Astronomi ve Kozmoloji

Güneş Olmasına Rağmen Uzay Neden Soğuktur?

Güneş, dünyamızdan yaklaşık 150 milyon kilometre uzakta ama biz onun sıcaklığını her gün hissedebiliyoruz. Bunda şaşırtıcı bir şey yok elbette. Ancak şaşırtıcı olan güneşin dünyamızı ısıtırken uzayın soğuk kalmasıdır. Öyleyse, güneş bu kadar sıcaksa neden uzay bu kadar soğuk? Bu şaşırtıcı fenomeni anlamak için, öncelikle birbirinin yerine kullanılan iki terim arasındaki farkı tanımak önemlidir: ısı ve sıcaklık.

Isı ve Sıcaklık Farkı

Isı madde miktarına bağlı bir enerji çeşididir, sıcaklık ise bir ölçümdür. Bu temel farkları anladıktan sonra devam edelim. Isı bir nesneye aktarıldığında sıcaklığı yükselir. Ve ısı nesneden çıkarıldığında sıcaklık değerinde bir düşüş olur. Bu ısı transferi üç şekilde gerçekleşebilir: iletim, konveksiyon ve radyasyon.

  • Katılarda iletim yoluyla ısı transferi gerçekleşir. Katı parçacıklar ısıtıldıkça titreşmeye ve birbirleriyle çarpışmaya başlarlar. Bu işlem sırasında ısıyı daha sıcak parçacıklardan daha soğuk parçacıklara aktarırlar.
  • Konveksiyon yoluyla ısı transferi ise sıvılar ve gazlarda gözlemlenen bir olgudur. Bu durum ısının madde içindeki atom veya moleküllerin öteleme hareketi ile taşınması durumudur.
  • Radyasyon yoluyla ısı transferi, nesnenin ışık şeklinde ısı yaydığı bir süreçtir. Tüm malzemeler, sıcaklıklarına bağlı olarak bir miktar termal enerji yayar. Oda sıcaklığında, biz insanlar dahil tüm nesneler ısıyı kızılötesi dalgalar biçiminde yayarız. Termal görüntüleme kameralarının geceleri bile nesneleri tespit edebilmesinin nedeni işte bu radyasyondur. Nesne ne kadar sıcaksa radyasyon yoluyla ısı o kadar çok yayılır. Güneş, buna iyi bir örnektir.
NASA/JPL-Caltech

Uzay Neden Soğuktur?

Artık ısı ve sıcaklık arasındaki farkı bildiğimize göre, bu makalenin başlığında sorulan soruyu yanıtlamaya çok yaklaştık. Artık sıcaklığın yalnızca maddeyi etkileyebileceğini biliyoruz. Ancak uzayda yeterli parçacık yoktur ve bir boşluktur. Bu, ısı transferinin işe yaramayacağı anlamına gelir. Isıyı konveksiyon yoluyla aktarmak da imkansızdır. Bu durumda radyasyon yoluyla ısı transferi tek olasılıktır. Güneşin radyasyon şeklindeki ısısı bir nesnenin üzerine düştüğünde, nesneyi oluşturan atomlar enerjiyi emmeye başlar. Bu enerji atomları hareket ettirmeye başlar ve bu süreçte atomları titreştirir ve ısı üretmelerini sağlar. Ancak, bu durumda ilginç bir şey olur. Isı iletmenin bir yolu olmadığından, uzaydaki nesnelerin sıcaklığı uzun süre aynı kalır. Güneşin ışınları dünyanın atmosferine girdiğinde ise, enerji verecek çok madde vardır. Bu nedenle biz sıcaklığı hissederiz.

Güneş Isısının İki Farklı Yüzü

Gölgeler soğuktur bunu biliyoruz. Ancak uzayda işler biraz daha sert koşullardadır. Örneğin ayı ele alalım. Güneş ışığını alan kısım 127 ° C’ye kadar ısınır ve ayın karanlık tarafı -173 ° C’ye kadar soğur. Bu bilgi de akla şu soruyu getirir. Neden dünyada aynı şey yaşanmıyor? Bunun nedeni yine atmosferimizdir. Atmosferimiz sayesinde güneşten gelen ve dünya atmosferine giren kızılötesi dalgalar yansıtılır ve eşit olarak dağıtılır. Bu yüzden aşırı sıcaklık veya soğukluk yerine kademeli bir sıcaklık değişimi hissederiz. Uzaydaki sıcaklık kutupluluğunu gösteren bir başka örnek de, güneşin Parker Solar Probe üzerindeki etkileridir. Parker Solar Probe, güneşi incelemek için uzaya bir sondanın gönderildiği bir NASA programıdır. Nisan 2019’da sonda güneşten sadece 15 milyon mil uzaktaydı. Kendini korumak için bir ısı kalkanı kullandı. Güneş ışınlarına maruz kalan kısmın sıcaklığı 121 ° C iken, sondanın geri kalanı -150 ° C ısıya sahipti.

Parker Solar Probe illüstrasyonu

Kısacası ısıtacak hiçbir şey olmadığında, bir sistemin sıcaklığı aynı kalır. Uzayda durum budur. Güneşin radyasyonu onun içinden geçebilir, ancak bu ısıyı absorbe edecek molekül veya atom yoktur. Bir kaya, güneş ışınlarıyla 100 ° C’nin üzerine ısıtılsa bile etrafındaki boşluk aynı nedenden ötürü herhangi bir sıcaklığı absorbe etmeyecektir. Tüm bu nedenlerden dolayı, güneş sıcakken bile uzay buz gibi soğuk kalır!

Bonus: Hawaii’deki Daniel K. Inouye Güneş Teleskobu (DKIST) tarafından (dünyanın en büyük güneş teleskobu) var olmamızı sağlayan yıldızımızın yüzeyinin en net görüntüsünü ekleyelim. Yüzeydeki petek benzeri desen, güneşin tüm yüzeyi üzerinde dönen ve merkezden ısı çeken plazmanın hücreleri. Her bir plazma hücresi yüzlerce kilometre uzunluğunda, yaklaşık olarak Türkiye’nin yüz ölçümü büyüklüğünde!

Göz Atmak İsterseniz

Kaynak: Why Space Is Cold If the Sun Is Hot; https://interestingengineering.com/

Matematiksel

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.