Connect with us

Kozmik Anafor Arşivi

Yakalayın Yeşil Işığı! “Güneş Nasıl Yeşil Görünebiliyor?”

Bu yazıyı yaklaşık 8 dakikada okuyabilirsiniz.

İnsanlar gün batımı seyretmeyi severler. Gün batımı birçok farklı duyumu ve duyguyu bir anda yaşatır; parlak ve kontrast renkleri ile görsel algımızı okşar, günün keşmekeşinin sonunu, akşamın dinginliğinin başlangıcını müjdeler, bir sonun burukluğunu yaşatır.

Meraklı gözler için ise gün batımı tüm bunların yanında nadir bir optik ilüzyonu görme şansı da demektir aynı zamanda: “yeşil flaş”.

24 Mayıs 2014’de çektiğim yukarıdaki fotoğrafa dikkatle bakarsanız batmak üzere olan Güneş’in hemen tepesinde küçük, hafif yeşile çalan parlak bir alan göreceksiniz. Bu noktayı alttaki  büyütülmüş resimde daha iyi görebilirsiniz. Bu noktanın adı “yeşil flaş” (İng. “green flash”). Çoğunlukla ufkun uzakta göründüğü (mesela Güneş’in okyanus ve denize battığı) durumlarda karşılaşılan bu nadir durum atmosferdeki iki optik etkinin birleşmesi ile oluşuyor.

MG_5282b

Kromatik Dağılma

Etkilerden ilki hepimizin fizik derslerinden bildiği beyaz ışığın prizmadan geçirilip renklerine ayrışması ile karşımıza çıkan “kromatik dağılma” (ing. “dispersion”) etkisi. Görünür ışığı da barındıran elektromanyetik dalgalar boşlukta “ışık hızı” olarak bildiğimiz 299,792,458 m/s hız ile hareket etseler de, madde içerisindeki hareketleri maddenin optik özelliklerine bağlı olarak bundan daha yavaştır. Maddenin elektromanyetik dalgayı ne kadar yavaşlattığı “kırılma indisi” denilen birimsiz bir sayıyla gösterilir ve bu sayı değişik dalga boyları için değişik değerler alır, yani değişik dalga boylarındaki elektromanyetik dalgalar aynı madde tarafından değişik oranlarda yavaşlatılırlar. Görünür spektrumda maddelerin çoğu için dalgaboyu arttıkça kırılma indisi azalır; bir diğer deyişle en çok mavi ve mor yavaşlarken en az yavaşlamaya turuncu ve kırmızı uğrar. Elektromanyetik dalga ne kadar yavaşlarsa o kadar fazla kırılıma uğradığı için bu, mor-mavi renkler en çok kırılıma uğrarken, turuncu-kırmızı renkler en az kırılıma uğrayacaktır demektir.

Her madde gibi Dünya atmosferi de ışığı biraz olsun yavaşlatır. Havanın kırılma indisi boşluğun kırılma indisi olan 1.0 değerinden biraz büyüktür: deniz seviyesinde 20°C sıcaklıkta havanın kırılma indisi kırmızı ışık için 1.00027004 iken mor ışık için 1.000278669 gibi bir değer taşır. Havanın kırılma indisinin kırmızı ve mor için olan değerleri arasındaki 0.000008629 gibi mini minnacık olan bu fark, özellikle ışığın kalın bir atmosfer tabakasından geçmesini gerektiren ufka yakın bölgelerde görüntüyü az da olsa renklerine ayırmayı başarır.

Sırasıyla mor, mavi, yeşil, sarı, turuncu ve kırmızıya ayrılan renklerden mor-mavi aralığı atmosferdeki gaz molekülleri ve minik parçacıklar tarafından Rayleigh saçılımı ile dağıtılır ve gökyüzüne mavi rengini verir (detaylar için “gökyüzü neden mavidir” yazımızı okuyabilirsiniz). Kalan renklerden yeşil en çok kırılmaya uğradığı için Güneş’in üst kısmı yeşil, kırmızı ise en az kırılmaya uğradığı için Güneş’in alt kısmı kırmızı görünür. Renklerdeki bu ayrışma yeşil flaşın oluşması için elzem olmakla beraber tek başına yeterli olmaktan çok uzaktır. Yeşil flaş için Güneş’in üst tarafında görünen bu incecik yeşil çizgiyi büyütecek bir optik düzeneğe gerek vardır ve bu optik düzeneğin adı da seraptır.

Bu simulasyonda Güneş’in üst ve altındaki yeşile ve kırmızıya kaymayı görebilirsiniz. (Kaynak: San Diego Üniversitesi Astronomi Departmanı)

Bu simulasyonda Güneş’in üst ve altındaki yeşile ve kırmızıya kaymayı görebilirsiniz. (Kaynak: San Diego Üniversitesi Astronomi Departmanı)

Serap

Yukarıda havanın kırılma indisinin değerini bir atmosfer basınç ve 20°C sıcaklık için verdim ancak kırılma indisi başta havanın yoğunluğu ve sıcaklığı olmak üzere birçok faktöre bağlıdır ve genelde deniz seviyesinde en yüksek değerde iken irtifa arttıkça bire doğru yavaşça azalır. Güneşli bir öğlen vakti asfalt (ya da çöl kumu) üzerinde olduğu gibi bazı durumlarda ise havanın yoğunluğundaki değişim yavaş değil ani şekile olabilir ve bu değişim havanın kırılma indisinde de sert geçişlere neden olur. Çölde susuz kalmış insanların gördüğü hayali vahaların ya da uzun yolda araba kullanırken asfalt üzerinde uzakta görünen ve fakat yaklaştıkça yok olan su birinkintilerinin nedeni “serap” (ing. “mirage”) dediğimiz bu etkidir. Hava yoğunluğunun nerede nasıl değiştiğine ve gözlemcinin bu sert değişim bölgesinin altında, ortasında veya üstünde mi olduğuna bağlı olarak değişik seraplar görülür.

Seraplardan en yaygın olanı hava yoğunluğunun ısınmış toprak yüzünden yerin hemen üzerinde azaldığı ve gözlemcinin bu tabakanın üzerinde olduğu “alt serap”lardır (İng. “inferior mirage”).

İkinci tip serap için atmosferde normalin dışında bir sıcaklık profili oluşması gerekir: “sıcaklıklık terselmesi” (İng. “temperature inversion”). Normalde yükseklik arttıkça hava sıcaklığı düşer ancak bazı durumlarda yerden yüksek dar bir bant içerisinde bu davranış tersine döner ve yükseklik arttıkça sıcaklık da artar. Eğer bu terselme bölgesinde sıcaklık değişimi yavaş ise “sahte serap” (İng. “mock-mirage”) görülür.

Eğer terselme bölgesinde sıcaklık yükseklikle çok hızlı şekilde değişiyorsa çok daha ilginç bir durum oluşur; “kanal” (ing. “duct”) denilen bu durumda kırılma indeksindeki ani değişiklik sayesinde terselme bölgesi ışığı Dünya’nın eğriliğinden daha fazla büker, böylece ışık bir süre sonra yere yaklaşmaya başlar ve bu şekilde bu tabaka şeklindeki kanal içinde uzun süre yol alır. Bu durumda Dünya yuvarlaklığını takip eden ışık ufuk çizgisinin de ötesine ulaşabilir. 1940’larda radarın ilk dönemlerinde bu etki ile radar ekranında ufkun ötesini gören radar operatörlerinin kafası epey karıştırmış olsa gerek. Böyle bir kanalın oluştuğu durumda görülen seraplara “kanallı sahte serap” (İng. “ducted mock-mirage”) denilmektedir.

Yere paralel başlayan 0 numaralı ışın gri renkle gösterilen optik kanal içinde hareket ederek ufkun ötesine ulaşıyor. (Kaynak: San Diego Üniversitesi Astronomi Departmanı)

Yere paralel başlayan 0 numaralı ışın gri renkle gösterilen optik kanal içinde hareket ederek ufkun ötesine ulaşıyor. (Kaynak: San Diego Üniversitesi Astronomi Departmanı)

 

Eğer gözlemci yukarıda bahsedilen optik kanalın altında duruyor ise oluşan seraba “kanal altı serabı” (İng. “sub-duct mirage”) adı verilmektedir.

Gözlemci kanalın içinde bir yerde durduğunda ise epey ilginç başka bir durum görünür: batan güneş alçaldıkça ufkun üstünde duran dar bir karanlık bantın üst tarafında yok olur ve biraz sonra dar karanlık bantın altından yeniden görünür. “boş bant gün batımı” (İng. “blank-strip sunset”) denilen bu etkiyi şu simulasyonda görebilirsiniz:

“Boş bant gün batımı” simulasyonu. (Kaynak: San Diego Üniversitesi Astronomi Departmanı)

Yeşil Flaş

Yukarıda farklı tiplerini açıkladığım seraplar görüntüyü düşey eksende bozan, bazı yerlerde daraltan, bazı yerlerde genişleten bazen de kopyasını çıkartan bir etkiye sahipler. Bu etki temelinde lunaparklardaki komik aynaların etkisinden çok da farklı değil; ancak aynaların aksine seraplarda bu etki yansıma yerine kırılma sayesinde oluşuyor ve kırılma sırasında renkler birbirinden daha da uzaklaşıyor.

Lunaparklardaki komik aynalar da seraplara benzer şekilde görüntüyü esneterek bozarlar ancak aynalarda bu kırılma yerine yansıma ile olur. (Kaynak: Wikimedia)

Lunaparklardaki komik aynalar da seraplara benzer şekilde görüntüyü esneterek bozarlar ancak aynalarda bu kırılma yerine yansıma ile olur. (Kaynak: Wikimedia)

 

İşte yeşil flaş dediğimiz şey ilk başlıkta anlattığım kromatik dağılma sayesinde oluşan ince yeşil çizginin ikinci kısımda anlattığım serap etkisi ile genişleyip Güneş’in asıl görüntüsünden kopması halinde oluşan yeşil bölge. Benim çektiğim yukarıdaki fotoğraf “kanal altı serabı” durumuna bir örnek. Bu tip yeşil flaşlar 10-15 saniye kadar sürebiliyormuş. Daha sık görünen ve basit “alt serap” ile oluşan yeşil flaşlar Güneş tamamen gözden kaybolur kaybolmaz Güneş’in tepesinde sadece 1-2 saniyeliğine görülüyor.

Fotoğrafı çektiğim anda havada çok fazla su buharı olduğu için kırmızı renk çok baskın ve yeşil renk sadece belli belirsiz görünüyor, daha uygun şartlarda çok daha belirgin ve parlak yeşil renkler görmek mümkün. Benzer bir senaryo için hesaplanmış bir kanal altı yeşil flaş simulasyonunu şurada görebilirsiniz. Yeşil flaşdan 3 dk önce çektiğim aşağıdaki fotoğraftaki ampül şeklinin simülasyondakine benzerliği dikkat çekici.

MG_5264

Kim bilir, belki sevgilinizin elini tutarak gün batımını bir sonraki seyredişinizde siz de yeşil flaşı görürüsünüz.

UYARI: Gün batımını göz sağlığına zarar vermeden izlemek için Güneşin ufkun 2 derece yakınına gelmesini (yani gün batımı saatinden 10 dakika öncesini) beklemek gerekli. Bu da yaklaşık olarak kolunuzu düz şekilde uzattığınızda baş parmağınızın boyuna denk geliyor. Bu aşamada Güneş’e çıplak gözle ve hatta düşük büyütmeli dürbün ile bakmak güvenli ancak teleskop gibi çok ışık toplayan optik araçları uygun filitreler olmadan kullanmak bu aşamada bile tehlikeli olabilir. Güneş tutulmaları ise gün batımından oldukça farklı bir durum: asıl zararlı olan mavi ışık ufuktaki duruma göre atmosfer tarafından çok daha az filitre ediliyor ve bu nedenle Güneş tutulmalarının uygun filitreler olmadan seyredilmesi önerilmiyor. Bu konuda oldukça detaylı bir araştırmanın ingilizce metnini şurada bulabilirsiniz.

Hazırlayan: Cüneyt Özdaş

Orijinal Bağlantı 

Fotoğraf künyesi

  • Fotoğrafı çeken: Cüneyt Özdaş
  • Kamera: Canon EOS 6D
  • Lens: Canon EF300mm f/4L IS USM
  • Odak uzaklığı: 300mm
  • Diyafram: f/9
  • Poz Süresi: 1/320sn
  • ISO: 125
  • Yazılımlar: Adobe Lightroom,
  • Yer: Jenner, Kaliforniya, USA

Referanslar

Kozmik Anafor Arşivi

Video: Gökalp Gönen İle Animasyon ve CGI

• İçerik Üreticisi:

Bu yazıyı yaklaşık 1 dakikada okuyabilirsiniz.

Kozmik Anafor ve Hypatia Bilim işbirliği içinde hazırladığımız “Meğer Hepsi Kurguymuş” isimli programımızda; Pentagram’ın Sur klibindeki kısa animasyon filmi ile geniş bir tanınırlığa kavuşan Gökalp Gönen konuğumuz oldu…

Gökalp Gönen, dünya çapında Avarya gibi başarılı animasyon filmlerine imza atan, çok sayıda uluslararası ödüle sahip başarılı bir yönetmen ve animasyon sanatçısıdır. Nurcan Seven ve Ümit Çakır moderatörlüğündeki programımızın Youtube videosunu, aşağıdan veya bu linke tıklayarak izleyebilirsiniz.

Hypatia Bilim ve Kozmik Anafor ortaklığında Youtube kanalımızda, yeni çalışmalarımızla sizlerle birlikte olmayı sürdüreceğiz. Kozmik Anafor Astronomi Platformu olarak, her zaman popüler bilim platformlarının işbirliği içinde olmasının, ülkemizde bilimin tüm halk tabanında yeterince değer görmesi açısından gerekliliğini dile getiriyoruz ve bildiğiniz gibi ülkemizin BilimfiliGerçek BilimAçık Bilim,  Gelecek Bilimde ve Feza Gezginleri gibi takdir edilesi popüler bilim platformlarıyla her zaman işbirliği içinde oluyoruz.

Unutmayın, popüler bilim platformları ve bilim insanları, birbirleriyle işbirliği içinde olmazlar, yalnız başlarına hareket etmeyi tercih ederlerse, ülkemizde bilim halk tabanında yeterince yaygınlaşamaz ve değer göremez!

Hypatia Bilim‘i Youtube üzerinden takip etmek için bu linke,
Kozmik Anafor‘u Youtube üzerinden takip etmek için ise bu linke tıklayıp abone olabilirsiniz.

Okumaya devam et

Güneş Sistemi

Maat Mons, Venüs’teki Dev Volkan

• İçerik Üreticisi:

Bu yazıyı yaklaşık 2 dakikada okuyabilirsiniz.

Maat Mons, Venüs’teki en yüksek ikinci dağdır. Onu Venüs’ün diğer yüksek dağlarından ayıran şey ise, gezegenin en yüksek yanardağı olmasıdır.

Venüs’ün atmosferi kalın bulutlarla kaplıdır. Bu nedenle yörüngeden yüzeyinin görüntülenebilmesi mümkün değildir. Ancak, 1990’lı yıllarda Magellan Uzay Aracı sayesinde, yüksek çözünürlüklü radar görüntüleri ile kalın Venüs bulutlarını yarıp geçerek gezegenin ilginç yüzey oluşumlarını inceleme fırsatını elde etmiş olduk.

Venüs yüzeyinde bilinen en belirgin oluşumlar, hiç kuşkusuz ki volkanlardır. Gezegen üzerinde 1.100 den fazla volkan oluşumu olduğunu biliyoruz. Henüz onların hala etkin birer yanardağ olup olmadıkları ile ilgili kesin bir kanıya sahip olmasak da, bu oluşumların Venüs yüzey şekillerini son 300 ile 500 Milyon yıl öncesine kadar önemli ölçüde değiştirdiklerinden eminiz.

Üstteki fotoğrafta yer alan bu üç boyutlu görüntü, Venüs’ün bilinen en büyük volkanı olan Maat Mons yanardağına ait. Macellan Sondasından alınan radar görüntülerini ve Venüs yükseklik verilerini birleştiren gökbilimciler, sonuçta bu üç boyutlu Venüs volkan yapısı görüntüsünü oluşturmayı başardılar.

İsmini Eski Mısır’ın adalet ve doğruluk tanrısı Maat’dan alan bu volkan oluşumu, yaklaşık 395 km çapa ve yüzeyden yaklaşık 8 km yüksekliğe sahip. Görselde Maat Mons’u, zirvesinden 560 km uzakta ve yerden yaklaşık 1,6 km yukarıdaki bir bakış noktasından görüyoruz. Ön tarafta görmüş olduğumuz oluşumlar, katılaşmış lav akıntılarıyla kısmen kapalı duruma gelmiş ve ciddi oranda parçalanmış ovalardır.

Araştırmalar, Maat Mons’un zirvesinden lav akış izleri olduğunu gösteriyor. Bu da volkanın nispeten yeni bir tarihte patladığının, hala aktif bir volkan olduğunun işareti olarak niteleniyor. Yine de, radar verileri ile bu görüşü doğrulamak mümkün değil. Dünya’ya yakın büyüklük ve kütlesiyle Venüs’ün jeolojik olarak hala aktif bir gezegen olduğuna eminiz ancak, tüm atmosferini kaplayan bulutların görünür ışık dalga boyunda gözleme izin vermemesi nedeniyle kesin bir kanıta şimdilik ulaşamıyoruz.

Hazırlayan: Sinan DUYGULU

https://www.lpi.usra.edu/meetings/lpsc1994/pdf/1475.pdf
https://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA00106

Okumaya devam et

Fizik / Astrofizik

Negatif Enerji ve Negatif Kütleli Madde Nedir?

• İçerik Üreticisi:

Bu yazıyı yaklaşık 3 dakikada okuyabilirsiniz.

Negatif enerji ve negatif kütle, özellikle “warp sürüşü” veya “solucan deliği” gibi kavramların konuşulduğu ortamlarda sıklıkla dile getiriliyor.

Bu kavramların gerçekliği her ne kadar tartışmalı olsa ve bilim insanlarının büyük kısmı tarafından spekülasyon olarak görülse de, ne olup olmadıklarını açıklamak gerektiğini düşündük.

Negatif Kütleli Madde

Negatif kütleli madde denildiğinde çoğumuzun aklına Antimadde ya da Karanlık Madde geliyor. Ancak, bunlarla karıştırmayınız. Teorik fizikte, negatif kütle sahibi madde, 0 ağırlıktan daha düşük kütleye sahip, “hiçbir şeyden daha hafif” diye tabir edebileceğimiz ve kütle çekimi tarafından çekilmeyen tersine itilen spekülatif bir egzotik maddedir.

Bir ya da daha fazla enerji durumunu ihlal eder. Bir tartı üzerine koyarsanız tartıya ters basınç uygular ve -10 kg gibi bir sonuç görürsünüz. Eğer evrende negatif kütleli egzotik madde çeşitleri varsa, gezegenlerin, yıldızların hatta galaksilerin kütle çekimleri tarafından çok uzaklara itilmiş ve belki de hiçbir zaman ulaşamayacağımız galaksiler arası derin uzayda bulunuyor olabilirler.

Peki fizik kanunlarını ihlal ediyorsa nasıl gerçek olabilecekmiş gibi konuşabiliyoruz? Böyle bir şeyin bizim evrenimizde bulunmaması gerekmez mi? Katı haldeki negatif kütleli madde, ancak “mükemmel sıvı” diye tabir edilen bir halde negatif kütle sahibi maddede bulunabilir.

Kanada, Montreal Üniversitesi’ndeki kozmologlar Saoussen Mbarek ve Manu Paranjape mükemmel sıvı haldeki negatif kütle sahibi bir maddenin hiçbir enerji durumunu ihlal etmediğini açığa çıkardı. Gereken tek şey, bu maddeyi Big Bang esnasında üretmiş olabilecek bir mekanizma. Kısacası şu anda böyle bir maddenin gerçekliğini ne inkar edip imkansız diyebilecek ne de onaylayabilecek bir durumdayız.

Negatif enerji

Negatif enerji, adından da anlaşılacağı üzere eksi değerleri olan enerji seviyelerine denir. Karanlık Enerji ile karıştırmayınız. Tamamen kuramsal olan negatif kütleli madde, aksine negatif enerji çeşitli kuantum durumlarında stabil olmayan şekilde mümkün olabiliyor.

Bununla birlikte karakteristik olarak negatif enerjiye oldukça benzeyen ancak negatif enerji sayılmayan ve çok küçük ölçeklerde gerçekleşen Casimir etkisinden de bahsedelim. 1933’te Hendrik Casimir, Kuantum Teorisi’nin kanunlarını kullanarak garip bir öngörüde bulundu. Casimire göre; (alttaki resimde görülen) vakum içerisindeki iki adet paralel, yüksüz metal plaka birbirlerini itecekti.

Normalde yüksüz olan bu plakaların sabit durması gerekmekteydi ancak bu iki plaka arasındaki vakum boş değildi, gerçekliğe giriş, çıkış yapan sanal parçacıklar ile doluydu. Bu noktada sanal parçacıklarla ilgili yazımıza göz atmanız faydalı olacaktır. (Bkz. Belirsizlik ve Kuantum Dalgalanmaları)

Bu vakum, çok kısa ömürlü elektronların ve pozitronların ortaya çıkıp birbirlerini imha ederek yok olduğu kuantum aktiviteleri ile doludur. Normalde bu yoktan var olan ufak madde-antimadde olayları Enerjinin Korunumu Kanunu’nu ihlal ediyor gibi görünse de; belirsizlik ilkesi sebebiyle bu küçük patlamalar inanılmaz ölçüde kısa ömürlü olup, net enerjide değişikliğe sebep olmamaktadır. Böylece Casimir bu kısa ömürlü olayların plakalar arası vakumda bir basınç yaratacağını ve bu basıncın plakaları iteceğini keşfetti. Normalde bu plakalar birbirinden uzakken bu etki gerçekleşmezken, plakalar yaklaştırıldıkça aralarında bu enerji açığa çıkmaya başlar.

Bu enerji 1948’de laboratuvarda, Casimir’in öngördüğü gibi gözlemlendi. Bu enerjiyi ölçmek için inanılmaz hassas ve sanat eseri sayılabilecek ekipman gerektiğinden, 1996’da ilk hassas ölçüm yapıldığında bu etkiden kaynaklanan basıncın bir karıncanın ağırlığının 30 binde 1’i kadar olduğu bulundu. Tahmin ettiğiniz gibi uzay-zamanı bükmek için çok yeterli değil.

Negatif enerjiye başka bir örnek de, kara deliklerin buharlaşma sürecinde açığa çıkan ve Hawking radyasyonu mekanizması sırasında oluşan kısa ömürlü sanal parçacıklar verilebilir.

Hazırlayan: Berkan Alptekin

Okumaya devam et

Kozmik Anafor Arşivi

Fantastik Uzay Projeleri: Yıldız Motoru

• İçerik Üreticisi:

Bu yazıyı yaklaşık 8 dakikada okuyabilirsiniz.

Görünen o ki insanlık Ay’dan sonra Mars’ı da gözüne kestirdi. Önümüzdeki 10 yıllık süreç, bu konuda çok ciddi gelişmeler gösterecek gibi duruyor. Tabii Mars ile de kalınmayacak, eğer kendi türümüzü yok etmezsek, 21. Yüzyıl sona ermeden Güneş Sistemi’nin pek çok noktası muhtemelen insan oğlunun ulaştığı yerler haline gelecek. Peki ya bunun da sonrası? Bir yıldız motoru yapıp yıldızımızla birlikte yolculuğa çıkmak mı?

Başka yıldızlara gitmeye çalışacak uzak gelecekteki torunlarımız. Ama bu huzur dolu yuvamızı, biricik Güneş’imizi terk etmek istemezsek ne olacak? Başımızı alıp gitmektense, Güneş’imizi de yanımızda götürsek, olmaz mı? Hmm… Bunun da bir yolu var, tek ihtiyacımız ise bir Yıldız Motoru. Kemerlerinizi bağlayın, Güneş Sistemi’ni devasa bir uzay mekiğine dönüştürüyoruz.

İlk bakışta ütopik gibi gelmiş olabilir. Ancak unutmayın; “Fantastik Uzay Projeleri” yazı serisindeyiz. Hem hatırlatmak isteriz ki önceki yazılarımızda “Gök Kancaları” yapıp, Dünya’mızın yörüngesine yerleştirmiştik. Bununla kalmadık, başka gezegenlere, onların uydularına ve hatta gök taşlarına bile gök kancaları kurarak Güneş Sistemi’nin dört köşesini su yolu yaptık. Ender bulunan madenleri ve füzyon için gerekli elementleri Dünya’mıza getirip, füzyona hükmederek enerji sorunumuzu büyük oranda çözdük.

Füzyon da kesmedi, Güneş’in ürettiği her 1 kalori enerjiyi kontrol altına almaya karar verdik. Merkür’ü feda edip bir Dyson küresi yaptık. Bu sayede Kardashev ölçeğinde 2. seviye medeniyet seviyesine yükseldik.

Teknolojide ulaştığımız bu noktayla, hedeflerimizi çok daha ileriye taşıyabileceğiz. Güneş Sistemi artık bizden sorulduğuna göre yeni hedef Güneş Sistemi’nin dışı olmalı. Ancak, uzay boşluğu; karanlık, soğuk ve sıkıcı… Üstelik yakınlarda da ilgi çekici pek fazla şey yok. Örnek verecek olursak, bize en yakın yıldızları içeren Alfa Centauri yıldız sistemi Güneş Sistemi’mizden 4.3 ışık yılı mesafede.

Yani ışık hızıyla gitsek, ulaşmamız 4.3 yıl sürecek. Işık hızının yaklaşık %0.1’i ile yolculuk etsek, 4300 yıllık bir yolculuktan bahsediyoruz. Kaldı ki, şu ana kadar insan yapımı bir aracın ulaşacağı en yüksek hız olarak, Nasa’nın Parker Güneş Sondası’nın 193km/sn’lik hızı öngörülüyor ki bu da ışık hızının sadece %0.064’üne tekabül ediyor. Elbette Dyson küresi teknolojisine ulaşmış bir medeniyet için çok daha hızlı yolculuklar öngörmek yanlış olmasa da uzay boşluğundaki mesafelerin büyüklüğünü de göz ardı etmemek gerekir. Üstelik hedef noktamıza vardığımızda bulacaklarımızın da bu çileli yolculuğa değer olması gerekir.

 

Bu bağlamda bir yıldız motoruna sahip olmak beraberinde çok farklı avantajlar getirebilir. Yıldız motoru, Güneş’i (ya da genel manada bir yıldızı) mevcut yörüngesinden oynatmak ve farklı yönlere doğru hareket ettirmek için tasarlanmış, olası farklı varyasyonları bilimsel olarak kanıtlanmış, hipotetik mega yapıya verilen addır. Güneş’i yerinden oynatacağız deyince tabii, “Eee, Dünya’dakiler ne yapacak? Dünya Güneş’siz mi kalacak?” endişesine kapılabilir insan. Telaşa hiç gerek yok. Dünya ve Güneş Sistemi’nin diğer tüm üyeleri kütle çekim kuvveti ile Güneş’e sabitlenmiştir. Güneş nereye, herkes oraya.

İşte yıldız motorunu güzel kılan en temel özellik de bu diyebiliriz. Yazımızın başında “Güneş Sistemi’ni devasa bir uzay mekiğine dönüştürüyoruz” derken kast ettiğimiz buydu. Hayata geçirilen bir yıldız motoru ile kolonize edilmiş halde Güneş Sistemi’ni toptan hareket ettirebiliriz.

Peki bunu neden yapmak istiyoruz?

  • Samanyolu Gökadası’nda bulunan diğer sistemleri kolonize etmek için, onlara doğru tüm Güneş Sistemi olarak gitmek isteyebiliriz. Yeteri kadar yaklaştığımızda görev araçları gönderip, ihtiyacımız olan kaynakları elde edebiliriz. Ya da yakınlarında bir yere park edip, sürekli yeni komşumuzdan faydalanabiliriz.
  • Dünya’mızı hatta Güneş Sistemi’ni topyekûn yok edecek bir süpernova patlamasının etkilerinden kaçmak zorunda kalabiliriz. Tip 2 seviyesine ulaşmış bir medeniyet, çevresindeki pek çok yıldızın yapısını ve ne kadar ömrünün kaldığını çok detaylı şekilde hesaplayabilmiş olacaktır. Bu da onlara olası süpernova patlamalarını milyonlarca yıl önceden tespit etme kabiliyeti verecektir. Bu medeniyet, kendisini tehdit edecek bir patlamayı ön görmüş ve ondan kaçma mücadelesine girmek zorunda kalabilir.

(Burada bir ayrıntıyı belirtelim, böyle bir olayı gözlemleyerek önceden bilemeyiz. Süpernova patlaması yaşamış bir yıldızı tespit ettiğimizde, o yıldız aslında çoktan patlamış ve ışığı bize ancak ulaşmıştır. O nedenle, önlem alabilmek için yıldızın formasyonunu çok iyi bilip, ne kadar ömrü kaldığını hesaplamak gerekecektir. Bugün, Dünya’mıza zarar vereceği düşünülen süpernova adayı yıldız yoktur.

Betelgeuse isimli büyük kütleli yıldızın her an patlayacağı düşünülse de çok uzak olması nedeniyle, gökyüzünde haftalar sürecek bir ışık şöleninden öteye gitmeyecektir. Bu olay, siz bu satırlar okurken de gerçekleşebilir, milyonlarca yıl sonra da. Dünya’yı tehlikeye atabilecek süpernova patlamalarının 15 milyon yılda bir gerçekleştiği düşünülmektedir.)

  • Bir başka yıldızın yakınlarına sokulmak ve Dünya’mızı onun yörüngesine sokarak Güneş Sistemi’ni terk etmek.

Shkadov İticisi

Aynı Dyson küresinde olduğu gibi, 1937 yılında Olaf Stapledon tarafından yazılan Star Maker romanında yıldız motoru konusu da işlenmiştir. Ancak bilimsel literatüre girmesi, ilk olarak Leonid Mikhailovich Shkadov tarafından 1987 yılında tanıttığı makalesi ile olmuştur. Shkadov, Güneş’in etrafına kurulacak devasa ama çok ince bir ayna tasarlamıştır.

Aslında, Shkadov Thruster (Shkadov İticisi/Roketi) olarak adlandırılan bu yapı, Dyson küresi ebatlarında bir roket motoru olarak düşünülebilir. Prensipte bir roket gibi çalışan motorumuz, birbirlerine ters vektörler olan Güneş’in kütle çekim kuvveti ve radyasyon basıncı sayesinde sabit konumda kalacak, Güneş’ten gelen ışığı, yani fotonları yansıtarak itki kuvveti oluşturacak ve hareket sağlayabilecektir. Ancak Shkadov İticisi’nin bazı dezavantajları vardır:

  • Bu yöntem ile elde edilecek hız muhtemelen tatmin edici olmayacaktır. Galaktik ölçekte kayda değer mesafeler almak yüz milyonlarca yıl sürebilir.
  • Shkadov İticisini, yani aynamızı; gezegenleri ve tabii Dünya’mızı yakma riskini karşı sadece Güneş’in kutuplarının üzerine koyabiliriz. Bu da istediğimiz her yöne gidemeyeceğimiz anlamına gelir.

Kedi olmadan fare yakalama meraklısı insanlık, madem Shkadov İticisi ciddi dezavantajlar barındırıyor, öyleyse daha iyisini tasarlayalım demiş ve de Illinois Üniversitesi’nden Fizik profesörü Matthew Caplan yeni bir tasarım yapmıştır. Shkadov İticisi gibi yıldız motorlarına “Pasif iticiler” tanımlaması yapan Caplan, bir yıldız motoru inşa edecek olan medeniyetin Dyson küresi sahibi olduğu varsayımından hareketle, bu Dyson küresi yardımıyla, termonükleer enerji kullanan ve “Aktif itici” olarak tanımladığı yeni bir yıldız motorunu ortaya çıkarmıştır. En azından kâğıt üzerinde.

Görsel Telif: Getty/Cokada

Caplan İticisi

Caplan iticisinin/roketinin, gerekli kuvveti elde edebilmesi için ihtiyaç duyulan yakıt, Dyson küresinin Güneş üzerinde küçük bir noktaya odaklanması ile oluyor. Aşırı derecede ısınan bölgeden Güneş için küçük ama bizim için büyük kütleler kopması bekleniyor. Bu malzeme, aktif iticimizce yakalanıp, motor üzerinde bulunan füzyon reaktörlerinde enerjiye çevriliyor ve aşırı yüksek ısıdaki nükleer atık, motorumuzun Güneş’e uzak ucundan dışarı atılarak çok büyük bir itki kuvveti elde ediliyor.

Elbette, motorun Güneş’e saplanmaması ve Güneş’i itebilmesi için de motorun Güneş’e bakan ucundan yine motor üzerinde bulunan parçacık hızlandırıcılarda hızlandırılmış hidrojen Güneş’e doğru ateşleniyor. Böylece, Caplan iticisi hem kendini dengelemiş hem de elde ettiği itkiyi Güneş’e yönlendirmiş oluyor.

Caplan, yaptığı çalışmada, iticinin gücünü maksimuma çıkardığımızda, Güneş’in, yıldız motoruna 100 milyon yıl yetecek kadar enerji vereceğini gösteriyor. Ancak, aktif itki yöntemi ile varılacak hızlar sayesinde, bunun çok daha altında bir zaman diliminde yukarıda belirttiğimiz amaçlarımıza ulaşabiliriz.

Güneş’in kütlesini yakıt olarak milyonlarca yıl boyunca harcadığımızda, Güneş’in ömrünü kısalttığımız düşünülmemelidir. Bilakis, bir yıldızın ömrü kütlesi ile ters orantılıdır. Güneş, kütlesinden kaybettikçe, kendi yakıtını daha yavaş harcayacak ve ömrünün kısalması şurada dursun, bilakis uzayacaktır.

Elimizde, böyle bir yıldız motorunun var olduğunu düşünsenize… Kim bilir, belki Samanyolu’ndan sıkılır ve “neden başka gökadaları da kontrol altına almayalım ki?” bile diyebiliriz.

Bekle Andromeda, biz geliyoruz!

Hazırlayan: Uğur Çontu
Düzenleyen: Kemal Cihat Toprakçı

Kaynaklar ve Referanslar: 

1. Mosher, D. (2018, Kasım 05). NASA just smashed the record for the fastest human-made object – Its $1.5 billion solar probe is flying past the Sun at up to 213,200 mph. Erişim Tarihi: Şubat 24, 2021, Erişim Adresi: https://www.businessinsider.com/nasa-parker-solar-probe-fastest-human-object-2018-11

2. Hadhazy, A. (2018, Şubat 15). How to move an entire solar system. Erişim Tarihi: Şubat 24, 2021, Erişim Adresi: https://www.popularmechanics.com/space/deep-space/a10885/the-shkadov-thruster-or-how-to-move-an-entire-solar-system-17000392/

3. Badescu, V., & Catchcart, R. B. STELLAR ENGINES AND THE CONTROLLED MOVEMENT OF THE SUN. Erişim Adresi: https://www.dynamical-systems.org/zwicky/stellarengines.pdf

4. Caplana, M. E. Stellar Engines: Design Considerations for Maximizing Acceleration. Erişim Tarihi: Şubat 24, 2021, Erişim Adresi: https://drive.google.com/file/d/1ZpjAWcPhbCMTFYqPI5HnqtlHGWqzL45S/view

Okumaya devam et

Çok Okunanlar