Ayda Atmosfer Var mı?

Ayda Atmosfer Var mı?

Prof. Dr. Ethem DERMAN'ın kaleminden...

AÇATOK'un temsili resmi.

Önümüzdeki günlerde yani 2013 yılının ortasında NASA Ay'a yeni bir uzay aracı gönderiyor. Aracın adı Ay Çevresindeki Atmosfer ve TOz Kaşifi, (AÇATOK, ben de kısaltma yaptım). İngilizcesi, Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer (LADEE). Ay ekvatoru bölgesinde bir yörüngeye girecek olan 383 kg kütleye sahip AÇATOK, üstünde üç tane bilimsel alet taşıyor ve sadece 100 gün çalışacak. İsminden de anlaşılacağı üzere Ay'a yakın bölgelerde bulunan atmosfer ve onun içindeki tozu inceleyecek. Peki hani Ay'da atmosfer yoktu, AÇATOK neyi inceleyecek?

Apollo astronotlarının konuşlandırdığı LACE cihazı Ay atmosferinin kimyasal yapısını inceledi.

Evet ders kitaplarında yazdığı gibi tüm insanlar Ay'da atmosfer olmadığını biliyorlar ama son zamanlarda orada suyun bulunması, atmosferinde saptanan sodyum ve potasyum gibi sıradışı elementlerin bulunması bizim yakın komşumuzdaki atmosferi daha yakından incelememize neden oldu. Yerde deniz seviyesinde bir santimetre küpde 10 katrilyon (1'in yanında 19 tane sıfır var) molekül varken Ay'da aynı hacımda sadece 1 milyon molekül vardır. Her iki sayıyı karşılaştırdığımızda Ay'da atmosfer yok diyebiliriz. 

Güneş ışınlarının uyardığı Ay atmosferindeki sodyum atomlarının ışıması yerden yapılan gözlemlerle saptanmıştı. Yaklaşık 4 Ay çapı kadar bir alana yayılmaktadır ama Ay'a yakın bölgelerde ışınım çok daha şiddetli. Bu ise orada daha fazla sodyum atomu olduğunu gösterir.

Ay atmosferindeki bu molekül yaoğunluğu şu anda 350 km yukarıda görev yapan Uluslararası uzay İstasyonunun yörüngesinde de ancak bu kadar molekül bulunmakta ama biz o konuma uzay diyoruz. Yeryüzünde çok karmaşık mühendislik hesapları ile yaptığımız vakum cihazlarında dahi bu yoğunluğa ulaşamadığımıza göre Ay'da atmosfer yok diyebiliriz.

Ay yüzeyine çarpan bir göktaşı yoğun bir toz bulutunu yükseklere taşır. Bilim insanları atmosferindeki tozun kaynağı olarak bu çarpışmaları ileri sürmektedir. İşte AÇATOK çalışmaları sırasında meydana gelecek böyle bir olay iddiayı kanıtlayacaktır.

Dünyamızda, Venüs ve Mars atmosferinde dahi bulunmayan sodyum ve potasyum gazı Ay'da ne arıyor sorusu bilimcileri araştırmaya yöneltmektedir. Apollo 17 astronotlarının Ay yüzeyine yerleştirdiği Ay Atmosferik Kompozisyon Deney aleti (LACE, Lunar Atmospheric Composition Experiment) çok az sayıda atom ve molekül saptadı. Helyum, argon, neon ve muhtemelen amonyak, metan ve karbondioksit. Bu moleküllerin miktarı çok azdı. Daha sonra yerden Ay'ın yüzeyini kapatan özel teleskoplarla yapılan araştırmalarda atmosferde sodyum ve potasyum atomlarının ışımasını saptadılar. Bu atomlar güneş ışınları ile uyarılıyordu. henüz Ay atmosferinin yapısını tam olarak bilmediğimizden AÇATOK uzay aracını gönderiyoruz.

Amatörler bugüne kadar Ay yüzeyinde bir çok parlama saptamışlardır. Özellikle video çekimlerinde bu parlamalar kendini çok daha belirgin göstermektedir. Fotoğrafta bunlardan birini görmektesiniz.

Ay'a düşen her göktaşı normal bir atmosfer olmadığı için hemen yüzeyine çarpar ve bir toz bulutunu atmosfere kaldırır. Bu çarpma sırasında yerden gözlem yapan Ay amatörleri çok küçük teleskopları ile yüzeyde bir parlama görürler. Bugüne kadar bir çok bu türden parlama saptanmıştır. AÇATOK'un görev yaptığı sırada NASA tüm amatörlerden Ay'ı gözlemelerini istemekte çünkü AÇATOK üzerindeki aletlerde toz yoğunluğunun değişimini incelemek istemekteler. Teleskobu olmayan amatörlere ise göktaşı yağmurlarını saymaları öneriliyor. Bu akanyıldız yağmurları yer atmosferine girdiği gibi Ay yüzeyine de düşmektedir.

Devamı...>>

Dünya Dönmekten Yoruldu mu?

Dünya Dönmekten Yoruldu mu?

Ethem Derman hocamızın yeni yazısı...

Gökbilimciler, yerin yörüngesinin elips olmasından dolayı yalancı bir Güneş tanımlarlar ve buna göre bir güne “ortalama güneş günü” derler ve bu gerçek güneş gününden farklıdır. O nedenle öğlen ezan zamanı bazen 12'den önce bazen de sonradır, çünkü namaz zamanı gerçek güneşe göredir. Bir ortalama güneş günü tam 86400 saniyedir. Bugünkü bir saniye 19. yüzyıldaki bir saniyeden birazcık daha uzundur. O nedenle her iki saniyeyi eşitlemek için 1972 yılından bu yana artık saniye eklenmektedir. Peki bunun nedeni nedir? Ay'ın yere uyguladığı gelgit etkisinden dolayı Dünyamızın ekseni etrafındaki dönüşü gittikçe yavaşlamaktadır.

Yerin ekseni etrafında dönmesi atom saatleri ile ölçülmekte ve çok duyarlı bulunabilmektedir.

Bir gökcisminin dönme dönemi çok uzaktaki bir gökcisminden bakıldığında doğru olarak anlaşılır. Yer için gökbilimciler buna yıldız günü derler ve ortalama güneş gününden daha kısadır, değeri 86164.0989 saniyedir. Yahur her gün kullandığımız değerler ile bir ortalma güneş günü 24 saat iken yıldız günü 23sa56dk04sn.0989'dir. İki günün birbirine eşit olmamasının nedeni yerin bir gün boyunca Güneş eyrafındaki hareketidir. Bunu şu şekilde de açıklayabiliriz. Yerin açısal hızı saniyede (7.2921150 ± 0.0000001) ×10−5 radyandır. Bunu dereceye çevirip 86400 (ortalam güneş günü) ile çarptığımızda bir günde 360.9856 derece döndüğü ortaya çıkar. Buradan da anlarız ki güneş günü daha uzundur.

Dünyamızın dönme yönü

Kutuplarda dönmenin yönü

1999-2010 yılları arasında ortalama güneş gününün yıllık ortalama uzaklığı 8640 saniyeyi geçmiştir. Bu değer 0.25 ile 1 milisaniye arasındadır. Bir milisaniye, saniyenin binde biridir. Bu değer hen güneş hem de yıldız gününe eklenmelidir. Bunları nasıl ölçüyorlar diye hemen merak ettiniz değil mi? 1700'lerde bir saniye bir ortalama güneş gününün 1/86400 olarak tanımlanmıştır ama 1900'lerin ortasında yerin dönmesinin standart zamanı vermekte yetersiz olduğu görülmüştür. 1967 yılında yılında saniye Sezyum-133 atomunun salınımına göre tekrar tanımlanmıştır. Uluslar arası Atomik Zaman adlı bir kuruluş yeryüzüne dağılmış 70 ulusal labaratuardaki 200 den fazla atomik saatin koordinasyonunu sağlar. Bunların verilerini toplar, uydular kullanarak verileri kıyaslar ve analiz ederek sonuca varır.

Ay'ın gel-git etkisi başta olmak üzere bir çok etkiden dolayı dünyamız bir yüzyılda ortalama olarak 1.7 milisaniye yavaşlamaktadır. Gel-git etkisinden dolyı 2.3 milisaniye yavaşlarken kutuplardaki buzulların bazı zamanlar tekrar toplanmasından dolayı da 0.6 saniye hızlanmaktadır. Bu nedenle toplam olarak bir yüzyılda 1.7 milisaniye çıkmaktadır. Fred Çakmaktaş'ın yaşadığı taş devri bunda 3 milyon yıl önce ise o zaman bir günün uzunluğu sadece 51 saniye daha kısaydı ama 4.5 milyar yıl önce yer ilk oluştuğunda bir günün uzunluğu ne kadardı diye baktığımızda 2.75 saat çıkar ki bazı kaynaklar 5 saatde bir döndüğünü ileri sürerler.

Ay'ın tedirginlik etkisi ile gel-git etkisi dolunay ve yeniay evresinde büyüktür.

Ay ilkdördün ve sondördün evresinde iken gelgit yine vardır ama çok azdır. Nedeni de hem Güneş hem de Ay'ın uyguladığı kuvvetleri birbirini hafif de olsa yok eder.

Biraz daha matematik yapalım mı? Yerin kendi ekseni çevresinde dönme hızını yukarıda verdik. Ekvatordaki hızını, yarıçapı biliyorsak ki 6 378 137 metredir, çok basit bir şekilde bulabiliriz. Çıkacak olan değer saatde 1674.4 kilometredir. Bu hız uçaklarda bile yok. Eğer bu hızda giden bir arabamız olsa, Ankara İstanbul arasını 16 dakikada alabiliriz. Bu ekvatordaki hız, siz ise farklı bir enlemde yaşıyorsunuz, peki sizin hızınız nedir? Sadece ekvatordaki hızı enleminizin cosinüsü ile çarpmanız yeterli. Bu da bize kutuplarda (enlem 90 derece) hızın sıfır olduğunu gösterir.

Dünyanın dönme hızının değişimine neden olan iki olayın sözünü ettik. Bu olaylar dünyanın açısal hızını neden değiştiriyor? Bu konuyu anlamak için bir cismin açısal momentumunu korunum ilkesini bilmek gerekiyor. Yazımızın konusu bu değil ama kısaca söz etmek gerekirse açısal momentumun içinde kütle vardır ve o cismin içindeki kütle dağılımı çok önemlidir, bu parametredeki bir değişim açısal hızdaki değişime karşıt gelir toplam açısal momentum sabit kalır. Bugün yapay uyduların yardımıyla yapılan lazer uzaklık ölçüm verilerinden anlıyoruz ki yerin basıklığı azalıyor. Buzul devrinde kutuplarda çok miktarda buzul birikti ve altındaki kara parçasını bastırdı, daha düşük enlemlere sürükledi. Fakat 10000 yıl önce başlayan buzulların erime süreci sonucu henüz hidrostatik dengeye gelmemiş dünyamız tekrar kendine gelmeye çalışıyor. Kutup yarıçapı artarken ekvator yarıçapı azalmaktadır. Bu durum ise dünyanın hızlanmasına neden oluyor.

Daha da ilginci her deprem sırasında da yerin dönmesi değişiyor. Deprem sırasında meydana gelen yer kabuğundaki levha hareketleri veya deniz seviyesinin yükselmesi, çok küçük de olsa kütle dağılımına etki ediyor. 2004 yılında Sumatra'daki 9.1 şiddetindeki deprem sırasında ki tsunami olayını o zaman öğrenmiştik, yerin dönmesi 6.8 mikrosaniye, 2010 yılında Şili'de meydana gelen 8.8 şiddetindeki deprem sırasında da 1.26 mikrosaniye hızlandı. Bir mikrosaniyenin de saniyenin milyonda biri olduğunu unutmayalım. Bunların dışında çok daha küçük etkileri olan meteorların düşmesi ile yer kütlesinin artması gibi diğer olaylara değinmeyelim.

Dönme hızının yavaşlaması yani gel-git etkileri hepsinden büyüktür ve yer yavaşlamaya devam ediyor, bugün de gelecekte de. Peki gelecek için gök mekanikçiler ne söylüyor? Dünya duracak mı? Bu konu yani Ay'ın uyguladığı çekim kuvveti sonuçkarı bugün matematik olarak kesin kanıtlanmıştır. Dünya o kadar yavaşlayacak ki en sonunda bir günün uzunluğu Ay'ın yörünge dönemine eşit olacak. Bu durumda Ay yeryüzünde belirli bir noktanın üzerinde sürekli asılı kalacak, aynı bugün Türksat gibi televizyon uydularının yörüngesine benzeyecek Ay'ın yörüngesi. Fakat bu süreç o kadar hızlı değil, yani gün uzunluğunun bir takvim ayı olması önümüzdeki 4.5 milyar yılda dahi meydana gelmeyecek. Yaklaşık 2.1 milyar yıl sonra Güneş ışınımı artacak ve okyanuslar buharlaşacak, dolayısıyla gel-git etkisi önemini yitirecek. 4.5 milyar yıl sonra zaten Güneş evrimleşip bir kırmızı dev yıldız haline geldiğinde hem yer hem de Ay yok olacak.

Yaklaşık 4.5 milyar yıl sonra Güneş'in çapı çok büyüyecek ve yeri içine alacak. Belki de ışınımı da arttığı için yeri uzaklara sürükleyebilecek.

Yerin dönmesi ile ilgili insanların çeşitli soruları oluyor. Onları sıralayıp yazımızı bitirelim.

1.Dünya bugünkünden daha hızlı dönse ne olur?
2.Dünya'nın dönmesi bugün dursa ne olur?
3.Dünya'nın dönmesinin nedeni nedir?
4.Küresel ısınma yerin dönmesini yavaşlatıyor mu?
5.Yerin bu kadar hızlı dönmesini neden hissetmiyoruz?
6.Yer saat yönünde mi yoksa aksi yönde mi dönüyor?
7.Doğudan batıya doğru değil de batıdan doğuya doğru dönse ne olur?
8.Yer madem bu kadar hızlı dönüyor uçak hangi yolu daha hızlı gider? Ankara'dan Newyork'a mı yoksa Newyork'dan Ankara'ya mı?

Soruların sayısını artırmak olası fakat bu soruları yanıtlamaya çalışmanız daha da önemli. Bu konulara kafa yoran insanlar özellikle son soru ile daha çok ilgilenmişlerdir. İnternetde tüm bu soruların yanıtlarını bulabilirsiniz, zamanım olursa bir ara ben de yanıtlarım.

Prof. Dr. Ethem DERMAN-Ankara Üniversitesi, Astronomi ve Uzay Bilimler Bölüm Başkanı

Devamı...>>

Ay'a Yolculuk 40 Yaşında*

Ay'a Yolculuk 40 Yaşında*

Ay’a gidildi mi gidilmedi mi tartışmalarının sürdüğü bir ortamda NASA Ay’a gidişinin 40. yılını kutluyor. Ay’a ilk insanın ayak basmasından bu yana 40 yıl (20 Temmuz 1969) geçti. Bu 40 yıl içinde çok sayıda araç uzay boşluğuna gönderildi. Araçlardan kimi Ay’a, kimi gezegenlere yollandı. Şu an Merkür, Venüs, Mars, Jüpiter, Satürn’ün çevresinde dolanarak bu gezegenler ve uyduları hakkında bilgi toplayan, deneyler yapan uzay araçları bize değerli bilgiler yolluyor.

NASA, Ay’a gidişinin 40. yılı etkinlikleri çerçevesinde kendi sitesinde “kaybolduğu” söylenen görüntüleri yayımladı. Sesli ve yüksek çözünürlükle verilen filmde Ay’a giden Apollo 11 aracının fırlatılışı, Ay’a inişi, Neil Armstrong’un Ay yüzeyindeki gezisi ve aracın Dünya’ya geri dönüşü gösteriliyor.

NASA ayrıca simülasyon olarak Ay’a varışı http://wechoosethemoon.org adresinde paylaşıyor. Siteye girdiğinizde kısa bir yüklemenin ardından Ay aracının yolculuğuna ve arada geçen konuşmalara tanık oluyorsunuz. Ayrıca fotoğraf bölümüne ve film kısmına da göz atabiliyorsunuz.

NASA’nın Ay’a Yolculuk filmi

* Bu haber Astronomi Diyarı'yla eş zamanlı yayınlanmıştır.

Devamı...>>

Ay’ın Görünen ve Görünmeyen Yüzlerindeki Kütle Çekimi Farklılığı

Ay’ın Görünen ve Görünmeyen Yüzlerindeki Kütle Çekimi Farklılığı

Ay yüzeyinin kütle çekimi dağılımı haritası. Sağ taraf bizim gördüğümüz yüzü, sol kısım ise göremediğimiz Ay yüzeyini göstermektedir. Alttaki renk çubuğu dağılımı mili Galileo (1 mGal = 10-5 m/s2)yer çekimi olarak değerleridir.

     Ay’ın bizim gördüğümüz tarafı ile göremediğimiz yüzeyi arasındaki farklılık yakın zamanda ortaya çıkarıldı. Şimdi Japon Selene (Kaguya) bu gizemli bölgeye ışık tuttu.

     Bilim adamları 4,5 milyar yıl önce bir şekilde yörüngesinden çıkmış olan Mars büyüklüğünde bir gökcisminin henüz genç dünyaya çarparak şimdi ki Ay’ı oluşturduğunu düşünüyor. Genç Ay o zamanlar okyanuslarında erimiş halde magma bulunduran bir yapıya sahipti. Çarpışmanın etkisiyle yüzeti kristalleşmeye ve kabuk tutmaya başladı. 3,8 milyar yıl önce meteoritler tarafından bombardımana tutulmasının ardından kabuğun sertleşmesi süreci tamamlandı.

     Selene 2007 yılında başlatılan geniş verileri derleme sürecinde geçmişten günümüze oluşan kraterlerin yapılarını inceledi. Ay bize arka yüzünü göstermemektedir. Çünkü Ay Dünya’nın etrafında eşit zaman dilimlerinde dönmektedir.

SELENE Uzay Aracı

     Ay’ın arka yüzü ilk kez 1959 yılında Sovyet uzay aracı Luna 3 tarafından görüntülendi. Bugün artık Ay’ın iki yüzünün de farklı molduğunu biliyoruz. Ay’ın bize dönük yüzünde büyük koyu bölgeler katılaşmış lav izleri ve Ay denizleri (Maria) bulunmaktadır. Bu yüzün aksine diğer yüzde ise parlak kraterler ve dağlık bölgeler bulunmaktadır.

Sovyet Luna 3 Aracı

     Yakın ve uzak bölgelerin tarihsel sürecini araştırmak için Ay’ın kütle çekiminin hesaplanması radyo izlemesiyle mümkün oldu. Bu olay uydudan alınan sinyallerin Doppler kaymasına göre incelenmesidir. Daha büyük veya daha küçük çekimsel kuvvetlerde hızdaki değişim ortaya çıkmaktadır.

     Kütle yoğunluklarının özellikle Ay’ın bize dönük yüzündeki denizlerde olduğu ve bunun da ancak volkanik nedenlerle olabileceği farkedildi. Arka yüzünde böyle bir bölge olmadığı için Ay’ın kütle çekiminin düşmesine neden olur. İşte bu farklılığın nedenini bilimadamları volkanik etkenlere bağlamak yerine Ay’a çarpan bir göktaşı nedeniyle olabileceğini düşünmekteler.

     Bilimadamları buradaki bilmece çözdüklerini düşünüyorlar. Ay’ın görünmmeyen yüzündeki kraterlerin altında yoğun kütle bölgelerinin izlerine rastlandı. Ay’ın diğer yüzündeki SELENE’den veri akışı sağlayan Kyushu Üniversitesi gökbilimcileri kütle çekimiyle ilgili haritayı yaptılar. Bu veri akışını sağlayabilmek için yüksek bir ekliptik yörüngeye SELENE’nin küçük bir arkadaşı yerleştirildi.

     Ay’ın iki yüzeyindeki kütle yoğunluğu farkının ancak Ay’ın içerisinden fışkıran magmayla ilişkili olacağı düşünülmekte. Bu da Ay’ın bize dönük kısmında büyük bir göktaşı çarpması nedeniyle bu yüzde daha yoğun bir magma akışı olduğunu gösterir. Ay yüzeyinde muhtemelen az da olsa su olduğu haritalama işleminde vurgulanıyor. Çünkü Dünyadaki benzer tabakaların oluşumunda suyun çok önemli bir etken olduğu biliniyor.

     SELENE radar uydusundan alınan veriler Ay’ın görünen yüzündeki denizlerin altında yansıtıcı bir yapı olduğunu ortaya çıkardı. Ay’ın diğer yüzünde ise volkanik faaliyeletlerin 2,8 milyar yıl önceye kadar sürdüğü tespit edildi.

Kaynak: Physicsworld

Devamı...>>