DÜNYA NEDEN YUVARLAKTIR?

Hikayenin başlangıcı gezegenlerin hareketlerini gözetleyen eski çağ insanlarına dayanır. İlk olarak kendilerinin güneş etrafında gezindikleri sonucuna varırlar. Bu olguyu daha sonra Kopernik de keşfedecektir. 15. yüzyılın başlarında gezegenlerin gerçekten de güneş etrafında dönüp dönmedikleri büyük bir tartışma konusuydu. Tycho Brahe’ın düşüncesine göre gezegenlerin gökyüzündeki gerçek konumları yeterince doğru ölçülebilirse tartışmalar tatlıya bağlanabilirdi. Bundan yola çıkarak yıllarca Kopenhag yakınlarında Hven Adasında bulunan kendi gözlem evinde gezegenlerin konumlarını inceleyip ciltlerce tablo hazırladı. Tycho Brahe’ın vefatından sonra Kepler bu tabloları inceleyip gezegen hareketleriyle alakalı olarak basit, güzel ve önemli yasalar keşfetti.

Kepler Yasaları

Kepler’in ilk yasası, her gezegenin güneş etrafında ve odaklarından birinde güneş olacak şekilde elips denen bir eğri üzerinde gezindiğini bulmasıydı. Elipsi kafamızda daha kolay canlandırabilmek için basık bir çemberdir de diyebiliriz.

Kepler’in ikinci yasası ise “Güneşten gezegene uzanan yarıçap vektörü, eşit zaman aralıklarında eşit alanlar tarar.” Bu yasayı ortaya çıkarırken gözlemi şuydu: Gezegenler güneş etrafında düzgün bir hızla gezinmezler; güneşe yakınken daha hızlı, uzakken daha yavaş hareket ederler ve her gezegenin yörünge hızı öyledir ki yarıçap eşit zamanlarda eşit alanlar tarar.

Üçünçü yasa, Kepler tarafından çok sonraları keşfedilir. Diğer iki yasadan farklı olarak sadece bir gezegenle ilgilenmeyip bir gezegeni diğerine bağlar. Bu yasaya göre gezegenlerin çemberin üzerinde dolanması için gereken zaman, çapın veya yarıçapın 3/2’inci kuvvetiyle orantılı olur. Dolayısıyla herhangi iki gezegenin periyotlarının kareleri, onların yörüngelerinin yarı eksenlerinin küpleriyle orantılıdır.

Gezegenleri Döndüren Şey Nedir?

Kepler bu yasaları keşfederken Galileo için problem gezegenleri neyin döndürdüğüydü. Bu yüzden hareket yasalarını inceliyordu. Galileo bu yasaları anlamaya çalışırken eylemsizlik ilkesini keşfetti. Eğer bir nesne hareket ediyorsa hiç rahatsız edilmedikçe düz bir çizgi boyunca düzgün bir hızda sonsuza dek gidecektir. Newton ise “Bir cismin hızını ya da hareket doğrultusunu değiştirmek için kuvvet gerekir” diyerek bu fikri düzeltti. Buradan şunu çıkarabiliriz ki eylemsizlik ilkesi nedeniyle gezegenin güneş etrafındaki hareketini kontrol etmek için gereken kuvvet güneş etrafında değil ancak güneşe doğrudur.

Newton’un Kütle Çekim Yasası

Newton, Kepler’in ikinci ve üçüncü yasalarını kullanarak kendi kütleçekim yasasını ortaya çıkarmıştır.

Kütle çekim yasası daha önceleri anlaşılamamış olan birçok olayı açıklamaktadır. Örneğin ayın çekiminin dünya üzerinde gel-gitlere sebep olması. Ayın dünyayı ve suyu çekmesi merkezde dengelenir. Dünyaya yakın olan su ortalamadan daha çok, uzak olansa ortalamadan daha az çekilir. Uzak taraftaki su dengelenmemiştir. Bu dengesizliğin sonucu ise dünyanın merkezinden öteye doğru yükselmesidir. Yakın taraftaysa ayın çekimi daha kuvvetlidir ve dengesizlik uzayda zıt yöndedir fakat dünyanın merkezinden öteyedir. Sonuç olarak iki gel-git kabarması elde ederiz.

Şöyle bir gerçek vardır ki, kütle çekim kuvveti kütleyle tam orantılıdır. Bir çember üzerinde dönen bir nesneyi tutmak zordur. Dolayısıyla kütle çekimden dolayı büyük bir cismin çevresinde aynı çember üzerinde aynı hızla dönen biri ağır biri hafif cisim birlikte kalacaklardır. Verilen bir kütle için kütle çekim, iki cismi birlikte döndürecek şekilde tam doğru orana sahip şiddettedir. Bir cisim diğerinin içindeyse, hep içinde kalır.

Evrensel Kütle Çekim Yasası

Dünyanın şekli tam küre değildir, çünkü dönmektedir. Bu da ekvatorun yakınlarında kütleçekime direnen merkezkaç etkiler ortaya çıkartır. Buradan dünyanın eliptik olması gerektiğini anlayabiliriz. Kısacası sadece kütle çekim yasasından yola çıkarak dünyanın, ayın ve güneşin her birinin hemen hemen yuvarlak olmaları gerektiği sonucuna ulaşabiliriz.

Kütleçekim ve Görelilik

Tartışılması gereken bir diğer konu ise Einstein’ın Newton’un kütle çekim yasasında yaptığı düzeltmedir. Einstein bu yasayı görelilik kuramını da hesaba katarak düzeltmiştir. Newton’un kütle çekim yasası doğru değildir! Newton’a göre kütleyi hareket ettirseydik, bu kütlenin yeni konumu sebebiyle yeni bir kuvvet hissederdik, bu yolla da sonsuz hızda sinyaller yollayabilirdik. Einstein ışık hızından daha hızlı sinyaller gönderemeyeceğimizi öngören kanıtlar geliştirmişti ve buna göre kütle çekim yasası yanlış olmalıydı. Einstein, gecikmeleri de hesaba katmış ve böylece Einstein’ın kütle çekim yasası denen yeni bir yasa ortaya çıkmıştır. Einstein’ın görelilik kuramına göre enerjisi olan her şey kütleye sahiptir. Enerjiye sahip bir ışığın da kütlesi vardır. İçinde enerjiye sahip bir ışık demeti güneşin yakınından geçerek geldiğinde güneş tarafından bir çekme uygulanır ve ışık düz gitmez, biraz sapar. Buna örnek olarak güneş tutulmasını gösterebiliriz. Eğer güneş yerinde olmasaydı; güneş tutulması esnasında güneş civarındaki yıldızlar, bulundukları yerden yer değiştirmiş gibi görünürdü.

KAYNAKLAR
  • Feynman, Richard P., Altı Kolay Parça. İstanbul: Alfa Basım Yayını, 2. Baskı

Bir Cevap Yazın

Aşağıya bilgilerinizi girin veya oturum açmak için bir simgeye tıklayın:

WordPress.com Logosu

WordPress.com hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Google fotoğrafı

Google hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Twitter resmi

Twitter hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Facebook fotoğrafı

Facebook hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Connecting to %s