Yer Çekimi Nedir? Kütle Çekimi Nasıl Çalışır? Kütleçekim Kuvveti ile Yer Çekimi Arasında Ne Fark Var?

Yer çekimi, Dünya üzerindeki cisimlerin yere, yani Dünya'ya doğru düşme eğilimine verilen isimdir. Kütle çekimi (veya kısaca "kütleçekim") ise, uzay içindeki iki cismin birbirine doğru hareket etmeye meyilli olmasını ifade etmekte kullandığımız bir doğa yasasıdır.

Yer çekimi, kütleçekim yasasının Dünya özelindeki ismidir. "Yer çekimi", "kütle çekimi" ve "kütleçekim" gibi terimler arasında fiziksel olarak hiçbir fark bulunmamaktadır; sadece kütleçekim yasası ilk olarak Dünya'da fark edildiği için, Türkçede bu şekilde bir isim almıştır. Fakat yer çekimi tabiri, "Yer" (yani "Dünya") ile sınırlı olduğu için, kısıtlayıcı olabilir ve bu nedenle daha ziyade kütleçekim sözcüğü kullanılmaktadır.

Kütleçekiminin İngilizcesi olan "gravity" veya "gravitation" sözcüğü, Latince "ağır" anlamındaki gravitas sözcüğünden türetilmiştir. Yani özetle, kütleçekimi, kütlesi ve/veya enerjisi olan, örneğin gezegenler, yıldızlar, galaksiler ve hatta ışık gibi saf enerjinin birbirlerine çekilmesi ("gravite edilmesi") demektir.

Yer Çekimi Nedir?

Kütleçekimi, bir "kuvvet" olarak tanımlanır; ancak bu, birazdan göreceğimiz gibi hatalı bir düşünceye dayanmaktadır. Kuvvetler, bir nesne üzerine etki edip onlarda değişime neden olan etkilerdir. Günümüzde bildiğimiz dört temel kuvvet bulunmaktadır: Güçlü kuvvet ve zayıf kuvvet sadece atomların merkezinde etki gösterir. Elektromanyetik kuvvetse, yüklü nesneleri yönetir (elektronlar, protonlar ve bir halı üzerinde hareket eden çoraplar gibi). Son olarak kütleçekimi (veya Dünya'dan söz ediyorsak "yer çekimi"), kütlesi olan cisimleri yönetir.

Kütleçekimi, bu 4 kuvvetten en zayıf olanıdır: Kütleçekimi, güçlü çekirdek kuvvetinden 10³⁸ kat, elektromanyetik kuvvetten 10³⁶ kat, zayıf çekirdek kuvvetinden 10²⁹ kat daha zayıftır. Bu aşırı zayıf doğası nedeniyle, atom altı parçacıklar üzerindeki etkisi yok denecek kadar azdır; ancak atom-ötesi boyuttaki etkileşimlerin neredeyse hepsiden, neredeyse tek başına sorumludur.

Örneğin Dünya'daki cisimlerin ağırlık hissetmesinin nedeni yer çekimidir. Ay'ın, Dünya etrafında dönmesinin nedeni, Dünya ile Ay arasındaki kütleçekimidir. Benzer şekilde, gelgitlerin oluşma nedeni Ay'ın Dünya üzerindeki kütleçekimidir. Gök cisimlerinin hemen hepsinin var oluşunda kütleçekimi çeşitli şekillerde rol oynamaktadır: Örneğin Büyük Patlama sonrasında oluşan ve hidrojen gibi elementlerce zengin gaz bulutu, kütleçekim etkisiyle kendi üzerine çökerek yıldızları ve gezegenleri oluşturmuştur. Ayrıca kütleçekimi, Evren'deki büyük ölçekli cisimlerin neredeyse tamamının oluşumundan sorumludur.

Modern kozmolojik modellere göre kütleçekimi, Büyük Patlama'dan beri var olan bir kuvvet değildir (diğer kuvvetler de Büyük Patlama'dan sonra birbirinden ayrışmışlardır). Yapılan incelemeler, Evren'deki en erken kütleçekimsel etkileşimin, Büyük Patlama ânından sonraki ilk 10^-43 saniye içinde yaşandığını göstermektedir. Planck Çağı olarak bilinen bu kısacık süre dilimindeki ilk kütleçekimsel etkileşimlerin kuantum kütleçekimi, süperkütleçekim veya kütleçekimsel tekillik biçiminde olduğu düşünülmektedir. Ancak kütleçekimine yönelik teorilerimiz ile atom-altı parçacıkların doğasını izah eden kuantum teorileri henüz bağdaştırılamadığı için, bu tür uç durumlarda tam olarak neler yaşandığını henüz çözebilmiş değiliz. Bir gün bu iki büyük teoriyi birleştiren Her Şeyin Teorisi geliştirilebilirse, bu konudaki soru işaretleri de giderilebilir.

Kütleçekim kuvvetinin hikâyesi fizik için öylesine temel bir doğaya sahiptir ki, aynı zamanda fiziğin de hikâyesi olduğu söylenebilir. Fiziğin en büyük isimlerinden bazıları (örneğin Isaac Newton ve Albert Einstein), bu kuvvetin hayatımıza nasıl hükmettiğini açıklayarak şöhret sahibi olmuşlardır. Ama bu çalışmaların bir kısmı üzerinden asırlar geçmiş olmasına rağmen, bu esrarengiz kuvvet, hâlâ disiplinlerin kalbinde yatan en büyük gizemlerden biridir.

Kütleçekimin Kısa Tarihi

Kütleçekimi, doğadaki en bariz kuvvetlerden biri olarak, insanların çok uzun bir zamandır hakkında bolca spekülasyon yaptığı bir konudur. En nihayetinde kütleçekimi, yağmur damlalarından top güllelerine kadar her şeye etki eder. Buna bağlı olarak Antik Yunan ve Hint filozoflar, nesnelerin doğal bir şekilde yere doğru hareket ettiğini gözlemlemişlerdir; ancak kütleçekimini nesnelerin anlaşılmaz bir yönelim olmanın ötesine geçirip, ölçülebilir ve tahmin edilebilir bir olgu haline getirmek için, Isaac Newton'u beklememiz gerekmiştir.

Newton'un 1687'de yayınlanan Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica adlı tezi, kum tanesinden en büyük yıldızlara kadar Evren'deki her nesnenin, diğer bütün nesneleri nasıl çektiğini anlatmak üzerine yazılmıştı. Bu kavram, tamamen alakasızmış gibi gözüken olayları birleştirmemizi sağlamıştır: Elmanın Dünya'ya düşüşünden, Güneş'in yörüngesinde dönen gezegenlere kadar her şeyi!

Bu arada yeri gelmişken söyleyelim: Yaygın hikayenin aksine, Newton'un kafasına bir elma düşmedi ve bu olay keşfine ilham vermedi; ama gerçekten de Newton, yer çekimi teorisini geliştirirken, bir elma ağacının yanında çalışıyordu ve verdiği bazı derslerde teorisini, bir elmanın düşüşü üzerinden anlatmıştı.

Evrim Ağacı'ndan Mesaj

Neden Desteğe İhtiyacımız Var?

Aslında maddi destek istememizin nedeni çok basit: Çünkü Evrim Ağacı, bizim tek mesleğimiz, tek gelir kaynağımız. Birçoklarının aksine bizler, sosyal medyada gördüğünüz makale ve videolarımızı hobi olarak, mesleğimizden arta kalan zamanlarda yapmıyoruz. Dolayısıyla bu işi sürdürebilmek için gelir elde etmemiz gerekiyor.

Bunda elbette ki hiçbir sakınca yok; kimin, ne şartlar altında yayın yapmayı seçtiği büyük oranda bir tercih meselesi. Ne var ki biz, eğer ana mesleklerimizi icra edecek olursak (yani kendi mesleğimiz doğrultusunda bir iş sahibi olursak) Evrim Ağacı'na zaman ayıramayacağımızı, ayakta tutamayacağımızı biliyoruz. Çünkü az sonra detaylarını vereceğimiz üzere, Evrim Ağacı sosyal medyada denk geldiğiniz makale ve videolardan çok daha büyük, kapsamlı ve aşırı zaman alan bir bilim platformu projesi. Bu nedenle bizler, meslek olarak Evrim Ağacı'nı seçtik.

Eğer hem Evrim Ağacı'ndan hayatımızı idame ettirecek, mesleklerimizi bırakmayı en azından kısmen meşrulaştıracak ve mantıklı kılacak kadar bir gelir kaynağı elde edemezsek, mecburen Evrim Ağacı'nı bırakıp, kendi mesleklerimize döneceğiz. Ama bunu istemiyoruz ve bu nedenle didiniyoruz.

Destek Ol

Bu konu bir yana Newton, doğa yasalarının cazibesine sayıları da eklemiştir: Bir nesnenin kütlesini iki katına çıkarmak, nesnenin çekme kuvvetini iki katına çıkarır; ama iki nesneyi birbirine iki kat yakın hâle getirmek, onların arasındaki çekim kuvvetini dört katına çıkarır. Newton, bu fikirlerini kendi evrensel çekim yasaları altında toplamıştır.

Burada şunu vurgulamakta fayda vardır: Her ne kadar kütleçekimi, uzaklığın karesiyle ters orantılı olsa da, yani iki cisim arasındaki mesafe 2 katına çıkarıldığında aralarındaki kütleçekimi kuvveti 4 kat azalsa da, aslında kütleçekimi hiçbir zaman sıfır (0) değerine ulaşmamaktadır. Bir diğer deyişle, Dünya'nın kütleçekimi, Dünya'dan (örneğin) 630 milyon kilometre uzaklıkta göz ardı edilebilecek kadar küçük olsa da, yüz milyarlarca kilometre uzaklıkta bile, hatta Evren'in sınırlarında bile Dünya'nın kütleçekimi etki etmeye devam etmektedir. Sadece, belli bir mesafeden sonra o gök cisminin kütleçekim etkisi o kadar zayıflar ki, civardaki diğer cisimlerin etkisinin yanında fark edilmesi pratikte imkânsız hâle gelir. Fakat yine de o durumda bile etkiyi tespit etmek teorik olarak mümkündür.

Newton'un kütleçekimi için geliştirdiği teori öylesine isabetliydi ki, 1800'lü yıllarda henüz kimse onu görmemişken, bugün Neptün ismini verdiğimiz gezegenin var olması gerektiğini öngörebilmiştir. Ne var ki Güneş Sistemi'nin en dış gezegenini keşfetmemizi sağlayacak teori, en iç gezegen olan Merkür'ün hareketini izah etmekte zorlanıyordu.

1800'lerde astronomlar, Merkür'ün, izlediği elips yörünge içerisinde, Newton'un teorisinin tahmin ettiğinden daha hızlı hareket ettiğini fark ettiler. Bu da onun yasası ile doğa yasaları arasında küçük ama derhal doldurulması gereken bir uyuşmazlık olduğunu gösterdi. Bu bilmece, nihayetinde Albert Einstein'ın 1915'te yayınlanan Genel Görelilik Teorisi'yle çözüldü.

Einstein çığır açan teorisini yayınlamadan önce fizikçiler, bir gezegenin kütleçekim kuvvetini nasıl hesaplayacaklarını biliyorlardı; ancak kütleçekiminin neden bu şekilde davrandığına dair anlayışları, eski filozofların anlayışlarının ötesine geçememişti. Einstein öncesinde bilim insanları, Newton'un öne sürdüğü gibi, tüm nesnelerin diğerlerini anlık ve sonsuz derecede geniş kapsamlı bir kuvvetle çektiğini varsaymak zorunda kalıyorlardı; ancak bu pek makul değildi ve Einstein dönemindeki pek çok fizikçi, bu fikri terk etmelerini sağlayacak yeni bir fikir arayışındaydı.

İşte Einstein, aslen Özel Görelilik Kuramı üzerinde çalışırken şunu fark etti: Hiçbir şey anında hareket edemezdi ve kütleçekimi kuvveti de istisna değildi. Yüzyıllar boyunca fizikçiler, uzayı, olayların meydana geldiği "boş bir mekân" olarak düşünüyorlardı. Mutlaktı, değişmiyordu ve fiziksel anlamda gerçek değildi. Genel görelilik; uzay ve zamanı, statik bir arka plan yapısı olmaktan çıkarıp, bir oda içerisindeki havaya benzer bir konuma yükseltti. Einstein, uzay ve zamanın bir bütün olarak Evren'in dokusunu oluşturduğunu ve bu "uzay-zaman" malzemesinin uzayabilir, sıkışabilir, bükülebilir ve dönebilir olduğunu ve tüm bunları yaparken, üzerindeki diğer bütün cisimleri de beraberinde sürüklediğini düşündü.

Einstein, kütleçekimi olarak hissettiğimiz kuvveti oluşturan şeyin, uzay-zamanın şekli olduğunu ileri sürdü: Dünya veya Güneş gibi bir kütle (veya enerji) yoğunluğu, bir kayanın nehrin akışını bükmesi gibi etrafındaki alanı (uzayı) büker. Diğer nesneler, yakınlarda hareket ettiklerinde, uzayın eğriliğini takip ederler. Bu metafor mükemmel değildir, çünkü en azından Güneş'in yörüngesindeki gezegenler söz konusu olduğunda, uzay-zaman aslında "akmamaktadır". Gezegenlerin yörüngede döndüğünü ve elmaların düştüğünü görüyoruz, çünkü Evren'in kütle ve enerji altında eğrilip büğrükmüş yollarını takip ediyorlar. Günlük durumlarda bu yörüngeler, Newton'un teorisinin öngördüğü kuvvetle büyük oranda birebir aynıdır. Ancak büyük kütleli cisimlerden söz etmeye başladığınız anda, Newton'un teorisindeki hata payları da kabul edilemez düzeye çıkar; dolayısıyla gerçek gözlemlerimizle uyuşmaz bir hâl alır.

İşte uzay-zamanın kütle ve enerji etkisi altında nasıl büküldüğünü gösteren formülleri içeren, Einstein'ın Genel Görelilik Teorisi'ne yönelik olarak geliştirdiği alan denklemleri, Merkür'ün yörüngesindeki tutarsızlıkları izah etmeyi başardı. Ayrıca Genel Görelilik Teorisi, çok spesifik de bir öngörüde bulunuyordu: Güneş'in arkasında kalan, dolayısıyla normal şartlarda bizim göremememiz gereken yıldızlardan gelen ışık, Güneş'in devasa kütlesi nedeniyle bükülen uzay-zaman dokusundan geçerken bükülecek ve bize ulaşacaktır. İşte 1919 yılında yaşanan bir Güneş tutulması sırasında yapılan bir deney, tam da bunu gösterdiğinde, Genel Görelilik Teorisi var olan en güçlü kütleçekim teorisi olarak tüm Dünya'da kabul gördü.

Kütleçekim Yasası, Gerçekte Nasıl Çalışır?

Albert Einstein'ın Genel Görelilik Teorisi'ni geliştirmesinden önce, Isaac Newton tarafından başlatılan Newton Fiziği ("klasik fizik") çerçevesinde kütleçekimi, iki cisim arasında görünmez bir ip gibi bir nesne yoluyla cisimlerin birbirine çekilmesi olarak modellenmiştir. Bu modelde kütleçekimi, aradaki mesafeden bağımsız bir şekilde, anlık olarak etki eder; uzay-zaman dokusu ise mutlaktır ve değişmez. Ancak Einstein sayesinde, kütleçekiminin bu modelinin doğru olmadığı anlaşılmıştır. Genel Görelilik Teorisi hakkında daha fazla bilgiyi buradaki yazımızdan alabilirsiniz.

Kütleçekiminin nasıl çalıştığına yönelik daha doğru bir izah, şu şekilde yapılır: Evren içerisindeki tüm cisimler, "uzay-zaman dokusu" dediğimiz yapının ("sahne"nin) içerisinde yer alırlar. Bu sahne, bir tiyatro sahnesi gibi değişmez yapıda değildir. Tam tersine, kütlelerin etkisi altında bu sahne de eğilip bükülmektedir. Bunu, aşağıdaki videoda gösterildiği üzere, devasa bir çarşaf gibi düşünebilirsiniz. Her bir kütle, o çarşafın farklı noktalarını, kütleleriyle doğru orantılı olarak bükerler. Bunu, gergin bir çarşafın üzerine bir dambıl ya da bovling topu koymak gibi düşünebilirsiniz; bu yük altında çarşaf, aşağı doğru bükülecektir.

İşte kütleçekimi, bu bükülmüş uzay-zaman dokusu içinde hareket etmeye çalışan cisimlerin, bükülmeye sebep olan cisimlere doğru hareketine verdiğimiz isimdir. Dikkat edeceğiniz üzere, cisimlerin bu kütleye doğru hareket etmesinin nedeni, içerisinde yol aldıkları uzay-zamanın, büyük kütleli cisimlere doğru bükülmesidir. Yani aslında cisimleri "çeken" herhangi bir şey yoktur ve kütleçekimi de gerçek bir kuvvet değildir; bir illüzyondur. Cisimler, sadece gitmek zorunda oldukları yol (uzay-zaman dokusu) değiştiği için o yöne doğru hareket etmek zorunda kalırlar. Kütleçekiminin gerçek bir kuvvet olup olmadığıyla ilgili daha fazla bilgiyi buradan alabilirsiniz.

Aşağıdaki örnekler, yer çekiminin nasıl çalıştığını anlamanızı kolaylaştıracaktır.

Çarşaf Analojisi: Kütleçekimi Nereye Doğru Çeker?

Yukarıda sözünü ettiğimiz giib gerili bir çarşaf olduğunu ve ortasında bir bovling topu veya dambıl koyduğumuzu düşünün. Çarşaf, bu kütle nedeniyle çarşaf aşağı doğru bükülmüştür. Bu, Güneş olsun. Dünya da, daha küçük ve hafif olan bir bilye olsun. Bu cisimleri çarşaf üzerinde kendi hallerine bırakacak olursanız, daha ağır olan Güneş'in olduğu yerde kaldığını, daha hafif olan Dünya'nınsa Güneş'e doğru çekildiğini görürsünüz.

Agora Bilim Pazarı

Gelecek Nasıl Gelecek - Bilim, Geleceğimiz Hakkında Ne Biliyor?

Ünlü fizikçi Jim Al-Khalili’nin zaman makinesine hoş geldiniz.

Kendi kendini tamir eden bisikletlere, yoldan elektrik üreten sürücüsüz otomobillere, hava şartlarına göre kendini ayarlayan giysilere hazır mısınız? İlaçlarınızın sizin DNA’nıza özel tasarlandığı bir dünya mı, yoksa yaşanabilir bir uzay mı sizi heyecanlandırır? Yapay zekânın bizden tüm işlerimizi devraldığı bir dünyaya ne dersiniz?

Gelecek Nasıl Gelecek’te, alanında söz sahibi uzmanlar önden gidip keşfe çıkarak insanlığın hayli olası yarınına ışık tutuyor. Kuantum bilgisayarları ve sentetik biyoloji gibi dudak uçuklatan teknolojilerden, iklim değişikliği ve enerji sorunu gibi hassas konulara uzanıyor; sürücüsüz araçların kaza anında kimin hayatını kurtarmaya programlanacağı ya da tedavisi imkansız bir hastalığa yakalanma riskinizi öğrenmek isteyip istememe gibi ikilemleri sorgulatıyor; totaliter “Büyük Birader” yerine trilyonlarca dijital “küçük birader” tarafından izlenmek bizi ürkütmeli mi gibi politik sorulara dair öngörülerde bulunuyorlar. Her şeyin internete bağlandığı bir gelecekte su ısıtıcınızın hack’lenmesiyle evinizin “kontrolünü kaybetmek” gibi tuhaf riskleri anlatıyor, “kıyameti yaşamış” bir dünyada nasıl hayatta kalıp uygarlığı baştan inşa edebileceğimizle ilgili sorulara ufkumuzu genişletecek cevaplar veriyorlar.

Gelecek dendiğinde bilimkurgunun ötesini merak edenler için, devrim yaratacak atılımların şablonları bu zihin açıcı gelecek kılavuzunda.

Devamını Göster

₺210.00

Satın Al Tüm Ürünler

• Dış Sitelerde Paylaş

Aslında Dünya da çarşafı kendince belli bir miktar büker; ancak bu büküm, bovling topununkinden çok ama çok daha küçük olacaktır; bu nedenle çarşafın Dünya'yı temsil eden bilye altında büküldüğünü pek görmezsiniz bile! Ancak çok dikkatli bakarsanız, o bilyenin de çarşafı büktüğünü fark edebilirsiniz. Hatta Dünya da kendince bir "büküm gücüne" sahip olduğu için Ay, Dünya'nın etrafında döner. Elbette, benzer şekilde Ay da uzay-zaman dokusunu büker; ancak bu büküm miktarı Dünya'nınkinden ve Güneş'inkinden çok daha azdır. Bu bükülme miktarı, cisimlerin kütlesine bağlı olarak değişir. 

İşte kütleçekimi, bu bükülmeden kaynaklı bir etkidir: Eğer Dünya bilyesi, o bükük çarşaf içerisinde dümdüz bir çizgide hareket etmeye çalışsaydı bile, gideceği yolu temsil eden çarşafın bükülmüş olmasından ötürü, Güneş etrafında eliptik bir hat çizmek zorunda kalacaktı. Çünkü çarşaf, o büyük kütle nedeniyle içe doğru bükülmüş hâldedir! İşte büyük bir cismin etrafında dönen daha küçük cisimlerin takip ettikleri yola "yörünge" adını veririz.

Küçük bilyeyi sabit bir kuvvetle itecek olursanız, bovling topu etrafında bir yörüngeye girdiğini görürsünüz. Dünya da, bu şekilde Güneş'in yörüngesindedir. Yörünge hareketi, büyük gök cisimlerinin büktüğü uzay zaman düzlemi içerisinde hareket eden daha küçük gök cisimlerinin yaptıkları eliptik (veya dairesel) hareketlerdir.

Çarşaf Analojisinin Hataları

Her analoji gibi, çarşaf analojisi de kusursuz değildir. Dolayısıyla analojiyi fazla ciddiye alan kişilerin kafasının karışmasına neden olabilir. Burada, bazı uyarılarda bulunmak istiyoruz.

Uzay-Zaman Dokusu, 2 Boyutta Değil, 3 Boyutta Bükülür!

Çarşaf, gerçekte 3 boyutlu bir cisim olmasına rağmen kalınlığı ihmâl edilebilecek kadar küçük olduğu için, 2 boyutlu bir cisim gibi davranır. Örneğin çarşafın üzerine koyduğunuz kütle, onu sadece "aşağı doğru" büker. Halbuki kütlelerin uzay-zaman dokusunda sebep olduğu bükülme, 2 boyutlu değil, 3 boyutludur. Bunu hayal etmesi biraz zor olsa da, aşağıdaki görsel güzel bir şekilde göstermektedir:

Aşağıdaki görsel de bunu başarıyla göstermektedir:

Çarşaftaki Bükülme Yanıltıcıdır!

Çarşaf deneyindeki çarşaf, üzerine koyulan yükün kütlesinden ötürü değil, o yükün Dünya tarafından çekilmesi sonucu gerilim altında kalarak bükülmektedir. Yani o bovling topunu veya halteri Dünya dışına, Dünya'nın kütleçekiminin yeterince hissedilmediği bir mesafeye götürecek olsak; çarşaf, bovling topunun varlığı nedeniyle bükülmezdi. Çünkü bovling topu, çarşafın üzerinde olan bir cisimdir; Dünya üzerinde bu deneyi yaparken bovling topunun çarşafı bükme nedeni, az önce söylediğimiz gibi, Dünya'nın kütleçekiminden ötürü aşağıya doğru hareket etme çabası ama çarşafın örgü biçimi ve malzemesinden ötürü bu harekete direnmesidir.

Uzay-zaman dokusu ise, bütün cisimlerin içinde bulunduğu dokudur. Yani kütle ve enerjinin varlığı uzay-zaman dokusunu büker. Bu nedenle çarşafta yaşanan bükülme, kütleçekimini tam olarak yansıtamamaktadır. Sadece bükülmüş ortamı anlatmakta kullanılan bir analoji olarak görülmelidir.

Çarşaf, Uzay-Zaman Dokusu Değildir!

Yukarıda anlattıklarımız, çarşafın uzay-zaman dokusuyla aynı şey olmadığını görmek için yeterlidir; fakat etkileşimlerin iletim hızı da çarşaf ile uzay-zaman dokusu arasındaki farkı görmenizi sağlayabilir: Çarşaf üzerindeki bir bozulma/dalgalanma, çarşaf içinde en fazla ses hızında yayılabilir. Ancak uzay-zaman dokusundaki bir bozulma/dalgalanma (örneğin kütleçekim dalgaları), ışık hızında yayılır; çünkü uzay-zaman dokusu, vakum hâlindedir. Çarşaf gibi bir malzemeden yapılmış değildir.

Yer Çekimi Hakkında Sık Sorulan Sorular

Cisimlere İlk Hızını Veren Ne?

Gök cisimleri, var oluşları sırasında kendilerini meydana getiren diğer gök cisimlerinin patlamaları nedeniyle bir ilk hıza sahiptirler. Örneğin Güneş'i (ve tüm Güneş Sistemi'ni) doğuran gaz bulutu (nebula) patladığında, Güneş belli bir ilk hızla hareket eden şekilde oluşmuştur. Benzer şekilde, Dünya da bu patlama sonucu oluştuğu için belli bir ilk hıza sahipti. Meteor çarpmaları gibi nedenlerle bu hızlar değişebilse de, uzay-zamanda sürtünme yok denecek kadar az olduğu için cisimler sahip oldukları o ilk hızı büyük oranda koruyarak hareketlerine sürekli devam ederler.

Neden Bütün Gezegenler Aynı Yönde Dönüyor?

Günümüzde tüm gezegenler ve gök cisimleri aynı yönde dönmektedir; ancak bu, başlangıçta böyle değildi. Başlangıçta Güneş etrafında oluşan cisimlerin hepsi, her yöne hareket edebiliyordu; fakat başlangıç koşullarından kaynaklı nedenlerle (örneğin belli yönde dönen biraz daha fazla veya daha iri cisimler olması nedeniyle), bir yön diğerlerine baskın hâle geldi. Bu baskın yönde gitmeyen cisimler, diğerlerine çarparak elimine edildiler ve geriye tek yönde giden cisimler kaldı. Bu konuda daha fazla bilgiyi buradaki yazımızdan alabilirsiniz.

Gök Cisimleri Neden Savrulmuyor?

Elbette, eğer Dünya'yı temsil eden küçük bilyeyi yeterince hızlı fırlatırsanız, yörüngeye girmeden çarşafın diğer tarafından fırladığını görebilirsiniz. Ancak bu durumda bile, aslında düz bir çizgi takip etmekte olan bilyeniz, bükülmüş uzay-zaman dokusundan ötürü yön değiştirmek zorunda kalacaktır. İşte bu şekilde, Güneş'in aslında bize göre arkasında kalan, dolayısıyla kütleçekimsel etkiler olmasa Güneş nedeniyle göremeyeceğimiz, uzak yıldızlardan gelen ışığın, Güneş'in kütleçekimi nedeniyle yol değiştirerek bize ulaşabilmesine kütleçekim lensleme etkisi adını vermekteyiz.

Gerçekten de, Güneş Sistemi oluşurken bazı gök cisimleri muhtemelen çok hızlı oldukları için Güneş'in çekiminden (daha doğrusu uzay-zamanı bükümünden) kurtulmayı başardılar. Ancak şu anda yörüngede olan gök cisimleri, bunu başarabilecek ilk hıza sahip değillerdi. Bu nedenle bu cisimler halen Güneş'in etrafındalar.

Dikkat edebileceğiniz gibi, sorunun nasıl sorulduğu da önemlidir: Dünya, Güneş etrafında kalan gök cisimlerinden biri olduğu için biz şu anda onun üzerinde evrimleşebilmiş canlılarız ve bu soruları soruyoruz. Ancak Dünya, yapısı gereği özel bir gök cismi değil. Dünya'ya benzer belki onlarca gök cismi, yüksek ilk hızları nedeniyle Güneş yörüngesinde kalamadı ve uzay boşluğuna savruldu. Bunlar, dengeli yapıda kalamadıkları için muhtemelen üzerlerinde hiçbir zaman hayat oluşmayacak ve bu soruları soran canlılar evrimleşemeyecek.

Cisimler Neden Çarşafın Büküldüğü Merkeze (yani Güneş'e) Düşüp Hareketlerini Sonlandırmıyorlar? 

Eğer ortasında büyük bir bovling topu bulunan gergin bir çarşafın etrafına bir bilye gönderirseniz, bilye yörüngede birkaç tur attıktan sonra ortadaki bovling topuna çarpıp dururdu. Çünkü çarşaf üzerinde hareket eden bilyeler üzerine etkiyen çok büyük bir sürtünme kuvveti vardır. Sürtünme kuvveti, bilyelerin hareketinin aksi yönünde etki ettiği için, onları giderek yavaşlatır. Yavaşlayan bilyeler de, yörüngesinde döndükleri merkeze çakılıp kalırlar.

Ancak uzayda sürtünme kuvveti yoktur (veya ihmal edilebilecek kadar düşüktür). Cisimlerin ilk hızı, Güneş'in çekiminden kurtulmak için yeterli olmasa da, milyarlarca yıl boyunca etrafında dönecek kadar fazladır. Sürtünme olsaydı, tabii ki merkeze düşer ve dururlardı (Güneş onları yutardı). Ancak sürtünme olmadığı ve yeterince hızlı oldukları için Güneş'ten uzaklaşamadan ama ona pek yaklaşmadan da dönüp duruyorlar. Fakat başlangıçta ters yönde hareket ederek birbiriyle çarpışan gök cisimlerinin bir kısmı, o ilk hızlarını yitirdikleri için, gerçekten de Güneş'e doğru sürüklenerek yıldızımız tarafından yutulmuştur. 

Öte yandan, uzayda bile bir miktar sürtünme kuvveti bulunmaktadır; nihayetinde uzay tamamen boş değildir. Aslında Güneş'in sonsuz bir ömrü olsaydı (yani 4.5 milyar yıl kadar sonra ölecek olmasaydı), üzerine etki eden kuvvetlere bağlı olarak bazı gezegenler belki trilyonlarca yıl sonra hızlarını yitirerek, Güneş'e çakılabilirlerdi. Bunu belirleyen şeyler cisimlerin ilk hızı, yörüngedeki gök cismi (örneğin Dünya) ile merkezdeki gök cismi (örneğin Güneş) arasındaki mesafe gibi fiziksel parametrelerdir.

Güneş Neyin Etrafında Dönüyor?

Güneş'imiz (ve tüm Güneş Sistemi), tıpkı Samanyolu Galaksisi içerisindeki yüz milyarlarca yıldız gibi, galaksinin merkezinde bulunan bir kara deliğin etrafında dönmektedir.

Kara delikler öylesine büyük kütleli cisimlerdir ki, uzay-zaman çarşafını "bükmek" bir yana dursun, adeta "yırtar geçerler" (yukarıdaki görselde bu durum görülmektedir). Bu nedenle çarşafı öylesine bükerler ki, sayısız büyük gök cismi onların etrafında dönebilir. Yine, Güneş ilk hızı nedeniyle ve sürtünme olmaması dolayısıyla o kara delikten pek uzaklaşmaz ve yakınlaşmaz.