Dünya'nın Güneş Etrafındaki Yörüngesi: 1 Dünya Yılını Bu Kadar Uzun Yapan Ne?

Nicolaus Copernicus 16. yüzyılda Dünya'nın Güneş'in etrafında döndüğünü kanıtladığından beri, bilim insanları yorulmak bilmeden aradaki ilişkiyi matematiksel ifadelerle açıklamaya çalıştılar. Mevsimlerin, gece-gündüz döngüsünün ve yaşamın bağlı olduğu bu parlak gök cismi bizim etrafımızda dönmüyor, aksine biz onun etrafında dönüyorsak, gezegenimizin Güneş etrafında kat ettiği yörüngenin doğası tam olarak nedir?

Birkaç yüz yıldır gökbilimciler, bu soruyu cevaplayacak bilimsel bir metodoloji izleyerek, Dünyanın Güneş etrafında kat ettiği yörüngenin birçok özelliği olduğunu ortaya çıkardılar. Buldukları bu özellikler, zamanın neden şu an olduğu şekliyle hesaplandığını anlamamızda da bize yardımcı oldu.

Yörüngenin Özellikleri

Öncelikle Dünya’nın Güneş yörüngesinde ilerleme hızı saatte yaklaşık 108.000 kilometre, bu da gezegenimizin yörüngedeki tek dönüşü boyunca 940 milyon km yolculuk yaptığı anlamına geliyor. Dünya, 365.242199 günde Güneş etrafındaki bir turunu tamamlıyor. 365 tam günün küsuratı neden her 4 yılda fazladan bir takvim gününe ihtiyaç duyduğumuzu da açıklıyor (buna "artık yıl" deniyor).

Dünya, yörüngesinde ilerledikçe Güneş'e olan uzaklığı günden güne değişkenlik gösterir. Dünya’nın Güneş’e en yakın olduğu günberi ("perihel") noktasına 3 Ocak tarihi civarında ulaşılır. Günberi noktasında Dünya ile Güneş arası uzaklık 147.098.074 kilometredir.

Dünya'nın Güneş'e olan ortalama uzaklığı yaklaşık 149.6 milyon kilometredir ve bu, 1 astronomik birim (AU) olarak kabul edilir. Dünya’nın Güneş’e en uzak olduğu günöte ("afel") noktasına 4 Temmuz tarihi civarında ulaşılır. Günöte noktasında Dünya ile Güneş arası uzaklık 152.097.701 kilometredir

Kuzey yarım kürede yaşayanlar, havanın sıcak ya da soğuk oluşunun Dünya'nın Güneş'e olan yakınlığı ile alakalı olmadığını fark edecektir. Yazının devamında değinileceği üzere bölgesel sıcaklık farkları daha çok eksen eğikliği ile alakalıdır.

Eliptik Yörünge

Bir sonraki özellik yörüngenin geometrik doğası ile ilgili. Dünya’nın Güneş etrafında takip ettiği yörüngenin geometrisi kusursuz bir çemberden çok, zıt iki noktasından çekilmiş bir çemberi andırır. Eliptik yörünge modelini ilk kez, Alman matematikçi ve gökbilimci Johannes Kepler, Astronomia Nova (Yeni Astronomi) isimli çığır açan eserinde ortaya koymuştur.

Wikipedia/Hankwang

Dünya'nın ve Mars'ın rotasını hesapladıktan sonra Kepler, iki gezegenin yörünge hızlarının zaman zaman artıp azaldığını fark etti. Yörünge hızlarındaki artış ve azalışlar günöte ve günberi noktaları ile örtüşüyordu. Demek oluyor ki gezegenlerin Güneş'e olan uzaklıkları ile yörünge hızları arasında doğrudan bir ilişki vardı. Ayrıca bu durum,Dünya'nın ve Mars'ın Güneş'in etrafında tam dairesel yörüngede dönmediğine dair bir işaretti.

Eliptik yörüngeleri tanımlarken bilim insanları ''dış merkezlik'' (eksantrisite) isimli bir değişkeni kullanır. Bu değişken, sıfır ile bir arasındaki bir sayı biçiminde ifade edilir. Eğer gezegenin dış merkezliği 0'a ne kadar yakınsa, elips bir çembere o kadar yakın demektir. Eğer 1'e yakınsa, elips uzun ve silindir şeklindedir.

Dünya yörüngesinin eksantrisitesi 0.02'den azdır,bu da demek oluyor ki yörüngemiz dairesel biçime çok yakındır. Bu yüzden günberi ve günöte zamanlarında Dünya'nın Güneş'e olan uzaklığı 5 milyon kilometre gibi çok az bir değişkenlik göstermektedir.

Mevsimsel Değişim

Dünya’nın Güneş etrafında takip ettiği yörünge boyunca 23,4 derecelik eksen eğikliği mevsimlere sebep olur. Eksen eğikliğinin ekliptik düzlem ile maksimum ve minimum açı yaptığı yörünge noktalarında gündönümü, ekliptik düzlem ile dik açı yaptığı yörünge noktalarında ise ekinoks konumu oluşur.  

Kısacası kuzey yarım küre Güneş'e uzak olacak şekilde eğim aldığında kışı yaşar, güney yarım küre ise yazı yaşar. 6 ay sonra, kuzey yarım küre Güneş'e yakın olacak şekilde eğim aldığında,mevsim düzeni tersine döner.

Kuzey yarım kürede, kış gündönümü 21 Aralık'ta, yaz gündönümü 21 Haziran'da yaşanır. İlkbahar ekinoksu 20 Mart'ta, Sonbahar ekinoksu ise 23 Eylül'de yaşanır. Güney yarım küredeki eksen eğikliği, kuzey yarım küredekinin tam aksi yönündedir. Bu nedenle, güney yarım küredeki mevsimsel etkiler kuzey yarım küredekilerin tersidir.

Dünya Güneş'e yakınlaşıp uzaklaşsa bile, günberi ve günöte dönemlerindeki Dünya Güneş uzaklığı arasındaki fark önemsiz düzeyde kaldığından bu uzaklığın mevsimlere ve sıcaklık değişimlerine etkisi göz ardı edilir derecededir.

Lagrange Noktaları

Lagrange noktaları, Dünyanın güneş etrafında takip ettiği yörüngede görülen sıradışı ilginç özellikteki noktalardır. Lagrange noktaları, güneşin ve dünyanın çekim kuvvetlerinin bileşkesinden etkilenen 5 farklı pozisyonda yer alır.

Xander89/Wikimedia Commons

L1, L2,L3,L4 ve L5 notasyonu ile pek yaratıcı bir şekilde etiketlenen 5 adet Lagrange noktasından L1, L2 ve L3 Güneş-Dünya doğrultusu üzerinde yer almakla birlikte, L1 Güneş-Dünya arasında, L3 yörüngenin Güneşe yakın zıt ucunda, L2 ise aynı doğrultunun Dünyaya yakın zıt ucunda konumlanır. Bu 3 Lagrange noktasında yer alan uydular kararsızdır ve en küçük etkide bile rotalarından saparlar.

Bir eşkenar üçgenin 2 ucuna Dünya ve Güneş’in konuşlandığı, eşkenarın diğer ucunun ise Dünya yörüngesi üzerine denk düştüğü pozisyonlarda L4 ve L5 Lagrange noktaları bulunur. Bu iki Lagrange noktası kararlıdır,bu sebeple uydular ve uzay teleskopları yaygın olarak bu bölgelere yerleştirilir.

Dünya'nın Güneş etrafındaki yörüngesini inceleyen çalışmalar, bilim insanlarına diğer gezegenlerle ilgili de çok şey öğretti. Gezegenin bağlı bulunduğu yıldıza göre konumu, yıldız etrafındaki dönüş periyodu, eksen eğikliği, o gezegende yaşam olup olmayacağının ya da insanoğlunun bir gün o gezegende yaşayıp yaşayamayacağının tespitinde temel faktörlerdir.