceğini görmek için bilgisayar modellerinden yararlanmamız gerekecek. Ne var ki modeller, Antartik Bölgesi'ndeki buzullardan, Sahra Çöllerindeki kumların yapısına dek pek çok değişkeni içerdiği için çok karmaşık bir görüntü veriyor.

Bu elektronik simülasyonlarda önemli bir yer tutan bulut veya okyanus akıntıları gibi etmenler hata kaldırmıyor; en ufak bir hesaplama hatası geleceğe ilişkin tahminlerde çok büyük yanılgılara yol açabiliyor. Geleceğe yönelik tüm bilimsel öngörülerde olduğu gibi bilim adamları bu konuda da yetersiz verilere dayanarak önemli kararlar almak zorunda kalıyorlar.

Küresel ısınmaya ilişkin en güvenilir tahminler Hükümetlerarası İklim Değişikliği Paneli'nden (IPP) gelmektedir. Bu konsorsiyumda 2.000'den fazla iklim bilimcisi çalışmaktadır. Son yapılan tahminlere göre, 2100 yılında Dünya'nın sıcaklığı 1 ile 3.5 derece arasında artacak. En iyi tahminle artış 2 derece olacak.

Tarihsel ısınma trendine bir gözattığımız zaman M.S. 950 ile 1350 yılları arasında sıcaklığın bugüne göre 1 derece fazla olduğunu görürüz. Bilim adamlarına göre bu zaman dilimi tarihin en düzgün, en zararsız hava rejimine sahipti. Oysa bundan 10.000 yıl önce, son Buzul Çağı'nda sıcaklık bugüne göre 5 derece daha düşüktü.

Geçmişte yaşanan bu sıcaklık dalgalanmaları bugün yaşansa, bazı bölgeler sular altında kalırken, bazı bölgeler kuraklıktan kırılacak ve sonuçta insanoğlu çeşitli hastalıklarla uğraşmak zorunda kalacak. Uygarlık, geçmişte bu değişikliklere maruz kalmış ve ayakta kalmış; ancak benzer değişiklikler bugün meydana gelse etkileri daha hızlı ve daha yıkıcı olacak.

IPP'nin tahminlerindeki bu farklılık insanların havaya saldıkları karbondioksit miktarının bilinememesinden kaynaklanıyor. Çünkü insanların küresel ısınmaya vereceği tepki bilinemiyor. Büyük bir olasılıkla insanoğlu aşırı karbonu kontrol altına alabilecek bir teknoloji üretecek.

Bazıları karbondioksiti kontrol edebilmek için bacalardan salınan gazı yeraltına vermeyi önerirken, kökten çözümden yana olanlar en başta karbondioksit üretimini kontrol altına almanın en akılcı yol olduğunu ileri sürüyor.

Bu görüş 1997'de 84 ulus tarafından imzalanan Kyoto Protokolu'nda dile getirildi. Ancak Amerikan Senatosu bu kararı onaylamadığı için ABD'de arabaların, santrallerin ve fosil yakıtı kullanan diğer kurumların ürettiği karbon miktarına yasal sınırlama getirilemedi.

Küresel ısınma konusuna aşırı tepki vermek ne kadar yanlışsa, gözardı etmek de o kadar yanlış. Alternatif enerji kullanımı ve karbon emisyonunu kontrol altına almak gibi sağduyulu politikaların geleceği garanti altına alacağına kesin gözüyle bakılıyor. Bu tür önlemlerin küresel ısınma tehdidini ortadan kaldırıp kaldırmayacağı şimdilik bilinmiyor, ancak en azından torunlarımız bu kararları aldığımız için bizlere teşekkür edecek.

Litosfer

Yeryuvarı dıştan içe doğru çeşitli bileşim ve fiziksel özelliklerdeki kalın katmanlardan yapılmıştır. Bu katmanlardan herbiri küresel şekillidir. En dıştan içe doğru sırasıyla atmosfer (hava küre), biyosfer (canlı küre), hidrosfer (su küre) ve litosfer (kayaç küre) yer alır. Litosfer'in altında ise, Pirosfer ve Barisfer bulunmaktadır. Litosferde Si ve Al maddelerinin yoğunluğundan, bu tabakaya Sial adıda verilir. Barisfer + Pirosfer = Endosfer adı verilir.

Yeryüzünün 100 km derinliğinden başlayarak manto içindeki kayaçlar sağlamlıklarını büyük ölçüde kaybedecek kadar yüksek sıcaklığa ulaşırlar. Kayaçların karamela veya zift gibi plastik, kolayca şekil değiştirebilen hale geldikleri bölgelere Astenosfer (zayıf küre) denir. Astenosfer 350 km. derinliğe kadar uzanır. Astenosfer üzerinde dışa doğru yaklaşık 100 km. kalınlığında katı yer katmanını oluşturan kayaçlar, plastik astenosferden daha sert ve rijittir. Bu sert dış bölgeye Litosfer (kayaç küre) denir. Litosfer, okyanus tabanlarında yaklaşık 70 km., kıtalarda ise 100 km. kalınlıkta olabilir.

Levha (plaka) adı verilen ve büyük kırık zonlarıyla sınırlanan çok sayıda mozaik şeklindeki parçalardan oluşmuştur. Yeryuvarında litosferik levhalar,yine üst mantoya ait olan ve 70-100 km. derinden başlayıp 200 km. derine kadar inen ve düşük hız zonu olarak nitelenen astenosfer üzerinde yüzer durumdadır

Meteor

Meteor sözcüğü, gökyüzünde olağanüstü olay anlamındaki latince meteoron'dan gelir. Meteor, güneş sistemindeki cisimlerin dünya atmosferine düşmesiyle, yüksek hızlarda hava ile sürtünme sonucu akkor haline gelerek, gece yeryüzünden kısa süreli bir ışık çizgisi şeklinde görülmesine verilen addır.

Halk arasında 'kayanyıldız', 'yıldız kayması' ve benzeri sözcüklerle ifade edilen olaydır. Bu olay tipik olarak atmosferin 80-110 km'leri arasında oluşur. Karanlık bir gecede saatte 8-10 meteor izlemek olasıdır. Her yıl belli zamanlarda oluşan meteor yağmurları sırasında saatte 100'ün üzerinde meteor izlenebilir. Çok parlak meteorlara Ateş Topu adı verilir ve bunlardan bazılarının yüzeye ulaştığı olur.

Meteoroid sözcüğü ise olayı değil, düşen cismin kendisini ifade eder. Meteoroid, güneş ya da herhangi bir güneş sistemi cisminin çevresinde yörüngede olan ve kuyrukluyıldız ya da asteroid olarak sınıflanamayacak kadar küçük olan cisimlerdir. Mikro boyuttaki cisimler ve kozmik toz partikülleri de mikrometeoroid olarak anılırlar.

Meteorit ise tamamen buharlaşamadan dünya yüzeyine ulaşan meteoroidlerdir. Metoritler üzerinde pek çok çalışmalar yapılmaktadır. Bu araştırmalar, meteoritin ana cisminin kaynağı, yapısı ve tarihini saptamak ve güneş sisteminin ve evrenin oluşumu hakkında bilgi edinebilmek amacını güder.

Meteoritlerin büyük bir bölümünün kaynağı asteroidlerdir. Bazılarının 4 Vesta asteroidi kaynaklı olduğu sanılmaktadır. Bir bölümü de kuyrukluyıldızlardan gelir. Az sayıda meteorit'in (23 tanesinin) ay kökenli ve (22 tanesinin) Mars kökenli olduğu saptanmıştır.

Yerçekimi

Bu kuvvet algılayabildiğimiz tek kuvvet olmasına rağmen, aynı zamanda da hakkında en az bilgi sahibi olduğumuz kuvvettir. Yerçekimi olarak bildiğimiz bu kuvvetin gerçek adı "kütle çekim kuvveti"dir. Şiddeti diğer kuvvetlere göre en düşük kuvvet olmasına rağmen, çok büyük kütlelerin birbirini çekmelerini sağlar.

Evrendeki galaksilerin, yıldızların birbirlerinin yörüngelerinde kalmalarının nedeni bu kuvvettir. Dünyanın ve diğer gezegenlerin Güneş'in etrafında belirli bir yörüngede kalabilmelerinin nedeni de yine yerçekimi kuvvetidir. Bizler bu kuvvet sayesinde yeryüzünde yürüyebiliriz. Bu kuvvetin değerlerinde bir azalma olursa yıldızlar yerinden kayar, dünya yörüngesinden kopar, bizler dünya üzerinden uzay boşluğuna dağılırız.

En ufak bir artma olursa da yıldızlar birbirine çarpar, dünya güneşe yapışır ve bizler de yer kabuğunun içine gireriz. Tüm bunlar çok uzak ihtimaller olarak görülebilir, ama bu kuvvetin şu an sahip olduğu şiddetinin dışına çok kısa bir süre dahi çıkması, bu sonlarla karşılaşmak için yeterlidir.

Ünlü moleküler biyolog Michael Denton, Nature's Destiny: How the Laws of Biology Reveal Purpose in the Universe (Doğanın Kaderi: Biyoloji Kanunları Evrendeki Amacı Nasıl Gösteriyor) adlı kitabında bu gerçeği şöyle vurgular: Eğer yerçekimi kuvveti bir trilyon kat daha güçlü olsaydı, o zaman evren çok daha küçük bir yer olurdu ve ömrü de çok daha kısa sürerdi. Ortalama bir yıldızın kütlesi, şu anki Güneşimiz'den bir trilyon kat daha küçük olurdu ve yaşama süresi de bir yıl kadar olabilirdi. Öte yandan, eğer yerçekimi kuvveti birazcık bile daha güçsüz olsaydı, hiçbir yıldız ya da galaksi asla oluşamazdı.

Diğer kuvvetler arasındaki dengeler de son derece hassastır. Eğer güçlü nükleer kuvvet birazcık bile daha zayıf olsaydı, o zaman evrendeki tek kararlı element hidrojen olurdu. Başka hiçbir atom oluşamazdı. Eğer güçlü nükleer kuvvet, elektromanyetik kuvvete göre birazcık bile daha güçlü olsaydı, o zaman da evrendeki tek kararlı element, çekirdeğinde iki proton bulunduran bir atom olurdu.

Bu durumda evrende hiç hidrojen olmayacak, yıldızlar ve galaksiler oluşsalar bile, şu anki yapılarından çok farklı olacaklardı. Açıkçası, eğer bu temel güçler ve değişkenler şu anda sahip oldukları değerlere tamı tamına sahip olmasalar, hiçbir yıldız, süpernova, gezegen ve atom olmayacaktı. Hayat da olmayacaktı.

Yıldızların Güç Kaynakları

Bir an için kütleçekiminin Güneş'in tek güç kaynağı olduğunu düşünelim. Oluşum sürecindeki ilkel Güneş'in dağınık yıldızlararası gaz bulutu halinden başlayarak çökmesi sırasında merkezdeki sıkışma arttıkça sıcaklık da artar. Güneş'in sahip olduğu toplam kütle çekimi enerjisi E=GM-/R olarak gösterilebilir. Burada G Newton'un kütle çekim sabiti, M Güneş'in kütlesi, R ise yarıçapıdır. M=2x 1033 gram ve R=7xlOH) cm alınırsa Güneş'in sahip olduğu toplam kütleçekimi enerjisi 4xl048 erg olarak bulunur.

L ile gösterilen Güneş'in ışıma gücü -yani enerjisini yayma hızı- ise saniyede 4xl033 erg civarındadır. Dolayısıyla gücünü yalnızca kütleçekimi enerjisinden alsaydı, Güneş'in E/L oranından hesaplanabilecek yaşam süresinin yaklaşık 30 milyon yıl olması gerekirdi. Bu ise Güneş sistemindeki en eski kayaların yaşı olan beş milyar yıldan çok daha kısa bir süredir. Bu çok açık çelişkinin çözümü, nükleer enerjidedir.

Modern simya olarak adlandırabileceğimiz nükleer füzyon yoluyla elementlerin birbirine dönüşmesi yıldızlara gücünü veren enerji kaynağıdır. Evrende en bol bulunan element olan hidrojen, Güneş'in merkezindeki yoğun sıcaklık ve basınç altında yavaş yavaş helyuma dönüşmektedir. Bir helyum atomunun kütlesi, dört hidrojen atomunun toplam kütlesinden yüzde 0.7 daha küçüktür. Bu kütle farkı hemen hemen saf enerji biçiminde gamma ışınları, nötrino, pozitron ve bu parçacıkların kinetik enerjileri olarak ortaya çıkar. Güneş'in merkezinde serbest kalan bu radyoaktif enerji yüzeye yaklaşırken yumuşar ve Güneş atmosferini terkederken hemen hemen tümüyle zararsız sarı ışığa dönüşür. Bununla birlikte, yıldızların nükleer yakıtları eninde sonunda tükenir.

Güneşimizin yaşam süresini hesaplayabilmek amacıyla, tüm çekirdeğini (ki bu, kütlesinin yaklaşık olarak %10'udur) nükleer yakıt olarak kullanabileceğini varsayalım. Einstein'ın meşhur formülüne göre, ilke olarak madde, gram başına c2 erg enerjiye dönüştürülebilir. Burada c ışık hızıdır. Bu mantık, ancak madde-karşı madde yokolması sırasında sağlanabilecek yüzde yüz dönüşüm verimliliği varsaymaktadır. Yıldızlarda ise kesinlikle karşı-madde bulunmaz. Yıldızların enerji kaynağı, verimliliği yalnızca yüzde 0.7 olan nükleer füzyondur.

Bu da yıldızların enerji deposunun, eğer tümüyle helyuma dönüşebilirse, çekirdeklerinin kütlesinin yüzde 0.7'si kadar olduğu anlamına gelir. Nükleer reaksiyonların oluşabileceği ölçüde sıcak olan Güneş'in çekirdeği, toplam kütlesinin onda biri kadardır. Bu nedenle de Güneş'in enerji deposunun 0.0007 Mc2 olduğu söylenebilir. Burada 0.1 MQ =2x1032 grNe Oldu Ne Oldu Ne Oldu çekirdeğin kütlesi olup, eşdeğer enerjiyi hesaplayabilmek için bu sayıyı 0.007c2 ile çarpıyoruz. Bu hesap bize Güneş'in enerji deposunun 1.4x1051 erg olduğunu söylüyor. Bu yakıl, saniyede 4xl033 erg oranında tüketildiğinde yaklaşık 10 milyar yıl yetecek ölçüde çoktur. Buradan da Güneş'in, hidrojen yakıtının henüz, yalnızca yansını tüketmiş olduğu sonucuna varıyoruz.

Güneş'in çekirdeğinde sürüp giden nükleer reaksiyonların sonuçlarından biri de nötrino adı verilen zayıf etkileşimli parçacıkların üretilmesidir. Bütün termonükleer reaktörler nötrino üretirler. Nötrinolar bu reaksiyonların kaçınılamaz ürünleridir. Güneş'in enerjisini nükleer füzyonla açıklayan teori, nötrinoların Güneş'in merkezinde çok büyük miktarlarda üretildiğini öngörür. Çevresiyle etkileşimi son derece zayıf olan bu parçacıklar ışık hızıyla hareket eder ve Güneş'in yüzeyinden doğrudan doğruya dışarıya kaçarlar.

Güneş'ten kaynaklanan nötrinolar Güney Dakota'da yeryüzünün yaklaşık iki kilometre altında bulunan Homestake altın madeninde yaklaşık 300 000 litre karbon tetraklorür (GG14) sıvısının gözlendiği büyük ve önemli bir deney sistemi sayesinde algılanabiliyor. Yeraltı madeni, kozmik ışınların girişimini önlemek üzere özel olarak seçilmiştir. Normal klor izotopu bir nötrino soğurarak radyoaktif bir argon izotopuna dönüşür: CI37 + Nötrino -> Ar37 + Elektron.

Her iki ayda bir karbon tetraklorür sıvısı boşaltılmakta, filtre edilmekte ve çok küçük miktarlarda da olsa radyoaktif argon içerip içermediği büyük bir titizlikle araştırılmaktadır. Güneş kaynaklı nötrinoların soğurulması nedeniyle her gün bir tane radyoaktif argon oluşacağı öngörülmektedir. İki aylık inceleme sonucunda genellikle birkaç tane argon atomuna rastlanmakta, bu yolla da Güneş'te nötrino üretildiği kanıtlanmakladır. Bununla birlikte, deney sonucunda saplanan nötrinolar, teorik olarak öngörülen parçacıkların üçte biri kadardır. Ya Güneş'in içindeki sıcaklıkla ilgili teorilerimiz, tam doğru değil, ya da nötrinolara ilişkin yeni fizik keşfedilmeyi bekliyor.

Güneş'in merkezinde üretilen nötrinoların gerçekten algılanabiliyor olması son derece şaşırtıcı bir sonuçtur. Dünyamızdan yüz elli milyon kilometre uzakta çalışan ve Güneş'e enerjisini sağlayan nükleer reaktörün kesin kanıtıdır. Bununla birlikte, yaklaşık 20 yıldan bu yana devam eden klor deneyi, yalnızca Güneş'ten kaynaklanan çok yüksek enerjili nötrinolara karşı duyarlıdır. Her tür enerjiye sahip Güneş nötrinolarını algılayabilecek deneyler de yoldadır.

Bunlardan ikisinde (İtalya ve Rusya'da olanlar) bir nötrino galyum atomuna çarptığında ortaya çıkan germanyum izotopunun radyoaktif çekirdeğini inceleyebilmek amacıyla detektör sıvısı olarak galyum kullanılmaktadır. Japonya'da hazırlanan bir üçüncü deneyde sudan saçılan nötrinoların neden olduğu hızlı elektronların saçtığı ışık algılanmaktadır. Tüm bu deneyler Güneş kaynaklı nötrinoları saymakta ve kozmik ışınlar tarafından üretilen fazladan nötrinolardan korunmak amacıyla bir dağın altında veya yerin yaklaşık bir kilometre altındaki maden ocaklarında konumlandırılmaktadır.

Yıldızların Yaşamı

İçinde yaşadığımız Evreni tanıma çabaları yüzyıllardır sürüyor. Bu çabalar sonucunda pek çok gökcisminin yapısı anlaşıldı. Bunlarla birlikte yıldızların yapılarının anlaşılması da içinde bulunduğumuz yüzyılda gerçekleşti ve Evren'deki yerimizin özel olmadığının farkına varıldı.

Fizikçi Sir Arthur Eddington, daha 1920'li yıllarda, çok uzak olmayan bir gelecekte, yıldız gibi 'basit'bir cismin nasıl çalıştığının anlaşılabileceğini söylemişti. Nitekim, 30 yıl içerisinde gerçekten, bir yıldızın nasıl 'çalıştığı'sorusu çözüldü.

Geceleri, gökyüzüne baktığımızda, binlerce yıldız görürüz. Gördüğümüz bu yıldızlar, genellikle yeryüzüne diğerlerine oranla daha yakın, bu nedenle de parlak görünen yıldızlardır. Bu parlak noktaların güzelliği ve ulaşılmazlığı, çok eski çağlardan bu güne insanların ilgisini çekmiş; onların oluşturdukları şekilleri, birtakım tanrılara; mitolojik kahramanlara ya da günlük hayatta kullanılan araç-gerece benzetmişlerdir.

Sadece bununla da kalmayıp, gökyüzünü belirli bölümlere ayırarak, her bölgeye içinde bulunan takımyıldızın ismini vermişlerdir. Yıldız katologları oluşturarak, her bölgedeki gökcisimlerini konumlarına göre isimlendirmişlerdir.

19. yüzyılın sonlarına doğru, teleskopların ve gökbilimin gelişmesine bağlı olarak, gökcisimlerinin de yapıları anlaşılmaya başlandı. Bugün, bir yıldızdan kaynaklanan ışığı, yeryüzünde yapacağımız birkaç basit işlemle hesaplayabiliyoruz. Bir takım spektroskopik ve fotometrik ölçümler (tayf ve ışık ölçümleri) yardımıyla bir yıldızın nasıl "çalıştığını" anlayabiliyoruz.

Hertzsprung ve Russell adlı iki astrofizikçi, 20. yüzyılın başında, yıldızların yaydıkları ışımanın şiddetine karşı sıcaklıklarını bir grafik haline getirdiler. Hertzsprung ve Russell, bekledikleri gibi, bir yıldızın sıcaklığı ve ışıma şiddeti arasında sistematik bir ilişkinin olduğunu gördüler. Çıplak gözle gördüğümüz yıldızların hemen hemen hepsi, ana kol adı verilen bir eğri oluşturuyordu.

Hertzsprung ve Russell'in oluşturdukları bu diagrNe Oldu Ne Oldu Ne Oldu (H-R diagramı) yıldızların özelliklerinin anlaşılmasında önemli bir role sahip oldu. H-R diagramında, parlaklığı çok az, ancak sıcaklığı çok yüksek olan beyaz cüceler; ya da, parlaklığı çok fazla (Güneş'ten binlerce defa fazla) buna karşın sıcaklığı düşük olan kırmızı devler, anakolun dışında kalırlar.

Eğer, bir yıldız, termodinamik açıdan dengeye gelmişse, bu yıldızın parlaklığı ve sıcaklığı arasında bir ilişki vardır. Toplam ışıma şiddeti, yarıçapı "r" olan bir kürenin yüzey alanı (4 x pi x r2) ve sıcaklığın dördüncü kuvvetiyle orantılıdır. Yıldızın mutlak ışıma şiddeti biliniyorsa (mutlak ışıma şiddeti, belirli bir uzaklıktaki ölçülen ışıma miktarıdır), bu yıldızın yarıçapı hesaplanabilir.

Güneş'in yaydığı toplam ışıma gücü, 4x1026 Watt'tır ve yüzey sıcaklığı 6000 K (Kelvin) olarak ölçülmektedir. Güneş'in çekirdeğindeki sıcaklık ise, ancak yapısının anlaşılmasından sonra belirlenebildi. Buna göre, Güneş'in merkezindeki sıcaklık yaklaşık 10 milyon derecedir.

Güneş, ortalama bir yıldız olduğuna göre diğer yıldızları onunla karşılaştırabiliriz. Bu, onların yapısının anlaşılmasında oldukça yardımcı olmaktadır. Bu nedenle, genellikle Güneş'in özellikleri diğer yıldızları tanımlarken birim olarak kabul edilir. Güneş'in kütlesi 2x1033 gram; yarıçapı ise yaklaşık 700 bin kilometredir.

Diğer yıldızlara baktığımızda, Güneş'in %5'i kadar kütleden başlayıp, 100 Güneş kütlesine kadar değişen kütleler görmekteyiz. Daha küçük kütlelere sahip yıldızlar yoktur; çünkü, bu kütlelerde, yıldızın çekirdeği nükleer tepkimeleri başlatacak kadar ısınamaz. Kütlesi çok büyük olan bir yıldız ise o kadar ısınır ki, merkezindeki ışımanın yarattığı basınç yıldızı patlatır.

Peki, bir yıldızın parçalarını bir arada tutan kuvvet nedir? Bu kuvvet, kütle çekimidir. Yıldızlar, genellikle durağan bir yapıya sahip olduklarına göre, kütle çekimine karşı koyacak ve çökmeyi durduracak, içerden kaynaklanan bir basınç kaynağına ihtiyaç vardır. Bir yıldızı oluşturacak gaz bulutu çökmeye başladıkça, basıncının artmasıyla birlikte, sıcaklığı da artar.

Gaz bulutu, belirli bir sıcaklığa ulaştığında, merkezindeki sıcaklık, yeterli basıncı yaratarak çökmeyi durdurabilir. Ancak, sıcak gazın oluşturduğu bu yıldız, enerjinin korunumu ilkesine göre, yaydığı ışınımdan dolayı enerji kaybedecektir ve bu nedenle zamanla soğuyacaktır. Çökmeyi durduran basınç kaynağını kaybeden yıldız ise çökmeye başlayacaktır.

19. yüzyılda, Güneş'i ve diğer yıldızları inceleyen bilim adamları, bu gökcisimlerinin ışıma şiddetlerinin; dolayısıyla da enerji yayma güçlerinin önemli ölçüde değişmediğini fark ettiler. Bu cisimlerin, çok büyük yapıya sahip olduklarını göz önüne alarak soğumalarının milyonlarca yıl alacağını düşündüler. Ancak, Dünya'daki bazı jeolojik kaynaklardan elde edilen veriler, Güneş'in çok daha yaşlı olduğunu gösteriyordu. Bunun üzerine, astrofizikçiler, Güneş'in sürekli bir enerji kaynağı olması gerektiğini düşündüler.

Dünya'daki jeolojik kaynaklardan edinilen bilgilerin değerlendirilmesi sonucunda, Dünya'nın yaşının yaklaşık beş milyar yıl olduğu hesaplandı. Güneş'in de en azından beş milyar yaşında olduğunu hesaplayan bilim adamları, yaydığı ışımayı ölçerek Güneş'teki her bir atoma ne kadar enerji düştüğünü buldular. Bu hesaba göre, Güneş'in her atomunun, yaklaşık bir milyon elektron Volt enerji yaymış olması gerekiyor.

Bu miktardaki bir enerjinin, kimyasal olaylar yoluyla ortaya çıkması olanaksızdı. 1919-1920 yıllarında, Fransız fizikçi Jean Perrom ve İngiliz fizikçi Arthur Eddington, bu enerjinin kaynağının nükleer dönüşümler olduğunu iddia ettiler. Bu iddia, bilim adamlarının ne kadar güçlü bir önseziye sahip olduklarını gösteriyor. Çünkü, bu enerjinin ortaya çıkabilmesi için, atom çekirdeklerinin devreye girmesi gerekir. O tarihlerde, atom çekirdeklerinin varlığı ve ne kadar enerjiye sahip oldukları bilinmesine karşın, nükleer tepkimeler (çekirdek tepkimeleri) daha bütün yönleriyle anlaşılmış değildi.

Bir çekirdek tepkimesini anlayabilmek için, Kuantum Mekaniği'nin anlaşılması gerekiyordu. 1920'li yıllarda, Kuantum Mekaniği'nin matematiksel bir teori olarak ortaya çıkarılmasıyla birlikte, çekirdek tepkimeleri de anlaşılmaya başlandı. Einstein'in ünlü E=mc2 formülüne göre, enerji farkının, kütle farkının ışık hızının karesiyle çarpımına eşit olması (E1-E2=(m1-m2)c2 ) gerekir.

Bu bilgilerin, astrofiziğe uygulanması hemen hemen aynı zamanlara rastlıyor. Evren'deki temel madde olan hidrojenin atom çekirdeklerinin dördü bir araya geldiğinde bir helyum atomu çekirdeği ve belirli bir miktar enerji ortaya çıkar. Atkinson ve Guthermans adlı iki fizikçi, bu enerjinin yaklaşık 6 milyon elektron Volt olduğunu buldular ve yıldızın ortasında iki hidrojen atomunun çarpışarak bir helyum atomu oluşturma ihtimalini hesapladılar. Bunu Güneş'in yaymakta olduğu enerjiyle karşılaştırdıklarında Güneş'i dengede tutabilecek enerjinin kaynağını bulduklarını anladılar: Hidrojenin helyuma dönüşmesi.

Yıldızların anlaşılmasında ilk adım olan bu olayın güzel bir hikayesi vardır. 1929 yılında, Guthermans ve Atkinson, konuyla ilgili makalelerini yazıp bitirdikten sonra, Guthermans kız arkadaşıyla bir yürüyüşe çıkar. Arkadaşının, "Yıldızlar ne güzel parlıyor!" sözüne karşılık, Guthermans, böbürlenerek şöyle der: "Ben, dünden beri onların niçin parladıklarını biliyorum".

Bu ilk adımdan sonra, birçok bilim adamı konuya yöneldi. Araştırmalar yapıldı. Bunların sonucunda, bir takım basit hesaplarla, bir yıldızın kütlesi ne kadar olursa, içerisindeki sıcaklık ne olmalı? Bu sıcaklıkta enerji üretimi ne kadar olur? Enerji üretimi yıldızın çekimini hangi yarıçapta dengeler? türünden sorulara yanıtlar bulundu.

Bir yıldızın denge durumunda kalabilmesi için, kütle çekiminin oluşturduğu kuvvetin bir şekilde, karşı bir kuvvetle dengelenmesi gerekmektedir. Dışarı doğru olan kuvvetleri yaratan basınç, içeriye doğru olan kütleçekiminin yarattığı basınçtan daha az olmamalıdır ki, yıldızın çökmesine engel olsun. Bu duruma, "hidrostatik denge" adı verilmektedir.

Öte yandan, yıldızın parlaması için, içeriden dışarıya doğru bir enerji akışı olması gerekir. Enerji, yıldızda basıncın ve sıcaklığın en yüksek olduğu çekirdek kısmında üretilir. Çekirdek, tepkimelerin gerçekleştiği bölgedir. Yıldızın dengede kalabilmesi için, üretilen enerjinin dışarı atılması gerekir. Yıldızın çok sıcak çekirdeğinde üretilen enerji, yıldızın içerisinden geçerek, yüzeyden dışarı çıkar. Bir yıldızın ürettiği enerji ne kadar fazlaysa, ışıma şiddeti de o kadar fazla olur.

Bir yıldızın yapısı, enerji üretimi, sıcaklık, basınç ve yoğunluk gibi değerleri birbirine bağlayan denklemler çözülerek, anlaşılabilir. Bu denklemlerin hassas çözümleri, ancak 1950�li yılların ilk kuşak bilgisayarları ile gerçekleştirilebildi. Örneğin, sıcaklığı bilinen bir yıldızın, yarıçapı, parlaklığı, kütlesi ve bunlara bağlı olarak da ömrünün ne kadar olacağı hesaplanabildi.

1920�li yıllardan bu yana, geçen süre içinde temel fizik kanunları ve nükleer fizik (çekirdek fiziği) kullanılarak, yıldızların yapısı ve evrimi aşama aşama çözüldü. Yapılan hesapların doğruluğu, gözlemlerle de kanıtlandı. Bugün, bazı nükleer tepkimeler Dünya�da reaktörlerde ve nükleer silahlarda kullanılıyor.

Termonükleer tepkimeler olarak adlandırılan, hidrojenin helyuma dönüştürülmesi olayının Dünya�da gerçekleştirilmesi, muazzam bir enerji kaynağı olabilir; ancak, şu anda ciddi mühendislik problemleri bunun gerçekleştirilebilmesini engelliyor. Yeryüzünde, henüz, ortaya çıkacak bu denli yüksek sıcaklıklara dayanabilecek bir ortam yaratılabilmiş değil. Yıldızlarda ise, termonükleer tepkimeler kendiliğinden, doğal olarak gerçekleşiyor. Kütle çekimi, hidrojeni, tepkimeler için gerekli olan basınçta ve sıcaklıkta tutabiliyor.

Yıldızların yapısının anlaşılması, Evren'de en çok bulunan madde olan hidrojenin dışındaki maddelerin nasıl oluştuğunu da açıklığa kavuşturdu. Evren'deki, hidrojenden ağır, demire kadar bütün maddeler, yıldızların içerisinde, nükleer tepkimelerle (çekirdek tepkimeleriyle); demirden ağır olanlar ise, bu yıldızların patlamalarıyla oluşan süpernovaların ortaya çıkardıkları çok büyük enerji sayesinde oluşmaktadır.

Patlamalarla dağılan maddeden yeni yıldızlar oluştukça, Evren'deki maddenin kompozisyonu zenginleşmektedir. Vücudumuzu ve etrafımızdaki maddenin çoğunu, yıldızlarda ve süpernovalarda oluşan elementler meydana getirir. Bizi ve etrafımızdaki tüm cisimleri oluşturan maddenin, yıldızlarda "pişirilmiş" olduğunu düşünebiliriz.

Bir yıldızın, evrimine hidrojeni yakarak başladığını belirtmiştik. Yıldız ilk aşamada enerjisini, hidrojeni helyuma dönüştürerek üretir. Bir yakıtı tüketen yıldız, bir diğerini yakmaya başlar. Çekirdekteki hidrojenin tükenmesiyle, helyum atomları birbirleriyle tepkimeye girer ve karbon atomları oluşur.

Helyumun yanmasıyla birlikte, yıldızın merkezindeki sıcaklık, çok daha yüksek bir düzeye ulaşır ve çekirdeğin etrafındaki hidrojenin de yanmasını sağlar; bu da, içerideki basıncın daha da artarak yıldızın genişlemesine yol açar. Yıldız bu aşamada, H-R diagramında, ömrünün büyük bir dönemini geçirdiği ana koldan ayrılır. Böylece, yıldız bir kırmızı dev haline gelir.

Eğer yakıt miktarı ve yakıtı oluşturan maddeler sonsuz miktarda olsaydı, yıldızın evrimi sürekli olacaktı. (Büyük kütleli bir yıldız, çekirdeğindeki nükleer tepkimelerde sırasıyla şu maddeleri yakar: Hidrojen, helyum, karbon, neon, oksijen, silisyum.) Ancak, yakıtın sınırlı oluşunun yanında, tepkimeler, en düşük ve kararlı enerjiye sahip olan demir oluşana kadar devam eder. Bu aşamada, çekirdekteki tepkimeler sona ererek yıldız evriminin "çekirdek yanması" kısmı sona erer. Artık basıncı dengeleyecek bir kuvvet kalmadığı için, kütle çekimi galip gelir. Dengelenemeyen kütle çekimi yıldızın çökmeye başlamasına yol açar.

Farklı yakıtların yakıldığı her aşamada biraz daha yüksek sıcaklıklar ortaya çıkar. Bu nedenle, yakıt daha çabuk tükenir; yani, her evre bir öncekinden daha hızlı geçer. Son evrelerde, artık bu bir patlama şeklinde gerçekleşir ve ortada yalnızca demirden bir çekirdek kalır. Bu aşama, yıldızın "ölümü" olarak kabul edilir. Artakalan maddenin kütlesine bağlı olarak oluşacak cisimler ise üç gruba ayrılır: Beyaz cüceler, nötron yıldızları ve karadelikler.

Beyaz cüceler, aşağı yukarı güneş kütlesinde ve yarı çapları Dünya�nınki kadar olan cisimlerdir. Bu çok yoğun cisimleri çökmeden koruyan kuvvet "dejenere elektron basıncı" olarak adlandırılır. Pauli Prensibi�ne göre, iki elektronun aynı yerde bulunması olanaksızdır. Burada, dejenere elektron basıncı devreye girer. Bir beyaz cücede, çöken madde öyle yoğun hale gelir ki, elektronlar birbirlerinin üzerine gitmeye zorlanırlar.

Nötron yıldızları ise, beyaz cücelere kıyasla çok daha yoğun cisimlerdir. Yıldızın, bir nötron yıldızı olabilmesi için, yıldızdan artakalan çekirdeğin kütlesinin, 1,4 ile 2,5 güneş kütlesi arasında olması gerekir. Tipik bir nötron yıldızının çapı, yaklaşık 10 kilometredir ve yoğunluğu da yaklaşık 100 milyon ton/cm3�tür. Yani nötron yıldızının bir çay kaşığı miktarı yaklaşık 100 milyon ton ağırlıktadır.

Bir atomu oluşturan temel parçacıklar, nötronlar, protonlar ve elektonlardır. Bir nötron yıldızının içerisinde ise sadece nötronlar vardır. Çünkü, basınç o kadar yüksektir ki, elektronlar ve protonlar birleşerek nötronlara dönüşürler. Bir nötron yıldızının içerisindeki yoğunluk, bir atomun çekirdeğindeki kadardır. Yani nötronlar birbirine bitişik olarak durmaktadırlar. Aynı, Pauli Prensibi�nde elektronlar için olduğu gibi, bu basınçta, nötronlar daha fazla sıkışamazlar ve yıldız denge konumuna gelir.

Nötron yıldızları, gözlenebilen en yoğun yıldızlardır. Çökmeden önce, belirli bir açısal hıza sahip olan yıldızın hızı, yıldız çökmeye başladıkça giderek artar. (Bu, kolları yana açık olarak dönen bir buz patencisinin, kollarını kapatarak hızlanmasına benzer.) Nötron yıldızları gibi çok çökmüş gökcisimleri çok hızlı dönerler. İletken bir cisim çökerse, yani yoğunluğu artarsa, manyetik alan şiddeti de artar. Buna dayanarak nötron yıldızlarının manyetik alana sahip olduklarını söyleyebiliriz.

Bu çok güçlü ve çok hızlı dönen mıknatıslar, elektromanyetik dalgalar üretirler. Nötron yıldızlarını, Evren'de kendi kendine oluşmuş birer "radyo istasyonu" olarak düşünebiliriz.

Bu "radyo istasyonu" her yöne yayın yapmaz. Çünkü, dönen bir mıknatıs her yöne değil, kutupları doğrultusunda ışınım yapar. Kutuplarda ivmelenen yüklü parçacıklar, kutupların doğrultusunda bir ışınım fışkırmasına yol açarlar. Eğer, bu ışınımın yönü tesadüfen bizim yönümüzdeyse, biz bu ışınımı atmalar (pulse) olarak görürüz. Yıldızın her dönüşünde, bu ışınım bakış doğrultumuzdan bir kez geçer. Bu şekilde gözlenen nötron yıldızlarına atarca (pulsar) adı verilir.

İlk atarca, 1967 yılında tesadüfen keşfedildi. Doktora öğrencisi Joustin Bell tarafından farkedilen düzenli bir sinyal yaklaşık bir yıl boyunca bilim adamlarının kafasını karıştırdıktan sonra, olayın aslı anlaşıldı. Çok düzenli ve hızlı olan bu sinyallerin, ancak küçük çaptaki bir gökcisminin dönüşünden kaynaklanabileceğini tahmin eden astronomlar, böylece, o zamana değin sadece teoride varolan nötron yıldızlarının varlığını kanıtladılar. Bugün bilinen yaklaşık 600 atarca vardır. Bilinen en hızlı atarca ise saniyede 642 defa dönmektedir.

Eğer, ölen yıldızdan artakalan çekirdeğin kütlesi 2,5 Güneş kütlesinden büyükse, artık bu yıldızı dengede tutacak herhangi bir kuvvet yoktur. O halde, bu yıldız sonsuza değin çökecek; ancak, biz bunu belli bir aşamadan sonra göremeyeceğiz. Bir cismi görebilmemiz için, bu cisimden kaynaklanan ya da yansıyan ışığın gözlerimize ulaşması gerekir.

Eğer, 2,5 güneş kütlesindeki bu cisim, 3 kilometreden küçük bir çapa kadar sıkışırsa, bu cismin kütleçekimi, hiçbir şeyin, ışığın bile bu cisimden kaçmasına olanak tanımaz. Bu nedenle bu cisimlere "karadelik" adı verilir.

Hiç ışık yaymadığı ve yansıtmadığı için, bir karadeliği doğrudan gözlemek mümkün değildir; ancak, çeşitli yöntemlerle, varlığını anlamak hatta kütlesini ölçmek mümkün olabiliyor. Yöntemlerden birisi şudur: Eğer, bir ikili yıldız sisteminin üyerinden birisi kara delikse, ve eğer yıldızdan karadeliğe bir madde akışı oluyorsa, karadeliğin etrafında dönerek, içerisine düşen madde güçlü x-ışınları yayar. Bu güçlü ışınım, bir karadeliğin varlığının göstergesi olabilir.

Diğer bir yöntem, "kütleçekimsel mercek" olarak bilinen etkiden yararlanılmasıdır. Karadeliğin yarattığı çok güçlü kütleçekimi, yakınından geçen ışık ışınlarının bükülmesine neden olur. Yani karadelik, bir mercek gibi davranır. Eger bir karadelik, uzaktaki bir ışık kaynağıyla Dünya�nın arasına girerse, bu cismin görüntüsü, mercek etkisinden dolayı bozulmalara uğrar.

Bugüne kadar, Samanyolu içerisinde, bir kütleçekimsel mercek etkisine rastlanmadı. Buna karşın, çok uzaklarda bulunan kuasarlarla aramıza giren karadelikler tespit edildi.

Tutulma Olayları

Ay Dünya'nın, Dünya da Güneş'in çevresinde, birbirine çok yakın düzlemler içinde dolanır. Bu düzlemler birbiriyle çakıştığı zaman, Güneş, Ay ve Dünya artık aynı doğru üzerindedir. İşte o zaman tam (tutulan gökcismi tamamıyla güzden kaybolur) ya da parçalı (gökcisminin yalnız bir parçası gözükmez) bir tutul ma olayı meydana gelir.

Güneş Tutulması

Tutulma olayları devirli olarak tekrarlanır. Ay, Güneş ile Dünya'nın arasına girdiği zaman Güneş tutulması olur ve Dünya bir süre için karanlığa gömülür. Tam Güneş tutulmaları 6 ile 8 dakika kadar sürer ve Dünya'nın aynı noktasından gözlemlenebilmesi için aradan çok uzun yılların geçmesi gerekir (Paris bölgesinde 87 yıl).

Ay Tutulması

Ay tutulması ise, Güneş ile Ay arasına giren Dünya'nın gölgesi içinde Ay'ın gözden kaybolmasıdır. Ancak tam tutulma olayında bile Ay tamamıyla kararmaz, hafif kırmızımtırak bir ışıkla aydınlanır. Güneş tutulmaları Ay tutulmalarından üç kat daha sık tekrarlanır. Fakat Ay tutulmaları bir yarımkürenin bütün noktalarından aynı anda gözlemlenebildiği halde, Güneş tutulmaları yerkürenin ancak bazı yerlerinden görülebilir.

Gökyüzü Kuvvetlerinin Savaşı

Eski çağlarda tutulma olayları, tutulan gökcisminin esrarengiz bir güçle savaşması şeklinde yorumlanırdı. Bugün bile yeryüzünün bazı bölgelerinde ilkel topluluklar bir tutulma anında hep bir ağızdan çığlıklar atar, büyük patırtılar koparır ve böylece gökyüzündeki canavarları korkutarak tutulan gökcismini kurtaracaklarına, karanlığı dağıtacaklarına inanırlar.

Dünya Ne Kadar Hızlı

Bir pazar günü kendi kendinize söz verdiniz. Hiçbir yere gitmeyeceksiniz. Koltuğunuza oturup televizyon seyredeceksiniz. Siz öyle sanın. Koltuğunuzda otururken bile inanılmaz bir hızla dönüp duruyor, uzayın boşluğunda yol alıyorsunuz.

Koltuğunuzda otururken, dünya ile beraber dönüyor, Güneş'in etrafında dolanıyor, Güneş sistemi ile birlikte galaksi içinde yol alıyor, galaksideki diğer milyarlarca yıldızla birlikte uzayın uçsuz bucaksız karanlıklarına doğru gidiyorsunuz.

Dünyanın ekvatorundaki bir noktanın dönüş hızı saniyede 467 metredir yani bu noktada koltuğunda oturan biri zaten bu hızla hareket etmektedir. Dünyamız Güneş'in etrafında daireye yakın eliptik bir yörüngede dönerken hızı saniyede 30 kilometredir.

Güneş sistemimiz Samanyolu galaksisinde merkezden 25 bin ışık yılı uzaklığında, ortalarda bir yerdedir. Sistemimiz bu merkez etrafında, galaksideki diğer yıldızlarla birlikte saniyede 220 kilometre hızla döner. Her bir turunu 240 milyon yılda tamamlar.

Genişleyen evren teorisine göre galaksilerin hareketleri 'hız' terimi ile ifade edilemez ama yine de Samanyolu galaksisinin Aslan burcundaki takım yıldızlara doğru saniyede 600 kilometre hızla hareket ettiği varsayılıyor.

Bütün bu hızlar sabit bir noktaya göredir. Nihai hızı bulmak için bütün bu hızları üst üste koyup toplamak doğru olmaz. Hareketler bazen aynı bazen ters yöndedirler. Bütün bunlar göz önüne alınıp, vektörel olarak toplanınca, galaksimiz dışındaki sabit bir noktaya göre hareket hızımız saniyede 390 kilometre çıkar.

Peki nasıl oluyor da bu kadar büyük bir hızı hissetmiyoruz? Bunun nedeni vücudumuzda anatomik olarak hız ölçen bir organımızın olmamasıdır. Bir arabada saatte 90 kilometre sabit bir hızla giderken gözlerinizi kaparsanız, hareket ettiğinizi anlayamazsınız. Sert bir virajı hissedersiniz ama çok uzun ve yumuşak bir virajı algılayamazsınız.

İnsanların duyu organları hız ve yöne değil, bunlardaki değişimlere hassastırlar. Dünya ile birlikte yaptığımız yolculukta hareketlerin hepsi sabit hızdadırlar. Yörüngeler düz olmasalar da mesafeler o kadar büyüktürler ki düz kabul edilebilirler.

Ses hızı saniyede 331 metre, ışık hızı 300 bin kilometre iken siz pazar günü oturduğunuz koltuğunuzda saniyede yaklaşık 400 kilometre hızla gidiyorsunuz. Bu hızla bir yere çarpmadan gidebilmek büyük şans doğrusu.

Dünya Aniden Durursa

Biz fark etmiyoruz ama dünya kendi ekseni etrafında epeyce hızlı dönüyor. Viraja giren bir arabada hissettiğimiz gibi dairesel bir yol üzerinde dönen bir cisme dışarı doğru bir kuvvet etki eder, onu dışarı fırlatmaya çalışır. Bu kuvvete 'merkezkaç kuvveti' deniliyor.

Dünyadaki her cismin üzerinde dönüşten dolayı bir merkezkaç kuvveti etkisi vardır. Ancak bu merkezkaç kuvveti, yerçekimine göre çok zayıftır. Eğer zayıf olmasaydı zaten dönerken atmosferle birlikte uzaya fırlar giderdik.

Dünya aniden frene basılmış gibi durursa, güçlü yerçekiminden dolayı uzaya gitmezdik. Aksine merkezkaç kuvveti ortadan kalkacağından dünya bizi daha çok çekecek, ağırlığımız daha da artacaktı. Bu ağırlık artışının yüzde 5 civarında olacağı sanılıyor.

Dünya aniden durursa atmosfer dünyanın dönme hızı ile dönmesine devam ederdi. Fren yapmış arabadaki insanlar ve eşyalar gibi, yere, kayalara sabitlenmemiş her şey bu hızla ileri fırlar, büyük depremler olur, denizler karalara karışır, hayat yok olurdu ama hiçbir şey uzaya gitmezdi.

Gerçi dünyanın böyle aniden durmasını yaratacak bir kuvvet bilinmiyor ve böyle bir olasılık yok ama ömrü yeterse dünyanın dönüşü ilerde, duruyormuş gibi yavaşlayabilir. Dünyanın dönüşü zaten başlangıçtan beri gittikçe yavaşlıyor.

Nasıl dünyanın uydusu Ay'ın dönüşü, yerin çekim gücünden dolayı yavaşlamış ve kendi etrafındaki dönüş hızı ile dünya etrafındaki dönüşü eşit hale gelmişse, dünyanın dönüş hızı da Güneş'in çekim gücünden dolayı gittikçe yavaşlayarak aynı hale dönüşebilir.

Biz Ay'ın nasıl hep aynı yüzünü görüyorsak, o zaman Güneş'ten bakılınca da dünyanın hep aynı yüzü görülebilir. Tabii bu dünyanın dönüşünün tamamen durması demek değildir ama fizik kurallarına göre olması gereken budur.

Milyonlarca yıl sürecek bu dönemde, 6 ay gece, 6 ay gündüz olmasına, ortalığın epeyce ısınmasına, atmosferik hava akımlarının yönlerinin değişmesine, manyetik kutupların ve kuvvetin kaybolmasına, biyolojik ritmin alt üst olmasına rağmen, canlı yaşamın buna adapte olacağı muhakkaktır.

Ne var ki tüm bunlar oluşmadan önce, 5 milyar yıl sonra Güneş dev bir kızıl yıldıza dönüşeceğinden zaten dünyamız yaşanabilir bir yer olmaktan çıkacaktır.

Dünya Ağırlaşıyor mu?

Bir cismin ağırlığı, dünyanın o cisme uyguladığı yerçekimi kuvvetidir. Bu nedenle dünyanın kendi ağırlığından bahsetmek biraz anlamsızdır. Dünyanın ağırlığı bir başka kuvvet tarafından çekildiğinde söz konusu olabilir. Bir cismin kütlesi ile ağırlığı arasındaki fark da buradadır. Dünyada bir kilogram ağırlığında olan bir cisim Ay'da tartıldığında altıda biri kadar gelir ama o cismin kütlesi her iki yerde de aynıdır.

Bir cismin kütlesi mesafe ve kütlesi bilinen bir başka cisimle arasındaki çekme gücüne göre hesaplanabilir. Bu şekilde hesaplanan dünyanın kütlesi 5,98 sekstrilyon (yirmi bir sıfır) tondur.

İnsan nüfusunun artmasının, yeni bitkilerin oluşmasının bu kütleye etkisi sıfırdır. Yeni canlılar dünyada zaten var olan atom ve moleküllerden yapıldıklarından yoktan var olmazlar (topraktan gelip toprağa gitmek).

Dünyanın kütle değişimini etkileyecek iki ana unsur vardır. Uzaydan gelen göktaşları ile atmosferden uzaya kaçan bir takım hafif elementler. Dünyanın kütlesi en sağlıklı olarak Ay'ın yörüngesine göre hesaplanır. Ancak dünyaya gelen ve gidenler toplam kütle içinde Ay'ın yörüngesini etkileme açısından o kadar az yer tutarlar ki en hassas ölçümlerde bile dünya azaldığını mı yoksa arttığını mı söyleyebilmek mümkün olamaz.

Araştırmacılar bu konuda ikiye ayrılmış durumdalar. Birinciler dünya yüzeyine her sene 10 bin ila 100 bin ton arası ve toz düştüğünü, bu nedenle her yıl dünyanın kütlesinin yanaşık 50 bin ton arttığını ileri sürüyorlar. Ne var ki dünyamıza seçmiş ömrü boyunca yani 4,5 milyar yıl süresince düşen göktaşı ve toz miktarının toplam 225 trilyon ton olan ağırlığı dünyanın kütlesinin 0,000004'ünü bile geçmiyor.

İkinci görüşe göre atmosferimizde gaz molekülleri devamlı hareket halindedirler. 700 kilometre yükseklikten sonra başlayan 'exosphere' tabakasında yoğunluk o kadar düşüktür ki hidrojen ve helyum gibi çok hafif atomlar buradan uzaya kaçabilirler.

Hidrojen atomları zaten zaman içinde uzaya kaçmışlardır. Sürekli olarak radyoaktif çürümelerle yeryüzünde üretilen helyum atomları ise atmosferin en üst tabakasından uzaya kaçmaya devam etmektedirler. Bunun yıllık miktarının 1,4 milyon ton olduğu ileri sürülüyor. Bu miktar gelen göktaşı ve toz miktarının yanında o kadar büyüktür ki dünya kütlesinin her yıl l ,4 milyon ton azaldığı söylenebilir.

Her iki görüşün doğruluğu da sağlıklı ölçümlerle ispatlanamamıştır. Doğru oldukları kabul edilse bile Güneş ile birlikte 5 milyar yıl sonra ömrünü dolduracağı hesaplanan dünyamızın kütlesinin yanında hiçbir zaman kayda değer bir oran oluşturmayacaklardır.

Güneşin Enerjisinin Kaynağı

Nükleer enerjinin iki kaynağı vardır. Füsyon ve fizyon. Füsyon bildiğimiz atom bombasının çalışma prensibidir, yani ağır elementlerin çekirdeklerinin parçalanmasından çıkan muazzam enerji. Fizyonda ise, tersine hafif atomlar birleşerek daha ağır atomlar meydana getirirler. Ortaya yine çok büyük bir enerji çıkar.

Bu hafif atomların birleşmesi çok kolay olmaz. Hafif atomların çekirdekleri artı yüklü olduklarından, bir araya geldiklerinde büyük bir itme kuvveti doğar. Bu kuvvetlerin etkilerini gidermek için çok yüksek sıcaklıklar gerekir. Pratikte bu kadar yüksek bir sıcaklığı, sürekli ve kalıcı bir biçimde sağlamak çok güçtür ama bu şartlar en ideal şekilde Güneş'in merkezinde mevcuttur.

Güneşin merkezindeki 15 milyon derece sıcaklıkta olan gaz halindeki madde büyük basınç altındadır. Güneşin temel maddesi olan hidrojeni helyuma dönüştüren nükleer tepkime yani fizyon olayı burada oluşur. 4 hidrojen çekirdeğinin bir helyum çekirdeği halinde birleşmeleri sonucu son derecede büyük bir enerji miktarı açığa çıkar.

Serbest kalan enerji ışınım ve iletim yoluyla Güneş'in merkezinden çevreye doğru ilerler. Bu yolculuk yaklaşık 10 milyon yıl sürer. Sonunda dış katmanlardan ısı ve ışık şeklinde uzaya yayılırlar. Güneş yaşı ve aydınlatma gücü olarak sıradan bir yıldızdır. Bütün yıldızlar doğada en çok bulunan, en basit, en hafif atom olan hidrojenin yavaş yavaş başta helyum olmak üzere diğer daha ağır elementlere dönüştüğü birer nükleer potadırlar.

Peki nasıl oluyor da, atomlar birleşip, başka bir atom oluşunca bu kadar büyük bir enerji ortaya çıkabiliyor? Bu soru Albert Einstein, o ünlü E=mc2 formülünü geliştirene kadar cevapsız kaldı.

Formül son derecede basitti. Her madde, çevrenizde görebildiğiniz her şey, enerjinin donmuş bir şeklidir. Gerekli ve yeterli şartlar yaratıldığında çok küçük bir maddeden bile büyük miktarda enerji açığa çıkabilir. Formülde 'E' enerji, 'm' maddenin kütlesi, 'c' de ışık hızıdır.

Örneğin l litre hacmindeki (kütlesi l kilogram) olan bir kap suyu ele alalım. Eğer bu suyun tamamını Einstein'ın formülüne göre enerjiye çevirirsek, ortaya çıkan enerji, 100 watt'lık bir milyon ampulü, 30 sene boyunca yakabilecek güçte olacaktır.

Güneşin merkezindeki fizyon olayında birleşen atomlar ile ortaya çıkan atomların kütlelerini karşılaştırdığımızda çok az bir kütle eksilmesi görülür. İşte bu fark kadar kütle Einstein formülüne göre enerjiye çevrilmektedir. Bir litre sudan elde edilen enerji bu kadar olduğuna göre dünyanın 330 bin katı olan Güneş'te, saniyede yakılan 564 ton hidrojenden çıkacak enerjiyi varın siz hesap edin.

Gece Neden Karanlık

Cevap çok basit gibi görünüyor. Zira güneş batmıştır. Bir cismin diğer bir cismi aydınlatabilmesi için ışınlarının ona çarpması ve yansıması gerekir. Güneş ışınları boşlukta yayılırken aydınlatacakları bir engele çarpmadıkları için uzay karanlık görünür. Eğer dünya atmosferi olmasaydı gündüzleri de gökyüzü karanlık olacak, Güneş beyaz bir top gibi görünürken Güneş ile birlikte yıldızlar da görüneceklerdi.

Ancak cevap bu kadar basit değildir. Evrende ışık veren sadece Güneş değildir. Aynı, hatta çok daha güçlü ışık kaynağı sonsuz sayıda yıldız vardır. Tüm bu yıldızlardan gelen toplam ışınımın gökyüzünü aydınlatması, en azından gökte nokta gibi parıldayan yıldızların aralarının aydınlık olması gerekmez mi? Sonsuz sayıdaki galaksilerde ışık saçan sonsuz sayıda yıldız ve sınırsız bir evren varken niçin gökyüzü hala karanlık?

Paradoks, yaygın görüşe aykırı, çelişkili yanlarıyla mantığı hiçe sayar görünen düşünce veya yanlışlığı herkesçe bilinen fakat doğruluğu büyük bir kesinlikle ortaya konulan (tam tersi de olabilir) sonuç olarak tanımlanır.

Gökyüzü karanlıktır ama bilimsel tüm verilere göre karanlık olmaması gerekir. Bu bilim tarihindeki en büyük paradokslardan biridir. Yüzyıllarca insanların kafalarını yoran bu bilimsel açmaz, en açık şekilde 1823 yılında Alman fizikçi Heinrich Olbers tarafından ortaya atılmış olduğundan 'Olbers Paradoksu' diye adlandırılır.

Olayı enerji yönünden açıklayanlar, yıldızlar da dahil, bilinen evrenin ortalama yoğunluğunun çok düşük olmasına bağlıyorlar. Evrende ortalama madde yoğunluğu olarak bir santimetreküp hacme bir hidrojen atomu düştüğünü, bütün bu kütle tamamen ışık enerjisine dönüşse bile gökyüzünü aydınlatamayacağım. gökyüzünün sürekli aydınlık görülebilmesi için evrende bulunandan 10 trilyon kat daha fazla maddenin ışık enerjisine dönüşmesi gerektiğini ileri sürüyorlar.

Bu açıklama mantığa uygun gibi geliyor, ama bilimsel kanıtlanabilirliği biraz az. Yıldızların çok uzaklarda oldukları, ışınlarının dünyaya gelene kadar uzayda bulunan minik toz parçacıkları tarafından soğuruldukları tezi de doğru değil, çünkü bu durumda yıldızlar sönük görünseler de, toz parçacıklarının parıldayarak gökyüzünü aydınlatmaları gerekiyor.

Ünlü paradoksa en tatminkar açıklama, evrenin gittikçe genişlemekte olduğunun ispatından sonra geldi. Buna göre genişleyen evrende gittikçe uzaklaşan yıldızların ışınlarının dalga boylan kırmızıya kaymakta, ışığın görülebilir sınırından, görülemeyen kızılötesi kısmına geçmektedirler.

Aynı şekilde genişleyen evrende bizden gittikçe uzaklaşan yıldızların uzaklaşma hızları çok yüksek olduğundan, tersi yönde bize doğru gelen ışınlarının hızları göreceli olarak yavaşlamakta, bu nedenle biz onların büyük bir kısmını gökyüzünde göremiyor olabiliriz.

Gökyüzünde teorik olarak saptanan sayıda yıldız olmayabilir, olsa da bize görünmeyebilirler. Örneğin Güneş'in ortaya çıkışı evrene göre çok yenidir. Aynı şekilde sonradan ortaya çıkıp da ışınlan henüz bize ulaşamamış önemli sayıda yıldız olabilir.

Aynı görüş Güneş gibi parlayan, yani yakıt yakıp enerji üreten yıldızların belirli ömürleri olduğunu, genç yıldızların ışınları bize ulaşana kadar mevcutların bir kısmı söneceğinden yine pek bir şeyin değişmeyeceğini savunuyor.

Doğan yıldızlar, sönen yıldızlar, uzaklaşan yıldızlar. Büyük denge değişmiyor. Mevcut verilere göre her ne kadar gökyüzünün aydınlık olması gerekiyor ise de, o hep karanlık.

» Dünya'nın En İyi 250 Filmi....
» bütün emo grupları
» Piercing Hakkında
» ÇIlGın EMoCular HaKkınDa ...
» Sonic Youth hakkında bilgi..