Fen Bilimlerine Ait Önemli Kavramlar Hakkında Bilgiler

[@Redwine]

Fen Bilimlerine Ait Önemli Kavramlar Hakkında Bilgiler




Süpernova

Yıldızların çoğu, nükleer füzyonla tüm enerjilerini tüketerek yavaşça sönerler. Sonra da %99’u beyaz cüce olarak adlandırılan donuk gök cisimlerine dönüşür. Ama bir yıldız yeteri kadar büyük ve sıcaksa, uygun şartlar altında patlayabilir. Bu patlama süpernova olarak adlandırılır.

Bir yıldız patlamadan önce, elementleri birleştirerek enerji üretir. Şiddetli çekim gücü, oksijen, silikon, fosfor ve kalsiyum oluşmasına neden olur. Kozmik bir çıkmaz sokağa, yani demire ulaşılana dek ağır elementler oluşmaya devam eder. Demirin daha ağır elementlerle birleştirilmesi enerji üretmez, gerektirir. Yıldızın yakacak bir şeyi yoktur, bu nedenle demir çekirdek kendi çekim gücünün kuvvetiyle içe doğru çökmeye devam eder. Çoğu devasa yıldız içe doğru çökerek kara deliğe dönüşür. Ama güneşten beş ile sekiz kat daha büyük olan küçük yıldızlar sadece patlar.

Bir süpernovanın gerçekleşmesi on beş saniyeden daha az zaman alır. Patlama o kadar parlaktır ki, tek bir yıldızın yarattığı süpernova aylarca tüm galaksiyi aydınlatabilir. Hatta cıva, altın ve gümüş gibi daha ağır elementlerin oluşmasına yetecek kadar ısı yayar. Büyük Patlama kuramına göre, süpernovalar sayesinde yeryüzünde yaşam vardır. Bu kuram, oksijenden daha ağır tüm elementlerin geçmişte yaşanmış devasa yıldızların patlamalarıyla oluştuğunu öne sürer.

• 1006 yılında aşırı parlak bir süpernova, Mısır, Irak, İtalya, İsviçre, Çin, Japonya ve muhtemelen Fransa ile Suriye’de gözlemlendi.

• İtalyan astronom Galileo Galilei (1564 – 1642) Aristoteles’in evrenin asla değişmediği yönündeki kuramını çürütmek için 1604’te bir süpernovayı delil olarak kullanmıştır.

• Uranyum gibi radyoaktif elementler süpernovalarla oluşur.

Statik Elektrik

Neden saçınız tarandıktan sonra dikleşir? Neden kışın ceketinizi giydikten sonra kapı kolları elinizi çarpar? Cevap, statik elektriktir.Tüm maddeler atomlardan oluşur. Her bir atom da nötron, proton ve elektrondan meydana gelir. Protonlar pozitif yüklü, elektronlar negatif yüklü, nötronlar ise yüksüzdür. Protonlar ve nötronlar atomun çekirdek olarak adlandırılan merkezinde çok sıkı bir şekilde birbirine bağlıdır. Elektronlar ise güneşin etrafında dönen gezegenler gibi onların çevresinde döner. Proton sayısı kadar elektron olduğunda atomun herhangi bir yükü yoktur. Ama bazen elektronlar diğer atomlara sürtünürler. Elektron yüklenen atomlar negatif olur, elektron kaybeden atomlar pozitif yüklü olur. Zıt yüklü atomlar birbirine veya nötr bir nesneye doğru çekilir. Aynı yüklü atomlarsa birbirlerini iter. İşte bu nedenle saçlarınız havaya kalkar. Saçınızdaki elektronlar tarağınızın üzerinde sürtünürler. Saçınız pozitif yük kazanır. Pozitif yüklü saç telleri, diğer tellerden mümkün olduğu kadar uzağa hareket etmek ister, bu yüzden saçlarınız dikleşir.

Metal gibi bazı maddeler elektronları yakalar ve üzerlerinde serbestçe dolaşmasına izin verir. Bunlar iletken maddelerdir. Plastik ve kumaş gibi diğer bazı maddelerse daha serttir ve elektronların hareket etmesine izin vermez. Bunlar ise yalıtkan maddelerdir. Kışın ceketinizi giydiğinizde ceketinizdeki elektronlar üzerinize geçer. Negatif yüklü olursunuz. Metal bir kapı koluna dokunduğunuzda, elektronlar elinizden zıplayarak iyi bir iletken olan metal topuza geçer. Bu, kıvılcım yaratarak havayı ısıtır. Bu durum kışın hava kuru olduğu için daha ziyade kış mevsiminde görülür. Havadaki nem (su iyi bir iletkendir) elektronları söndürerek soğurur.

• Şimşek büyük ölçekte statik elektriktir. Bir fırtına sırasında, elektronların hareketi bulutların tepesinde pozitif yük ve aşağısında negatif yük oluşturur. Genellikle elektronlar yükü dengelemek için bir buluttan diğerine zıplar, ama bazen nötr yüklü toprağa zıpladıkları da olur.

• Benjamin Franklin, ünlü uçurtma deneyinde şimşeğin statik elektrik olduğunu keşfetmiştir ve aynı zamanda paratoneri icat etmiştir.

Güneş Lekeleri ve Güneş Parlamaları

Güneşin değişken yüzeyi, 6000 santigrat derecede tüm güneş sistemini ısıtarak yanar. Bu, yeryüzündeki sıcak bir günden 180 kat daha sıcaktır. Ama güneşin yüzeyinin bazı kısımları diğerlerinden serindir. Kabaca bizim gezegenimizin boyutunda olan güneş lekeleri koyu renkte görünürler, çünkü çevreleyen yüzeyden 2000 derece daha soğukturlar. Güneşin parlayarak yanan iç çekirdeğinden yayılan ısıyı baskı altında tutan yoğun manyetik alanlara sahiptirler.

Genelde güneş lekeleri, her biri zıt bir manyetik yüke sahip olan çiftler halinde görünürler. Zıt olarak yüklenen güneş lekeleri arasındaki bölgeler, bir milyar megaton TNT kadar çok enerji salan güneşin yüzeyindeki patlamalar, güneş parlamaları için hazırdır. Güneş parlamaları, jeomanyetik fırtınalara sebep olan x-ışınları ve manyetik radyasyon ile yeryüzünü bombardımana tutar. Kuzey ve güney ışıklarını yoğunlaştırır, elektrik şebekelerini bozar ve radyo ileticilerini karıştırır.

Son olarak Eylül 2017’de, güneşte iki leke grubunun birleşmesi sonucu, son 12 yılın en güçlü iki patlaması meydana geldi. Güçlü radyasyon patlamaları olarak tanımlanan güneş patlamaları, on bir yıllık döngüyle güçlenir ve zayıflar.

Güneş lekeleri, aynı zamanda yeryüzündeki sıcaklığı etkileyebilir. Maksimum güneş lekesi faaliyeti, ultraviyole radyasyondaki büyük bir artışı da içine alan, güneşten salınan enerjide küçük bir artışla ilişkilendirilir. Küresel ısınmayla örtüşür şekilde, son altmış yılda güneş lekesi faaliyetinde büyük bir artış var. Batı Avrupa’da 1600’lerin ortasından 1700’lerin başlarına kadar süren, ciddi soğuklar ve uzun kışlar nedeniyle Küçük Buz Çağı denen dönem, güneş lekesi faaliyetindeki bir düşüş dönemiyle çakışır.

• İtalyan astronom Galileo Galilei (1564 – 1642), Güneş’in dönme devrini izlemek için güneş lekelerini kullandı. Çoğunlukla gazdan oluştuğu için, Güneş’in farklı tarafları farklı hızlarla döner. Ekvator, kabaca yirmi beş günde kendi etrafında dönerken kutuplar otuz beş günde dönerler.

• Çinli astronomlar güneş lekelerini ilk kez M.S 30 yılında gözlemledi.

Sera Etkisi

Sera etkisi ifadesi, farklı iki bilimsel olguyu tanımlamak için kullanılabilir. İlki, atmosferin ısının uzaya dönmesini engellemesine olanak tanıyan tamamıyla doğal bir süreçtir. Bu, yeryüzündeki ortalama yüzey sıcaklığının 15.5 santigrat gibi elverişli bir derecede kalmasını sağlayan mekanizmadır.

Güneş enerjisi gezegenin yüzeyine eriştiğinde bir kısmı emilir ve yeri ısıtır, bir kısmı ise uzaya geri yansır. Topluca sera gazları olarak bilinen atmosferdeki su buharı, karbondioksit, metan ve diğer gazlar, yansıyan enerjinin bir kısmını seralardaki cam panellerin yaptığı gibi içeride tutar. Sera etkisi olmasaydı, yeryüzü o kadar soğuk olurdu ki üzerinde yaşam mümkün olmazdı.

Günümüzde, sera etkisi ifadesi sera gazlarında küresel ısınmaya neden olan artış için kullanılıyor. Gezegenimizde, sera gazı oranları, güvenilir sera gazı ölçümlerinin 32 yıl önce başlamasından itibaren her yıl giderek artıyor.

Sanayi devriminden bu yana gerçekleşen karbondioksit (CO2) ve diğer sera gazı atıklarının atmosferde yoğunlaşması nedeniyle gezegenimizin yüzey ısısının ortalama 1.5 ile 2.2 derece arasında artış göstermiş olduğu tahmin edilmekte. Uluslararası İklim Değişikliği Paneli (IPCC) ve Dünya Yabani Yaşam Vakfı (WWF) tarafından yapılan araştırmalarda gezegenimizin yüzey ısısının yüzyıl sonuna kadar en fazla 2 derece artış göstermesine dayanılabileceği ve önlem alınmazsa gezegenimizin iklim deseninin kalıcı olarak değişime uğrayacağı bilimsel olarak kanıtlanmış durumda.

Dünya Meteoroloji Kurumu (WMO) her yıl yayınladığı bildirisinde, dünyada küresel sıcaklığın artacağı, daha şiddetli hava olaylarıyla karşılaşılacağı ve deniz seviyesinin yükseleceği uyarısında bulundu. Uzmanlara göre, iklim değişikliği, sıcak hava dalgaları, seller, buzların erimesi, okyanusların asitlenmesi ve su seviyesinin artışı şeklinde görülecek.

• Sera etkisi Joseph Fourier tarafından 1824 yılında keşfedilmiştir.

• Venüs’ün karbondioksit yüklü atmosferi aşırı bir sera etkisi yaratır ve Venüs’ün yüzeyini, kurşunu eritecek kadar ısınmasına yol açan bir sıcaklık artışı döngüsüne sokar. Mars’ın ise atmosferi neredeyse yoktur ve bu yüzden sera etkisine de maruz kalmaz. Fazlasıyla soğuk oluşunun sebebi de kısmen budur.

Yerçekimi

Yerçekimi, evrenin büyük bir gizemidir. Yerçekiminin arkasındaki mesele, evrendeki her kütlenin başka kütlelerin üzerine çekilmesi ve bu çekim gücünün mesafeden etkilenmesidir. Kütle büyüdükçe çekim de büyür. Mesafe arttıkça, çekim azalır.

Günlük konuşmada, kütle ve ağırlık birbiri yerine kullanılır, ama bu ikisi aslında oldukça farklıdır. Kütle, bir cisimdeki madde miktarını ölçer. Bir yastık ve bir kağıt tutucu, farklı boyutlarda olmalarına rağmen aynı kütleye sahip olabilir. Kağıt tutucu yastıktan daha yoğundur, kağıt tutucunun içindeki madde, daha sıkı bir şekilde paketlidir.

Ağırlık, yerçekimsel bir alanda bir cisme uygulanan kuvveti ölçer. Kütle, konuma bağlı olarak değişmez, ama ağırlık çevreye bağlı olarak değişebilir. Yeryüzünün yüzeyindeki bir kütle, her saniye karede 9.8 metre gezegen çekimini yaşar. Aynı kütle ayın yüzeyine götürülse, cisimler daha hafif tartılır, çünkü ay, yeryüzünden daha hafiftir. Ayda altıda bir oranında yerçekimi vardır. Bu nedenle, cisim en fazla altıda biri ağırlığındadır. Başka bir deyişle, 68 kilogram ağırlığında bir kişi ayda 11.3 kilogram ağırlığında gelir.

Bedenlerimiz, yeryüzünden yerçekimi kuvveti altında var olmak üzere tasarlanmıştır. Astronotlar, uzayda ağırlıksızlığı, mikro-yerçekimi desek daha doğru olur, deneyimlediklerinde, bulantı, baş dönmesi, baş ağrısı, iştah kaybı ve kan toplanması gibi rahatsızlıklar yaşarlar. Buna uzay tutması denir. Normalde bacaklardaki kan, kalbe doğru yukarı çıkmak için yerçekimine karşı direnmelidir. Mikro-yerçekiminde kan hiçbir direnç olmadığından beyninize doğru hızla çıkar. Bu durum, sanki uzun bir süre bacaklarınızın yukarıdan aşağıya sallandırılması gibidir.

• Sir Isaac Newton (1642 – 1727) 1687’de yerçekiminin ilk matematiksel formülünü yazdı.

• Newton’un bir ağaçtan elmanın düştüğünü gördükten sonra yerçekimini kavradığına dair anlatılan hikaye doğru değildir.

Elektromanyetik Tayf

Elektromanyetik tayf, evrendeki elektromanyetik radyasyonun toplam aralığını tarif eder. Elektromanyetik radyasyon basit olarak ışık için kullanılan diğer bir ifadedir. Tüm ışık, uzay boşluğunda dalgalar halinde hareket eden minik kütlesiz enerji paketleri olan fotonlardan oluşur. Fotonlar, her zaman aynı hızla, saniyede 299.792.458 metre yol alır. Ama dalga boylarının bazıları, diğerlerinden daha uzundur. Eğer bir foton, kısa bir dalga boyundaysa ve daha sık titreşiyorsa, yüksek enerjisi vardır. Bu şekilde bir foton, bir topu yakalamak için sahada koşan bir futbol oyuncusu gibidir. Ne olursa olsun, topu yakalamak için zamanında son bölgede olmak zorundadır. Tam olarak düz bir hatta koşabilirse, oraya göreceli az bir enerji ile varabilir. Ama çok fazla zikzak çizerse, daha çok enerji harcar.

Radyo dalgaları, ışığın uzun dalga boyunda, düşük frekanslı ve düşük enerji formlarıdır. Dalga boyları yaklaşık 1’den 100 metreye kadar değişir. Çok düşük enerjili olduklarından, ancak nadiren herhangi bir madde ile gözle görülür bir etkileşime girerler.

Görünür ışık, radyo dalgalarından daha kısa dalga boyuna ve daha yüksek frekansa sahiptir. Görünür ışık, elektromanyetik tayfın küçük bir dilimidir, ama güneş ve yıldızların radyasyonların çoğunu çıkarması bu aralıktadır. Gözlerimizin ışığın bu aralığına hassas bir şekilde ayarlı iki anten gibi olmaları muhtemelen tesadüf değildir.

Gökkuşağının renkleri (kırmızı, turuncu, sarı, yeşil, mavi, çivit mavisi ve mor) ışığın bu küçük tayfındadır. Ultraviyole ışık, elektromanyetik tayf üzerinde doğrudan mordan sonra gelir. Görünür ışıktan daha yüksek enerji ve daha yüksek frekanslı ultraviyole ışık, uzun süren maruz kalma durumunda gözlere ve cilde zarar verebilir.

• Gama ışınları, ışığın en enerjik formlarıdır. Radyoaktif bir sürecin parçası olarak bir atomun çekirdeğinden salınırlar. Teoride, sınırsız bir kısa dalga boyuna sahip olabilirler.

• Elektromanyetik tayf üzerinde radyo dalgaları ile görünür ışığın arasına düşen mikrodalga radyasyon, yiyecekleri ısıtmanın yanı sıra kablosuz internet ağları için kullanılır.

• Ses de dalgalar halinde yol almasına rağmen, havasız boşlukta yol alamadığından dolayı ışıktan ayrılır. Uzayda bu yüzden ses yoktur.

• Yeryüzünün yüzeyindeki çoğu madde, ultraviyole ışığı emer, ama kar onu yansıtır. Bu, kar körlüğüne neden olan şeydir.