Dünya'nın evrendeki hızı nedir ?

Damla

New member
BİLİM • ASTRONOMİ • EVREN
[HEADING=1]Dünya'nın Evrendeki Hızı Nedir? Uzayda Ne Kadar Hızlı Hareket Ediyoruz?[/HEADING]
Dostlar, hiç gece gökyüzüne bakıp da üzerinde yaşadığımız Dünya'nın aslında ne kadar hızlı hareket ettiğini düşündünüz mü? Akşam evde otururken, sabah işe giderken ya da bir fincan kahve eşliğinde gökyüzünü izlerken bize her şey son derece sakin görünüyor. Oysa ayaklarımızın altındaki gezegen, uzayın içinde inanılmaz hızlarla yol alıyor. Üstelik yalnızca Dünya hareket etmiyor; Güneş de hareket ediyor, Güneş Sistemi de Samanyolu Galaksisi'nin içinde ilerliyor, galaksimiz de daha büyük kozmik yapıların dinamiklerine katılıyor.

İşin en ilginç tarafı şu: Şu anda bir sandalyede hareketsiz oturduğunuzu düşünseniz bile, farklı gök cisimlerine göre ölçüldüğünde oldukça hızlı hareket ediyorsunuz. Peki bu hızları nasıl hesaplıyoruz? Dünya'nın gerçekten tek bir evrensel hızı var mı? Geçmişte insanlar gökyüzünü nasıl yorumluyordu ve gelecekte bu bilgiler hayatımızı nasıl değiştirebilir?

Gelin, konuyu yalnızca birkaç rakamla geçiştirmeyelim. Hem bilimsel verilere hem de işin felsefi, tarihsel ve günlük yaşamla ilgili taraflarına bakalım.
[HEADING=1]1. Dünya'nın Evrendeki Tek Bir Hızı Var mı?[/HEADING]
Öncelikle önemli bir noktayı açıklığa kavuşturalım: Dünya'nın evrendeki hızını tanımlayan, herkesin kabul etmek zorunda olduğu tek bir mutlak hız değeri yoktur. Çünkü hız, bir referans sistemine göre ölçülür.

Örneğin bir otomobil saatte 100 kilometre hızla ilerliyorsa, yol kenarında duran bir gözlemci otomobili bu hızla hareket ediyor olarak görür. Ancak otomobilin içindeki iki kişi birbirine göre hareketsizdir. Aynı şekilde Dünya üzerinde yan yana oturan iki insan da birbirlerine göre hareketsiz olabilirken ikisi de Dünya'nın dönüşüne ve Güneş çevresindeki hareketine katılır.

Astronomide de benzer bir durum vardır. Dünya'nın kendi ekseni etrafındaki dönüşünü, Güneş çevresindeki yörüngesini veya Güneş Sistemi'nin galaksi içindeki hareketini ayrı ayrı hesaplayabiliriz. Ancak bu hareketlerin hızlarını toplarken yönlerini de hesaba katmamız gerekir. Çünkü hız yalnızca bir sayı değil, aynı zamanda yönü olan bir fiziksel büyüklüktür.

Dahası, evrende bütün hareketleri karşılaştırabileceğimiz ayrıcalıklı bir merkez veya evrensel bir durgunluk noktası tanımlanmış değildir. Einstein'ın özel görelilik kuramı, fizik yasalarının eylemsiz referans sistemlerinde aynı biçimde ifade edildiğini ve ışık hızının boşlukta bütün eylemsiz gözlemciler için aynı olduğunu ortaya koyar.

Bununla birlikte, kozmik mikrodalga arka plan ışınımına göre hareketimizi ölçebiliriz. Bu ışınım, evrenin erken dönemlerinden kalan ve bugün her yönden gözlemlediğimiz bir elektromanyetik ışınımdır. Böylece Dünya'nın ve Güneş Sistemi'nin kozmolojik ölçekte nasıl hareket ettiğine ilişkin anlamlı bir hız değeri elde ederiz.

Benim açımdan konunun en çarpıcı tarafı da burada: Hareketimizi ölçmek için önce neye göre hareket ettiğimizi belirlememiz gerekiyor. Uzayda hız sorusu, aynı zamanda gözlemcinin konumunu ve ölçümün anlamını sorgulatan bir bilim sorusudur.
[HEADING=1]2. Dünya Kendi Ekseni Etrafında Ne Kadar Hızlı Dönüyor?[/HEADING]
Planet Earth North America View - Day & Night Sides

Dünya'nın hareketlerinden en kolay kavranabileni kendi ekseni etrafındaki dönüşüdür. Gece ve gündüzün oluşmasını sağlayan bu dönüş, ekvator üzerinde yaşayan bir gözlemci için oldukça yüksek bir doğrusal hıza karşılık gelir.

Dünya'nın ekvator çevresi yaklaşık 40.075 kilometredir. Dünya'nın yıldızlara göre bir tam dönüşü yaklaşık 23 saat 56 dakika 4 saniye sürer. Bu iki değeri kullanarak ekvatordaki dönüş hızını hesaplayabiliriz:

v=40.075 km23,934 saatv=\frac{40.075\ \text{km}}{23{,}934\ \text{saat}}v=23,934 saat40.075 km

Sonuç yaklaşık 1.674 km/saattir.

Yani ekvatorda bulunan bir nokta, Dünya'nın dönüşü nedeniyle saatte yaklaşık 1.674 kilometrelik bir doğrusal hızla hareket eder. Bu değer, yolcu uçaklarının tipik seyir hızlarının oldukça üzerindedir.

Ancak burada dikkat edilmesi gereken bir ayrıntı var: Bu hız Dünya'nın her yerinde aynı değildir. Dünya dönerken ekvator üzerindeki noktalar daha büyük bir çember çizdiğinden daha hızlı hareket eder. Kutuplara yaklaştıkça bu çemberin çevresi küçülür ve doğrusal dönüş hızı azalır. Coğrafi kutuplarda ideal geometrik modelde bu hız sıfıra yaklaşır.

İstanbul'da yaşayan biriyle ekvatorda yaşayan biri, Dünya'nın dönüşü nedeniyle aynı doğrusal hıza sahip değildir. İstanbul'un yaklaşık 41 derece kuzey enleminde bulunduğunu düşünürsek, dönüşten kaynaklanan yüzey hızı yaklaşık 1.260 km/saattir. Bu değer, enleme ve kullanılan yaklaşık Dünya modeline bağlı olarak değişebilir.

Peki bunu neden hissetmiyoruz?

Çünkü biz, atmosfer ve çevremizdeki nesnelerle birlikte Dünya'nın dönüşüne katılıyoruz. Sürekli ve düzenli hareketi doğrudan hissetmekten ziyade, hızdaki değişimleri yani ivmeyi algılarız. Uçakta sabit hızla ilerlerken kemeriniz bağlı olduğu sürece hızın kendisini sürekli hissetmemeniz de buna benzer.

Elbette Dünya'nın dönüşü tamamen etkisiz değildir. Dönüş, Dünya'nın ekvatorda hafifçe şişkin olmasına katkıda bulunur; okyanus ve atmosfer dolaşımını etkileyen Coriolis etkisinin ortaya çıkmasında rol oynar. Meteorolojide rüzgârların ve büyük ölçekli hava sistemlerinin hareketlerini anlamak için bu etki önemlidir.

Buradan forum için güzel bir soru çıkıyor: Dünya'nın dönüşünü hissetmiyor olmamız, hareketin önemsiz olduğu anlamına mı gelir, yoksa duyularımızın fiziksel gerçekliği algılamakta ne kadar sınırlı olduğunu mu gösterir?
[HEADING=1]3. Dünya, Güneş'in Çevresinde Saatte Kaç Kilometre Hızla İlerliyor?[/HEADING]
Diagram Of Earth's Orbit Around The Sun by Mark Garlick / Science Photo Library

sciencephotogallery.com

Şimdi hızın bir üst seviyesine çıkalım. Dünya kendi ekseni etrafında dönerken aynı zamanda Güneş'in çevresinde de dolanıyor. Bu hareketin ortalama hızı yaklaşık 29,78 kilometre/saniye, yani saatte yaklaşık 107.200 kilometre.

NASA'nın Dünya bilgi föyünde verilen ortalama yörünge hızı 29,78 km/s değerindedir. Dünya'nın yörüngesi tam bir çember değil, hafif eliptik olduğu için hızı yıl boyunca değişir. Güneş'e en yakın olduğu dönemde yaklaşık 30,29 km/s'ye çıkarken en uzak olduğu dönemde yaklaşık 29,29 km/s'ye düşer. NASA Uzay Arşivi+1

Biraz düşünelim: Otomobille saatte 100 kilometre hız yaptığımızı varsayarsak, Dünya'nın Güneş çevresindeki hızı bunun yaklaşık 1.070 katıdır. Başka bir ifadeyle Dünya, bir saniyede yaklaşık 30 kilometre yol alıyor. Bu mesafe, İstanbul'un bir ucundan diğerine yapılan birçok yolculuğun mesafesine yaklaşabilir.

Peki Dünya bu kadar hızlı giderken neden Güneş'ten uzaklaşıp uzayın derinliklerine kaçmıyor?

Çünkü burada kütle çekimi ve hareketin birlikte oluşturduğu bir denge söz konusu. Dünya, Güneş'in kütle çekiminden etkileniyor. Aynı zamanda sahip olduğu yanal hız nedeniyle doğrudan Güneş'e düşmek yerine onun çevresinde sürekli bir yörünge hareketi gerçekleştiriyor.

Bunu basitçe şöyle düşünebiliriz: Bir topu yatay yönde attığınızda top yer çekimi nedeniyle aşağı düşer. Ancak top yeterince yüksek bir noktadan, yeterince büyük yatay hızla ve uygun koşullarda atılırsa, Dünya'nın yüzeyi onun altından sürekli eğilir ve top yörüngede kalabilir. Elbette bu, gerçek yörünge mekaniğinin basitleştirilmiş bir anlatımıdır.

Burada sık yapılan bir yanılgıyı da düzeltelim: Dünya, Güneş'e yaklaştığı için yazı yaşamaz. Mevsimlerin temel nedeni, Dünya'nın dönme ekseninin yörünge düzlemine göre yaklaşık 23,44 derece eğik olmasıdır. Bu eğiklik, yıl boyunca yarımkürelerin aldığı güneş ışığının açısını ve gündüz sürelerini değiştirir. Yörünge hızının değişmesi ise mevsimlerin oluşumundaki temel etken değildir.

Bence bu bölümün günlük hayata dair en güzel sonucu şu: Hızlı hareket eden bir gezegende yaşıyoruz ama hayatımızı belirleyen yalnızca hız değil; bu hareketin yönü, yörüngenin biçimi ve diğer gök cisimleriyle kurduğu fiziksel ilişkiler de en az hız kadar önemli.
[HEADING=1]4. Güneş Sistemi Samanyolu Galaksisi İçinde Ne Kadar Hızlı Hareket Ediyor?[/HEADING]
The Galactic Journey of our Solar System

univie.ac.at

Dünya'nın hareketini yalnızca Güneş'e göre ele alırsak büyük resmin önemli bir bölümünü kaçırmış oluruz. Çünkü Güneş de uzayda sabit durmuyor.

Güneş Sistemi, Samanyolu Galaksisi'nin merkezinin çevresinde dolanıyor. Güneş'in galaktik merkez çevresindeki yörünge hızını kabaca 220-230 km/s, yani saatte yaklaşık 792.000-828.000 kilometre olarak düşünebiliriz. Kullanılan galaksi modeli ve ölçüm yöntemine göre bu değer değişebilir. NASA'nın bilgilendirici içeriklerinde de yaklaşık 220 km/s değeri veriliyor. NASA+1

Bu hızla ilerleyen Güneş Sistemi, galaksinin merkezinin çevresinde bir turunu yaklaşık 200-250 milyon yılda tamamlar. Bu süreye bazen galaktik yıl denir.

İşin insanlık tarihi açısından düşündürücü tarafı burada başlıyor. Dünya yaklaşık 4,54 milyar yaşında. Güneş Sistemi'nin galaktik tur süresini kabaca 225 milyon yıl kabul edersek, Dünya oluştuğundan bu yana galaksinin çevresinde yaklaşık 20 tur tamamlamış olabilir.

Bu sayı kesin bir kronometre ölçümü gibi değerlendirilmemeli; galaktik yörüngeyi ve tur süresini yaklaşık kabul ederek yaptığımız bir karşılaştırmadır. Yine de ölçeği anlamak için oldukça etkileyicidir.

İnsanlık tarihini düşünelim. Tarımın ortaya çıkışından yazının icadına, sanayi devriminden internet çağına kadar uzanan bütün tarihimiz, galaktik bir yılın çok küçük bir bölümünü kapsıyor. Modern insanın tarihi bile galaksinin hareketleri açısından göz açıp kapamak kadar kısa bir aralığa karşılık geliyor.
 
Üst