Yine, bu ölçü birimlerini mesafeler söz konusu olduğunda zaman birimi olarak
da kullanıyoruz; “antalya 700 km, otobüsle 12 saat sürer” veya “eskişehir
buradan 5 saat uzaklıkta” gibi kalıplar dilimize yerleşmiş. Burada saat
tanımlamasını kullanırken aslında mesafenin uzunluğunu belirtiyoruz.
Boyumuzu ölçmek için kullandığımız “metre” birimiyle evrensel mesafeleri
ölçümleyemeyiz.
Dünyamızın çevresinin uzunluğu yaklaşık 40 bin km’dir. Bu da şu anlama gelir;
Dünya’da bir yerden bir yere olan en uzak mesafe (küre şeklinde olduğu için)
yaklaşık 20 bin km’dir. Yani, saatte 800 km hızla uçan normal bir yolcu uçağı
ile 25 saatlik uzaklıktadır. Aynı mesafeyi saatte 2.400 km hızla yol alan bir
savaş jeti ile sadece 10.5 saatte katedebiliriz.
Ancak, tüm bu mesafe/zaman hesapları sadece Dünya üzerinde geçerlidir. Gerek
galaksimiz Samanyolu içinde, gerekse evrenin genelinde gökcisimleri arasındaki
mesafeler çoğu zaman insan algı sınırlarını zorlayacak boyutlarda olabiliyor.
Bu da uzaklıkların ne kadar büyük olduğunu anlamamızı zorlaştırıyor.
Gezegenimizdeki bir yerden bir yere en uzak mesafe 20 bin km’dir.
Bize en yakın gökcismi, bildiğiniz gibi Ay’dır ve Dünya ile Ay gökbilim
ölçeklerine göre “yan yana” diye tabir edilir. Ortalama 384 bin km uzaklıkta
olan Ay bile aslında Dünya’mıza burada alışık olduğumuz ölçülere göre o kadar
uzaktadır ki, ulaşım için bildiğimiz en hızlı araçlarla bile günler, hatta
haftalar süren yolculuklar yapmamız gerekir.
Örneğin sesten hızlı yol alabilen bir F-16 uçağı ile maksimum hızda (saatte
2.178 km) Ay’a doğru yol alsanız, yolculuğunuz 7 günden fazla sürecektir. Bir
F-16 ne kadar mı hızlıdır? İzleyin:
Aynı maksimum hızla yol alan F-16 ile; bize en yakın olduğu zamanda Mars’a
yaklaşık 2.8 yılda, Güneş’e 8 yılda, Jüpiter’e 34 yılda, Neptün’e 230 yılda
ancak ulaşabilirsiniz.
Tüm bu verdiğimiz mesafeler aslında “burnumuzun dibi” sayılabilecek yerler
için. “Komşumuz” diyebileceğimiz yıldızlar bizden öylesine uzaktır ki, “uçakla
şu kadar yılda gidilir” demek bile anlamsızlaşır. Çünkü maksimum hızda yol
alan F-16’mız, bize en yakın yıldız Alpha Centauri’ye tam 1.3 milyon yılda
ulaşabilir. Dünya göklerindeki en parlak yıldız olan Sirius’a ise bu hızla
ancak 2.5 milyon yılda varabiliriz.
Gördüğünüz gibi evrensel mesafeler “çok yakınımız” diye nitelediğimiz yerlerde
bile olağanüstü büyük boyutlarda. Böyle olunca, gökbilimciler mesafeleri
tanımlayabilmek için kilometre veya mil gibi Dünya üzerinde kullanılmak için
tasarlanmış olan ölçü birimlerini kullanamaz oluyorlar.
İşte ışık yılı terimi burada devreye giriyor.
Işık yılı, bir zaman değil, yukarıda anlattığımız gibi mesafe ölçüsüdür.
Işığın “bir yılda” aldığı yolu; yaklaşık 9.5 trilyon kilometrelik mesafeyi
ifade eder. Yani, gökbilimciler bir yıldız için 10 ışık yılı uzakta diyorsa,
aslında kastettikleri yıldızın 95 trilyon kilometre ötede olduğudur. Bir
hesaplama yaparken 95.000.000.000.000 kilometre yazmak yerine, 10 ışık yılı
yazmak, hem sizin hesabınızı kolaylaştırır, hem de karşınızdakinin ne
söylediğinizi daha iyi anlamasını sağlar.
M13 Yıldız Kümesi
Fotoğraftaki M13 yıldız kümesi bizden 25.000 ışık yılı uzakta yer alır. Bu da
yaklaşık 240 kentrilyon kilometreye denk gelir ki, M13 aslında evrenin
büyüklüğü düşünüldüğünde “arka sokağımızda” sayılır. Böylesi büyük ve bol
sıfırlı rakamları hem yazmak, hem de dile getirmek biraz zor olduğundan, bilim
insanları “halk içinde” ışık yılı ölçütünü kullanmayı tercih ederler. Çünkü
tanımlaması ve anlatması kolaydır, “ışık bile o yolu şu kadar yılda ancak
gidebiliyor” şeklinde basitçe izah edilebilir.
Burada yine birşey farketmiş olmalısınız:
Mesafeler büyükdükçe, “ışık yılı” ölçü birimi de kullanışsız olmaya başlar.
Burada M13 için 25.000 ışık yılı yazıyoruz. Ama, en yakın büyük galaksi olan
Andromeda için 2.500.000 ışık yılı yazmamız gerekecekti. Daha uzak bir galaksi
için 150.000.000, çok daha uzakta olan için ise 3.500.000.000 ışık yılı gibi
rakamlar yazmak zorunda kalıyoruz. Dolayısıyla, mesafe uzadıkça ışık yılı yine
hesap kitap yapmak için kısa ve hantal bir ölçü birimine dönüşüyor.
Bu durumda astronomlar, halkın kolay anlayabileceği ışık yılı ölçü birimini
kullanmayı bırakıyorlar ve çok daha kullanışlı olan “parsek” ölçü birimini
kullanmaya başlıyorlar.
Bir parsek, 3,26 ışık yılına denk gelir. Tanımlaması biraz karışıktır ama
şöyle diyebiliriz; “paralaksı 1 olan bir yıldızın bize olan uzaklığı 1
parsektir”. Bunu daha iyi anlamak için yıldızların uzaklığını ölçmekte
kullandığımız şu yöntemle ilgili yazımızı okuyabilirsiniz.
Yani M13 kümesi 25000/3,26 = 7.668 parsek uzaklıktadır. Şimdi elimizde daha
kullanışlı bir ölçü birimi olduğu için bunun katlarını da kullanmaya
başlayabiliriz: Tıpkı metre’yi “kilometre” ve “hektometre” şeklinde
kullanmamız gibi, parsek’i de “kiloparsek (bin parsek)” ve “megaparsek (milyon
parsek)” olarak katları şeklinde tanımlayabiliyoruz.
Yolculuklarımız için kullandığımız “zaman” birimi olan saat, gerçekte bizim
için mesafeyi ifade eder.
Böyle bir sistem kurduğumuzda, M13 yıldız kümesi 7,6 kiloparsek (kısaca; kpc)
uzaklıktadır. Bakın, gördüğünüz gibi bu yıldız kümesi burnumuzun dibinde
demiştim; sadece 7,6 kiloparsek. Galaksimizin dışına doğru çıktıkça rakam da
büyüyor. Örneğin en yakınımızdaki cüce galaksi Büyük Magellan Bulutu 58
kiloparsek uzaklıktadır. Andromeda Gökadası 778 kpc, Messier 101 Galaksisi 6.4
megaparsek (kısaca; mpc) uzaklıkta yer alır.
Parsek ölçü biriminin hesapları nasıl kolaylaştırdığını farketmiş olmalısınız.
Ama çoğunuz astronom olmadığınız için parsek bizim için bir anlam ifade
etmeyecek ve ışık yılı terimini kullanmaya devam edeceğiz.
Bunun haricinde, gökbilimciler “Güneş Sistemi” içinde ışık yılı terimini
kullanmak mümkün olmadığı için, rakamları küçültmek adına başka bir mesafe
birimi daha kullanırlar. “Astronomik Birim” denilen bu ölçü birimi, Dünya ile
Güneş arasındaki ortalama uzaklık olan 150 milyon km’yi (8 ışık dakikası) baz
alır. 1 Astronomik Birim (AB veya AU olarak yazılır), 150 milyon km’dir. Buna
göre, yaklaşık 800 milyon km uzaklıktaki Jüpiter 4.5 AB uzaklıktadır.
Güneş’ten 4.5 milyar km uzakta yer alan Neptün’ün uzaklığı ise 30 AB olur.
Belirttiğimiz gibi, Astronomik Birim, sadece Güneş Sistemi içindeki “görece
kısa” mesafeleri tanımlamak için kullanılır, daha uzak mesafeler için ışık
yılı ve parsek birimleri kullanılmaya devam eder.
O halde tekrarlayalım; ışık yılı bir zaman birimi değil, ölçü birimidir.
Mesafeyi anlatır; tıpkı İstanbul’dan Eskişehir’in otobüsle 5 saat uzaklıkta
olması gibi. Yolun 350 km olması sizi ilgilendirmez, siz otobüse bindiğinizde
5 saat sonra orada olacağınızı bilirsiniz.
Zafer Emecan
-------------------------------------------------------------------------
Işık Yılı Nedir?
Işık Yılı ve Astronomi Birimi Nedir?
Dünyamızı aydınlatan ve ısıtan Güneş, Dünya’dan çok daha büyüktür. Şöyle ki
Güneş’in çapı, Dünya’nın çapının 109 katıdır. Ancak bu kadar büyük olmasına
rağmen Güneş, Dünya’dan bakıldığında bize küçük bir daire gibi görünür. Bunun
sebebi de Güneş’in Dünya’dan 149,6 milyon km. uzakta olmasıdır.
Astronomi Birimi (AB): Güneş sistemindeki gezegenlerin Güneş’e
uzaklıklarını ifade etmekte kullanılan uzunluk ölçü birimine astronomi birimi
denir. 1 Astronomi Birimi, Güneş ve Dünya arasındaki mesafeye eşittir.
1 AB = Güneş-Dünya arasındaki mesafe
1 AB = 149.600.000 km
Güneş ve Dünya arasındaki büyük mesafeler gibi uzaydaki diğer gök cisimlerinin
aralarındaki mesafeler de çok büyük olduğu için kilometre ile ifade etmek
yetersiz kalır. Bunun yerine “ışık yılı” uzaklık brimi kullanılır.
Işık yılı: Işığın boşlukta 1 yılda aldığı uzaklığa ışık yılı denir.
Uzaydaki gök cisimlerinin arasındaki mesafeleri ifade etmekte kullanılır.
Not: Işık yılı, isminden dolayı zaman ölçü birimi gibi algılansa da bir
zaman ölçü birimi değil, uzunluk ölçü birimidir.
Güneş ile Güneş’e en yakın yıldız olan Proxima arasındaki uzaklık 4,2 ışık
yılıdır.
Işık yılı denildiğinde aklınıza zaman kavramı gelmesi gayet normal. Fakat bu
pek doğru sayılmaz.
Işık yılı, astronomide bir uzunluk birimi olarak kullanılır ve ışığın bir
yılda kat ettiği mesafe anlamına gelir.
Işık saniyede 300.000 kilometre yol kat eder. Yani bir ışık yılı yaklaşık
9.500.000.000.000 kilometredir. Bu sayılar sizce de çok fazla sıfır içermiyor
mu?
İstanbul ile Ankara 450 kilometredir ve bu mesafeyi tanımlarken kilometre
yeterli olabilir fakat bir örnekle açıklayacak olursak. Güneşten sonra bize en
yakın yıldız olan kırmızı cüce Proxima Centauri ile Dünya arasındaki mesafe
yaklaşık 40.000.000.000.000 kilometredir, yani 40’tan sonra 12 tane daha sıfır
var demektir.
Bu mesafeyi ışık yılıyla hesaplayacak olursak 4.24 ışık yılı yapar, gördünüz
mü söylemesi ne kadar da kolay.
Bu nedenle astronomlar gezegenlerin, yıldızların ve galaksilerin aralarındaki
uzaklıkları belirlemek için, bizim günlük hayatta kullandığımız mesafe ölçü
birimleri yerine, onları bu kalabalık sayılardan kurtaracak olan ışık yılı
kavramını tercih ederler.
Ayrıca astronomide ışık yılından daha büyük uzaklık birimi olan parsek daha
sık kullanılır. 1 parsek yaklaşık olarak 3.26 ışık yılına denk gelir.
Işık yılı ne Nedir? Bir ışık yılı kaç km eder?
Işık yılı, ışığın bir yılda boşlukta aldığı mesafedir. Işık hızı saniyede
ortalama 300.000 km dir. Dünya ve Ay arasındaki en büyük uzaklık 1.3 ışık
saniyesidir. Dünya ile Güneş arasındaki en büyük uzaklık 499 ışık saniyesidir
(8.3 ışık dakikası). Oort bulutu yaklaşık 2 ışık yılı çapındadır. Bize
Güneş’ten sonra en yakın yıldız olan Proxima Centauri, 4.2 ışık yılı
uzaklıktadır. Samanyolu galaksisinin çapı 100.000 ışık yılı kadardır.
Samanyolu’nun komşu galaksilerinden Andromeda, bize 2.4 – 2.7 milyon ışık yılı
uzaklıktadır.
Buna göre bir ışıkyılı:
24×365=8760×60=525600×60= 31.536.000 x300.000= 9.460.800.000.000 km.dir
Işık yılı nedir?
Işığın uzayda bir yılda aldığı yol. Yıldızlar arasındaki uzaklıklar çok büyük
olduğundan km ile ölçmek mümkün değildir. Gezegenler arasındaki uzaklıklar
yer-güneş mesafesi cinsinden ölçülür.
Bu mesafeye "astronomi birimi" denir. 1 Astronomi Birimi= 150.000.000 km’dir.
Astronomi birimi kısaltılmış olarak a.b. ile gösterilir. Yıldızlar arasındaki
uzaklıklar Güneş sistemindeki gezegenler arası uzaklıklardan çok büyüktür;
bunun için ışık yılı denen bir uzaklık ölçüsü kullanılır. Işığın saniyedeki
hızı 300.000 km/s dir. Buna göre ışığın 1 yılda aldığı yol;
365,242 x 24 x 3600 x 300.000= 9,467.10 12 km’dir. Yani 9467 milyar km’dir.
Yıldızlar arası uzaklığı ölçmede Parsek denilen bir uzaklık ölçüsü daha
kullanılır. Yıllık paralaksı 1 saniye olan bir yıldızın uzaklığına 1 parsek
denir. Paralaks, yıldızdaki bir gözlemcinin, yer yörüngesinin yarıçapını
gördüğü açıya denir.
1 parsek= 206265 a.b.= 3,26 ışık yılıdır.
1 parsek km olarak, 1ps= 206265 x 150.000.000= 30940 milyar km’dir.
Bazı uzaklıklar
Dünya ve Ay arasındaki en büyük uzaklık 1,5 ışık saniyesidir.
Dünya ile Güneş arasındaki ortalama uzaklık 8 ışık dakikasıdır.
Güneş sistemimizi kuşatan Oort bulutu yaklaşık 2 ışık yılı çapındadır.
Bize Güneş'ten sonra en yakın yıldız olan Proxima Centauri, 4,2 ışık yılı
uzaklıktadır.
Samanyolu galaksisinin çapı 100.000 ışık yılı kadardır.
Samanyolu'nun komşu galaksilerinden Andromeda, bize 2,3 milyon ışık yılı
uzaklıktadır.
Işık Hızı Nedir?
Einstein'in genel izafiyet teorisinin çıkarımlarından biri de evrende herhangi
bir cismin ulaşabileceği maksimum hızın ışık hızını aşamayacağıdır. Dünyanın
en hızlı süper sonik uçakları, hatta bunların yüzlerce kat hızlısı dahi ışık
hızını geçemezler. Işık hızı tüm hızların en son limitidir. Ortama bağlı
olarak ışık hızı değişim gösterir.
Boşlukta Işık Hızı
Işık bir ortamdan diğerine girdiğinde hızı değişir. Işığın bir ortamdaki
hızının yükselmesi veya düşmesinde en büyük rolü oynayan şey "kırılma indisi"'dir.
Bununla birlikte boşlukta ışık hızı maksimum seviyededir. Sadece ışık değil,
tüm görünen ve görünmeyen elektromanyetik dalgalar boşlukta ışık hızında yol
alırlar.
Boşluktaki ışık hızı 299.792.458 m/s 'dir. Liselerde bu kadar küsüratlı
verilmese de ışığın gerçek hızı bu değerdedir. Hesaplama kolaylığı açısından
standart şekilde verilir. En yaygın kullanım 3x108 m/s'dir. Bu değer saatte
670.616.629,38 metredir. Benzer şekilde kilometre cinsinden 1.079.252.848,8
km/sa 'dir.
Işık hızı c harfiyle temsil edilir. Modern fizikte Einstein E=mc2 formülüyle
ışık hızını ölümsüzleştirmiştir. Saniyede 300.000 km hız güneş sisteminde
yolculuk etmek için iyi bir mesafedir. Işık hızını anlamak ve ilginçliğini
daha iyi kavramak için şu örneği verebiliriz. Güneşin ışığının dünyaya
ulaşması 8,3 dakika sürer. En yakın yıldızdan ise 3 veya 4 senede dünyaya
ulaşır. Yıldızların ne kadar uzakta olduğunu siz düşünün.
Işık Hızı
Işığın boşlukta bir saniyede aldığı yola ışık hızı denir. Işık hızı 299.793
km/saniyedir. Yaklaşık değer olarak 300.000 km/saniye olarak kabul edilir.
Albert Einstein tarafından yapılan deneyde ışık hızı tam olarak hesaplanarak
fizik kanunlarına geçmişti. Işık yoğun bir ortama girdiğinde hızı ortam
yoğunluğuna göre azalır.
İlginç bir gelişme...
Amerikalı bilim adamlarının modern cihazlarla yaptıkları deneyler neticesinde
ışık hızının bilinen 299.793 km/saniyeden yaklaşık 30 kat daha hızlı olduğu
öne sürüldü. Fizik kanunlarını değiştirebilecek bu açıklamanın onay alması ve
yayınlanması bekleniyor.
Einstein ünlü İzafiyet Teorileri'nde (Genel ve Özel) zamanın maddeye bağlı
olduğunu onsuz bir anlam ifade etmeyeceğini açıkladı. Örneğin eğer ışık
hızında yakın bir hızda hareket eden bir roket içinde iseniz sizin için daha
yavaş geçecektir zaman... Zamanın izafiyeti makalesinde bu konu daha detaylı
işlendiği için burada es geçiyorum. Bu örneği belirtmemdeki sebep-ül esas
zamanın her şeyden bağımsız kendi halinde akıp giden bir olgu olmadığı aksine
tamamen maddeye ve mekana bağımlı olduğudur...
Bu noktada insanın aklına şöyle bir soru geliyor: "Zaman yavaşlatılabiliyor
ise durdurulamaz ve hatta geriye doğru hareket ettirilemez mi?"
Teorik olarak zamanın durdurulması mümkün. Eğer hızınızı ışık hızına
çıkarabilirseniz sizin için artık zaman işlemeyecektir.
Teorik formül relativistik zaman formülüdür. Formüldeki v cismin hızı, c ise
artık kundaktaki bebeğin dahi bildiği ışık hızı, tr relativistik zaman, t ise
durgun haldeki zamandır. Eğer cismin hızı c ye eşit olur ise kök içi 1-1=0
olur. t/0 ise matematiksel olarak tanımsızdır. Yani formül bize ışık hızında
zamanın tanımsız olacağını söylüyor. Diğer bir deyişle zaman mevhumu artık
ortadan kalkar o hıza ulaşıldığı zaman...
Ancak madde için ışık hızına ulaşmaktan söz edemeyiz. Madde hızı için üst
sınır ışık hızıdır.