Gece gökyüzüne baktığınızda, yıldızların sanki size göz kırpar gibi titreştiğini fark etmişsinizdir. Benzer şekilde, uzak bir kara parçasından parlayan şehir ışıkları, dans eder gibi yanıp söner. Bu titreşim, sıradan bir gökyüzü meraklısı için büyüleyici bir manzara olsa da, bilim insanları için tam bir baş belasıdır.
Binlerce yıl boyunca insanlar yıldızların neden titreştiğini yanlış anladı. Aristoteles ve diğer antik Yunan düşünürleri bu olguyu hatalı biçimde yorumladı.
Aristoteles, yıldızların titreşimini insan görme yetisiyle açıkladı. O dönemde kendisi ve çağdaşları, görmenin gözden çıkan ışınların nesneleri aydınlatmasıyla gerçekleştiğine inanıyordu. Onlara göre bu ışınlar kusurluydu; nesne uzaklaştıkça ışın daha çok bozuluyordu.
Yıldızlar çok uzakta olduğu için bu bozulma en çok onlarda görülüyor, bu yüzden yıldızlar titreşiyormuş gibi görünüyordu. Gerçek nedeni ise Isaac Newton, optik üzerine yaptığı çalışmalarla sonunda açıkladı.
Işık Titremesi Neden Olur?
Işık, bir ortamdan başka bir ortama geçtiğinde yönünü değiştirir. Bir bardak suya bıraktığımız kaşık, sıvının yüzeyinde kırılmış gibi görünür. Çünkü ışık sudan havaya geçerken bükülür ve bu bükülme, aslında düz olan kaşığın eğilmiş gibi görünmesine neden olur.
Işığın ne kadar kırılacağını geçtiği ortamın özellikleri belirler. Örneğin yoğunluk, gaz içinden geçen ışığın kırılma derecesini etkiler. Bu yüzden hava bile ışığı büker; havanın farklı noktalarında yoğunluk değiştiğinde ışık yönünü değiştirir.
Dünya’nın atmosferi tamamen durgun ve homojen olsaydı, yıldız ışığının kırılması ve ışık titremesi çok az olurdu. Oysa hava her zaman hareket halindedir ve hiçbir zaman düzgün değildir. Yeryüzünden yükseklerdeki rüzgârlar havayı karıştırır, türbülans oluşturur. Bu karışım, farklı yoğunluklara sahip küçük hava paketleri meydana getirir ve bu paketler sürekli yer değiştirir.
Yıldız ışığı bu hava paketlerinden birinin içinden geçerken hafifçe bükülür. Bu olduğunda, Dünya’dan bakıldığında yıldızın konumu biraz kaymış gibi görünür. Hava sürekli hareket ettiği için yıldız ışığı her an farklı yoğunluktaki hava tabakalarından geçer. Işık her seferinde farklı biçimde bükülür, bu da yıldızın konumunun rastgele biçimde değişmesine yol açar.
Sonuçta biz, yıldızın saniyede birkaç kez sağa sola, yukarı aşağı ve aradaki yönlere kaydığını görürüz. İşte bu hareket, yıldızların titreşiyormuş gibi görünmesini sağlar.
Işık Titremesi Neden Şehirlerin Işıklarında da Görülür?
Yıldızların titreşimi, genellikle gökyüzünün tepesindekilere göre ufka yakın olanlarda daha belirgindir. Atmosfer, Dünya’yı saran bir hava tabakasıdır. Başımızın tam üstündeki bir yıldıza baktığımızda, ışık yaklaşık 100 kilometrelik bir hava yolundan geçer. Ancak ufka doğru baktığımızda bu mesafe 1.000 kilometrenin üzerine çıkar.
Bu uzun yol, yıldız ışığının daha fazla sayıda hava katmanından geçmesine neden olur. Her geçişte ışık biraz daha kırıldığı için, yıldızların titreşimi de artar.
Şehir ışıkları bize çok daha yakın olsa da benzer biçimde titreşir. Bunun nedeni, ışığın yolculuğu sırasında karşılaştığı atmosferik etkilerin aynı olmasıdır. Özellikle deniz kıyısında ya da su kütlesi üzerinde bir şehir ışığına baktığınızda bu titreşim daha belirgin hale gelir. Su yüzeyiyle hava arasındaki sıcaklık farkı, farklı yoğunlukta hava tabakaları oluşturur. Bu tabakalar ışığın yönünü değiştirir ve ışıklar titreşiyormuş gibi görünür.
Aynı etkiyi sıcak bir günde asfalta baktığınızda da fark edebilirsiniz. Yerden yükselen sıcak hava, ışığı bükerek asfaltı dalgalanıyormuş gibi gösterir.
Gezegenlerin Görünen Işıkları Neden Titremez?
Gezegenler de gece gökyüzünde parlak noktalar halinde görünür, ancak genellikle yıldızlar kadar titreşmez. Çünkü gezegenler, yıldızlara kıyasla Dünya’ya çok daha yakındır. Bu yakınlık sayesinde, gezegenlerin ışığı gözümüze tek bir noktadan değil, küçük bir diskten gelir.
Astronomlar için yıldız titreşimi bambaşka bir anlam taşır. Bir gökcisminin ışığı, fotoğrafın poz süresi boyunca dağılır. Bu da uzak galaksilerdeki ayrıntıların odak dışı ve bulanık görünmesine yol açar. Zaten sönük olan cisimler daha da silikleşir, çünkü ışıkları geniş bir alana yayılır.
Bu ciddi bir sorundur, ama çözümü vardır: uyarlamalı optik. Bazı teleskoplarda, atmosferin yarattığı titreşimi ölçen özel sensörler mevcuttur. Bu sensörler veriyi anında bilgisayara iletir; bilgisayar da bozulmanın miktarını hesaplayarak teleskobun esnek aynasının arkasındaki pistonları ayarlar. Ayna yüzeyi, bu hesaplara göre yeniden şekillenir ve atmosferin neden olduğu bozulmayı dengeler.
Bugün birçok büyük yer teleskobu bu olağanüstü teknolojiyi kullanıyor. Bu sistem sayesinde, atmosferin türbülansına rağmen gökyüzünün en uzak köşelerinden bile son derece net ve keskin görüntüler elde edilebiliyor.
Kaynaklar ve İleri Okumalar:
- Why do stars twinkle?; Yayınlanma tarihi: 3 Mart 2021; Kaynak site: Star Night Magazine. Bağlantı: Why do stars twinkle?
- Bob McDonald; An Earthling’s Guide to Outer Space. Everything You Ever Wanted to Know About Black Holes. Dwarf Planets, Aliens, and More; Simon & Schuster ( 2019)
Size Bir Mesajımız Var!
Matematiksel, matematiğe karşı duyulan önyargıyı azaltmak ve ilgiyi arttırmak amacıyla kurulmuş bir platformdur. Sitemizde, öncelikli olarak matematik ile ilgili yazılar yer almaktadır. Ancak bilimin bütünsel yapısı itibari ile diğer bilim dalları ile ilgili konular da ilerleyen yıllarda sitemize dahil edilmiştir. Bu sitenin tek kazancı sizlere göstermek zorunda kaldığımız reklamlardır. Yüksek okunurluk düzeyine sahip bir web sitesi barındırmak ne yazık ki günümüzde oldukça masraflıdır. Bu konuda bizi anlayacağınızı umuyoruz. Ayrıca yazımızı paylaşarak da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım.
Matematiksel
