Dünya'nın Şekli, Kütleçekim Dağılımı ve ''Geoid'' Üzerine...

Yazdır Dünya

Bir zamanlar tepsi gibi düz olduğuna inanıldı. Sonradan küre olduğu anlaşıldı. Bir de bakıldı ki küre de değilmiş, "yumurta" gibiymiş. Sonra "yumurta" tanımı pek anlamlı gelmedi ve daha bilimsel olan "geoid" tanımı yapıldı. Son birkaç on yıldır da bu şekilde tanımlanıyor: "kutuplardan basık, ekvatordan şişkin" kelimeleri beynimize kazındı. Ancak yine de Dünya denince aklımıza bir küre geliyor. Çünkü hep o şekilde görüyoruz. Geoid olduğunu bilenler, küreye oldukça yakın, birazcık daha farklı bir şekil olarak algılıyorlar. Fakat Dünya gerçekten böyle düzgün bir şekle mi sahip?

"Salyangoz Kabukları ve Fibonacci Sayıları" başlıklı yazımızda doğadaki sistemlerin matematikte tanımladığımız şekillerle birebir uyuşmadığı, hatta çoğu zaman ilişkili olduğu iddia edilen şekillerin hiç de benzer olmadıklarını anlatmıştık. Benzer bir durumu Dünya'nın şekli söz konusu olduğunda görüyoruz. Dünya'nın uzaydan çekilmiş fotoğraflarına bakınca, sanki gerçekten dairesel olmaya yakın olan; ancak "geoid" adı verilen elips benzeri (elipsoid), basık bir şekli varmış gibi gözükmektedir. Okullarda da Dünya'nın şekli hep "geoid" olarak öğretilmektedir. Ancak Dünya gerçekten bu şekle sahip midir? Gerçekten, bir daireyi alıp iki tarafından bastırdığınızda elde ettiğiniz "şişman elips" veya "yumurta" şekli, Dünya isimli gezegenin şeklini tanımlamak için yeterli midir?

Aslında cevap "büyük oranda evet"tir. Fakat bunun sebebi, Dünya'nın kusursuz bir geoid olmasından değil, Dünya'nın manto ve çekirdek kısmına kıyasla, üzerinde karaların bulunduğu kabuk kısmının aşırı ince olmasındandır. Karalar (dolayısıyla karalar üzerindeki dağlar) ile okyanuslar (dolayısıyla okyanuslar içerisindeki çukurlar) arasındaki mesafe, Dünya'nın dışarıdan bakıldığında görünen kısmına göre oldukça ufak kalmaktadır. Dünya'daki en yüksek nokta 8848 metre ile Everest Dağı'dır. Dünya kabuğundaki en alçak doğal nokta ise 10.911 metre ile Mariana Çukuru'dur. Yani aradaki fark 19 kilometre kadardır; fakat bu dışarıdan bakıldığında pek görülemez. Yine de Dünya'nın girinti çıkıntılarının pek olmadığı düşüncesi aslında büyük oranda bir göz yanılgısıdır. Bu yanılgı, Dünya'nın sularla kaplanmasından kaynaklanır. Dünya'daki bütün sular şu anda yok edilecek olsaydı, Dünya üstteki fotoğraftaki gibi gözükürdü!

Görülebileceği gibi Dünya, kusursuz bir geoid olmadığı gibi, oldukça "yamuk yumuktur". Ancak dışarıdan çekilen fotoğrafları sanki çok düzgün ve pürüzsüzmüş gibi bir algı yaratır. Bu yanılgının sebebi, kütleçekim kuvveti, potansiyel enerji ve gerinim kuvvetleri gibi fiziksel kuvvetlerin etkisi altında gezegenimizin yüzeyinin %75'ini kaplayan suyun düzenli bir şekilde karalar üzerine yayılmasıdır. Bu yayılma, yüzeydeki tüm pürüzleri düzgün bir şekilde kaplayarak sanki Dünya yüzeyi çok daha düzgünmüş gibi bir algı yaratır. Bunu basitçe bir kabın tabanını tamamen kaplayacak şekilde hamur kullanarak tepeler ve çukurlar yapıp, kabı koyu renkli bir sıvıyla doldurarak deneyebilirsiniz. Sıvıyı doldurdukça, hamurdan yaptığınız çıkıntılar su içerisinde kalır ve o girinti-çıkıntılar bir süre sonra tamamen görünmez olur. Sıvının yüzeyi dümdüz bir şekilde kabı kaplayacağı için, kabın tabanında yarattığınız girinti ve çıkıntılar sanki yokmuş gibi gözükecektir. Suyun varlığı, böyle bir yanılgı yaratmaktadır. Bu şekilde, okyanusların arasından çıkan karaların bozduğu dairesellik haricinde Dünya gerçekten de kusursuz bir geoid gibi gözükür. Çünkü okyanuslar karaların girinti çıkıntılarını ve gezegenimizin yamuk şeklini kaplar. Buna bakarak Dünya'yı düzgün bir şekle sahip sanmak, büyük bir yanılgıdır.

Dünya'nın "geoid" olması, sadece bir modellemedir. Gerçekte bir geoid şeklinden oldukça sapmıştır. Eğer büyük bir A1 kağıt alacak olursanız ve üzerine bilgisayarınız tarafından üretilen bir elipsoid geoid çıktısı alacak olursanız ve sonrasında elinizle bu çizgiyi takip etmeye ve üzerine bir geoid daha çizmeye çalışacak olursanız, elinizin titremesinden kaynaklanan girinti çıkıntılar bile Dünya yüzeyininkinden çok daha düzgün bir geoid çizilmesini sağlayacaktır. Dünya, oluşumu sırasında yoğun bir meteor bombardımanı altında kalmıştır ve bu, şeklinin yamulmasına neden olmuştur. Hatta gezegenimizin erken evrelerinde Theia isimli bir ön-gezegen ile çarpıştığı ve Ay'ın bu şekilde oluştuğu düşünülmektedir. Tüm bunlar, gezegenimizin tıpkı Ay veya Mars gibi girintili çıkıntılı olmasını sağlar. Ancak dışarıdan ve çok uzaktan bakıldığında veya yüzeysel olarak incelendiğinde yuvarlakmış gibi gözükür. Zaten bu yüzden geoid modelleme işe yarar sonuçlar vermektedir. Ancak bu bir "modelleme"dir. Yani gerçekte olanı tam olarak yansıtamaz; ancak idare eder sonuçlar verir.

Geoid sözcüğünün kafa karıştırıcı olan bir diğer tarafı ise, "geoid"in aynı zamanda "Dünya'nın kütleçekim alanından kaynaklı şekli" anlamında kullanılıyor olmasıdır! Dünya'nın hem şekli, hem de kütleçekim alanının yaratacağı şekil için aynı sözcüğün kullanılması, kafa karışıklığı yaratmaktadır. Dünya etrafında dönen GOCE uydusu, Dünya'nın kütleçekim alanını belirlememizi sağlamaktadır. Bilim insanları bu verileri alarak, Dünya'nın yüzeyi %100 sularla kaplı olsaydı ve sadece kütleçekiminin etkisi altında gezegenin şekli oluşacak olsaydı, Dünya'nın neye benzeyeceğinin haritalarını çıkarırlar. Yani az önce sözünü ettiğimiz, suların "girinti-çıkıntıları"nı yok eden etkisi ortadan kaldırılacak olsaydı ve sular da katılar gibi davranacak olsaydı, dolayısıyla kabın şeklini almaktansa kütleçekimine bağlı olarak yükselen ya da alçalan şekilde bir su dağılımı olabilseydi, gezegenin neye benzeyeceği görüntülenir. Bunlar, gezegenin yüzeyindeki sapmaların analiz için abartılmış haritalarıdır. Gerçekte gözlenen girinti-çıkıntıların 7000 kat büyütülmesiyle oluşturulur. Böylece kütleçekiminin yeryüzünde nasıl dağıldığını görebilmemizi sağlarlar.

Dünya sadece kütleçekiminin etkisi altında olsayı nasıl gözükürdü? Videoda, aynı zamanda GOCE uydusundan elde edilen kütleçekim dağılımı da gösterilmektedir.

 

Dünya'nın kütlesi eşit olarak dağılmamıştır. Bu da, geoid şeklinden sapmalara neden olmaktadır. Fakat bu sapmalar, aşağıda göreceğiniz fotoğraflardaki kadar büyük şekil dağılmalarına neden olmamaktadır; çünkü gezegenimize etki eden tek kuvvet kütleçekimi değildir. Dünya'ya etki eden diğer kuvvetler (rüzgarlar, merkezkaç kuvveti, akıntılar, vb.) bu abartılı görüntülerin oluşmasına engel olmakta ve gezegenimizi kabaca geoide yakın tutmaktadır. Bu da, geoid modellemesinin işe yarar sonuçlar vermesini sağlamaktadır. Ancak gezegenimiz, normalde bu kuvvetlerin etkisi olmayacak olsa, yamuk yumuk bir patates gibi görünecekti. Bu haritaların örneklerini aşağıda veriyoruz. 

 

Kaynaklar ve İleri Okuma: 

  1. Universe Today - 1
  2. Universe Today - 2
  3. Wuhan University Foundation of Geodesy Ders Notları
  4. ESA
  5. LEIFI Physik
  6. BBC
  7. Bloomberg

 

 

 

 

 

6 Yorum

Giriş




Tavsiye Edilenler

Bilim Eğlencelidir!

En Aktif Yazanlar

İnsan Türüyle İlgili Gerçekler