Gezegenlerin Neden Küresel Olduğunu Keşfedelim
Neden hiç küp ya da üçgen prizma şeklinde gezegen yoktur? Okulda Dünya’nın şeklinin geoit olduğunu öğrendik. Peki, bunun sebebi nedir? Güneş Sistemi’ndeki diğer gezegenler tam olarak küre şeklinde midir?
Bu etkinliğimizde bir gezegenin kendi ekseni etrafındaki dönme hareketinin şeklini nasıl etkilediğini inceliyoruz.
Bilmekte Fayda Var!
Gezegenler, uzayda dağınık hâldeki gaz ve toz yığınlarının bir araya gelerek kümelenmesiyle ortaya çıkmaya başlar. Bu küme, zaman içinde, kütleçekimi etkisiyle giderek kendi içine çöker ve yoğunlaşır. Bu yoğun yapı, yıldızının etrafında dolanırken civardaki ufak kütleleri kütleçekimiyle yakalayıp kendine bağlar ve büyümeye devam eder.
Gezegenlerin nasıl oluştuğuyla ilgili ayrıntılı bilgiye “Gezegenler Nasıl Oluşur?“yazımızdan ulaşabilirsiniz.
Mükemmel küre biçiminde, homojen bir cisim olduğunu düşünelim. Cismin etrafında oluşturduğu kütleçekim alanı, cismin merkezine olan uzaklığın karesiyle ters orantılı olarak azalır. Söz konusu cismin kendi içi olduğundaysa durum farklıdır. Cismin merkezindeki bir kütleye etki eden kütleçekim kuvveti sıfırdır. Cismin merkezinden uzaklaşmaya başladıkça, kütleçekim kuvveti, merkeze olan uzaklıkla doğru orantılı olarak artmaya başlar (Bunun doğru olduğunu göstermeye çalışın!). Ta ki cismin yüzeyine ulaşana kadar… Kuvvetin yönü ise merkeze doğrudur.
Bir gezegen ilk oluşmaya başladığında küre biçiminde değildir. Ancak yönü merkeze doğru olan kütleçekim kuvvetinin etkisiyle zaman içinde giderek küreye benzemeye başlar.
Bu bilgiler bize Dünya’nın küresel olması gerektiğini gösteriyor. O hâlde neden Dünya Ekvator’dan şişkin, kutuplardan basık bir şekle sahip? Bu sorunun cevabı Dünya’nın kendi ekseni etrafındaki dönme hareketi ile ilgili.
Birkaç örnekten yola çıkalım. Bir arabanın bir virajı dönebilmesi için yönü içe doğru (merkezcil) bir kuvvet olması gerekir. Merkezcil kuvvetin yeterli olmadığı durumlardaysa araba dönme hareketini düzgün bir biçimde yapamaz, dışa doğru savrulur. Bir viraja yüksek hızla giren arabaların savrulmasının nedeni budur. Bisikletinizin tekerine yapışmış çamurların tekere tutunamayıp etrafa saçılmasının nedeni de yine aynıdır.
Dünya kendi ekseni etrafında sabit bir hızla dönerken, aynı süre içinde, kutup bölgeleri daha az, Ekvator bölgesiyse daha çok yol kateder. Başka bir deyişle kutup bölgelerinin dönme hızı daha düşük, Ekvator bölgesinin dönme hızı daha yüksektir. Dünya’nın kutuplardan basık, Ekvator’dan şişkin olmasının nedeni de budur. Ekvator bölgesi tıpkı bir viraja hızlı girip dışarı savrulan arabalar gibidir.
Dünya’nın ve Mars’ın çapı ve ekvator bölgesindeki dönme hızı Jüpiter ve Satürn gibi gaz devlerine göre daha azdır. Bu nedenle bahsettiğimiz şişkin görüntü Jüpiter ve Satürn’le kıyaslandığında pek belirgin değildir. Dünya ve Mars, mükemmel küreler değiller ama Satürn ve Jüpiter’e kıyasla daha yuvarlaktırlar.
Nelere İhtiyacımız Var?
. Fon kartonu
. 50 cm uzunluğunda tahta ya da plastik çubuk
. Bant
. Makas
Ne Yapıyoruz?
. Fon kartonundan 4 cm çapında iki adet, 3 cm çapında bir adet daire keselim.
. Kestiğimiz dairelerin orta kısmında küçük birer delik açalım.3 cm’lik daire ortada, 4 cm’lik daireler altta ve üstte olacak şekilde çubuğa geçirelim. Karton daireler arasında 15 cm boşluk bırakalım.
. Üstteki 4 cm’lik daireyi ve ortadaki 3 cm’lik daireyi çubuğa bantlayarak sabit durmasını sağlayalım. Alttaki 4 cm’lik daireyi ise serbest şekilde bırakalım.
. Fon kartonundan 1,25 cm genişliğinde ve 30 cm uzunluğunda sekiz adet şerit keselim.
. Şeritleri üstteki ve alttaki 4 cm’lik dairelere bantlayalım.
. Çubuğu düz bir zemin üzerinde dik bir şekilde üstten tutarak çevirelim.
Ne Oldu?
Çubuğu çevirdikçe şeritlerden oluşan kürenin orta kısmının giderek şişkinleştiğini görürüz. Çubuğu çevirme hızımız arttıkça şeritlerin orta kısımdan daha da uzaklaştığını fark ederiz. Çünkü çubuğun merkezinden daha uzakta olan orta kısımdaki şeritler daha hızlı döner ve merkezden giderek uzaklaşır. Böylece şeritler uç kısımlardan basık, orta kısımdan şişkin bir hâle gelir.
Kaynaklar:
- Maran, S. P., Çev.: S. Aliş, F. K. Yelkenci, B. Coşkunoğlu,Astronomi, Nobel Yaşam, Ankara, 2018.
- https://spaceplace.nasa.gov/planets-round/en/
- https://sciencing.com/what-is-the-large-equatorial-bulge-of-jupiter-12731820.html
- https://www.livescience.com/52488-centrifugal-centripetal-forces.html
- https://www.esa.int/Applications/Observing_the_Earth/GOCE/A_force_that_shapes_our_planet