"Dün akşam kızımın sorduğu soruyu cevaplamakta güçlük çektim. 'Dünya neden uzay boşluğunda savrulmuyor?' Diye sordu. Ben de 'çünkü güneş sistemindeki tüm diğer gezegenlerle birlikte güneşin çekim alanında ve onun yörüngesinde dönüyor' dedim. Pek ikna olmamış olacak ki; 'o zaman güneş neyin yörüngesinde? O niye kayıp gitmiyor' dedi. Ben de 'ben bir araştırıp sana döneceğim' dedim."
Pelin (Yaş: 6)
Cevap:
Evren içerisindeki tüm cisimler, "uzay-zaman dokusu" dediğimiz yapının içerisinde yer alırlar. Bunu, görseldeki gibi devasa bir çarşaf gibi düşünebilirsiniz. Her bir kütle, o çarşafın farklı noktalarını, kütleleriyle doğru orantılı olarak bükerler (gergin bir çarşafın üzerine bir dambıl ya da bovling topu koyduğunuzu düşünün, çarşaf aşağı doğru bükülecektir).
Gök cisimleri, var oluşları sırasında kendilerini meydana getiren diğer gök cisimlerinin patlamaları nedeniyle bir ilk hıza sahiptirler. Örneğin Güneş'i doğuran gaz bulutu (nebula) patladığında, Güneş belli bir ilk hızla hareket eden şekilde oluşmuştur. Benzer şekilde, Dünya da bu patlama sonucu oluştuğu için belli bir ilk hıza sahipti. Meteor çarpmaları gibi nedenlerle bu hızlar değişebilse de, uzay-zamanda sürtünme yok denecek kadar az olduğu için cisimler sahip oldukları o ilk hızı büyük oranda koruyarak hareketlerine sürekli devam ederler.
Peki nereye doğru? Gerili çarşafınızın ortasında bir bovling topu olduğunu düşünün. Bu kütle nedeniyle çarşaf aşağı doğru bükülmüştür. Bu, Güneş olsun. Dünya da, daha küçük ve hafif olan bir bilye olsun. O da aslında çarşafı kendince belli bir miktar büker; ancak bu büküm, bovling topununkinden çok ama çok daha küçüktür. Bu nedenle çarşafın büküldüğünü pek görmezsiniz bile! Ancak çok dikkatli bakarsanız, o bilyenin de çarşafı büktüğünü görebilirsiniz. Dünya da kendince bir büküm gücüne sahip olduğu için Ay, Dünya'nın etrafında döner. Elbette, benzer şekilde Ay da uzay-zaman dokusunu büker; ancak bu büküm miktarı Dünya'nınkinden ve Güneş'inkinden çok daha azdır. Bu bükülme miktarı, cisimlerin kütlesine bağlı olarak değişir.
Şimdi... Dünya bilyesi, o bükük çarşaf içerisinde hareket etmeye çalışsın. Nereye gidebilecektir? Dümdüz gitmeye çalışacak olursa, dışarıdan ek bir kuvvet uygulamadığınız takdirde bükük çarşaf nedeniyle mecburen o ortadaki büyük cismin etrafında hareket edebilecektir. Çünkü çarşaf o büyük kütle nedeniyle içe doğru bükülmüştür! İşte büyük bir cismin etrafında dönen daha küçük cisimlerin takip ettikleri yola "yörünge" adını veririz. Küçük bilyeyi sabit bir kuvvetle itecek olursanız, bovling topu etrafında bir yörüngeye girdiğini görürsünüz. Dünya da, bu şekilde Güneş'in yörüngesindedir. Yörünge hareketi, büyük gök cisimlerinin büktüğü uzay zaman düzlemi içerisinde hareket eden daha küçük gök cisimlerinin yaptıkları eliptik (veya dairesel) hareketlerdir.
evrimagaci.org/dosyalar/icerikler/16529414_2000px-lagrangepoint.png" />
Peki neden savrulmuyor? Aslında Dünya'nın ilk hızı yeterince yüksek olsaydı, o bükük çarşafın bükülmüş kısmına yakalanmadan "Piiiuuuvvv" diye dışarı giperirdi. Ki Güneş Sistemi oluşurken bazı gök cisimleri muhtemelen çok hızlı oldukları için Güneş'in çekiminden (daha doğrusu uzay-zamanı bükümünden) kurtulmayı başardılar. Ancak şu anda yörüngede olan gök cisimleri, bunu başarabilecek ilk hıza sahip değillerdi. Bu nedenle bu cisimler halen Güneş'in etrafındalar. Dikkat edebileceğiniz gibi, sorunun nasıl sorulduğu da önemlidir. Dünya, Güneş etrafında kalan gök cisimlerinden biri olduğu için biz şu anda onun üzerinde evrimleşebilmiş canlılarız ve bu soruları soruyoruz. Ancak Dünya, yapısı gereği özel bir gök cismi değil. Dünya'ya benzer belki onlarca gök cismi, yüksek ilk hızları nedeniyle Güneş yörüngesinde kalamadı ve uzay boşluğuna savruldu. Bunlar, dengeli yapıda kalamadıkları için muhtemelen üzerlerinde hiçbir zaman hayat oluşmayacak ve bu soruları soran canlılar evrimleşemeyecek.
Peki neden o çarşafın büküldüğü merkeze (yani Güneş'e) düşüp hareketlerini sonlandırmıyorlar? Evet, ortasında büyük bir bovling topu bulunan gergin bir çarşafın etrafına bir bilye gönderirseniz, bilye yörüngede 1-2 tur attıktan sonra ortadaki bovling topuna çarpıp duracaktır. Çünkü çarşaf üzerinde hareket eden bilyelerde çok büyük sürtünme kuvveti var. Sürtünme kuvveti bilyelerin hareketinin aksi yönünde etki ettiği için, onları hızla yavaşlatır. Yavaşlayan bilyeler de, yörüngesinde döndükleri merkeze çakılıp kalırlar. Ancak uzayda ise sürtünme kuvveti yoktur (veya ihmal edilebilecek kadar düşüktür). Cisimlerin ilk hızı, Güneş'in çekiminden kurtulmak için yeterli olmasa da, milyarlarca yıl boyunca etrafında dönecek kadar fazladır. Sürtünme olsaydı, tabii ki merkeze düşer ve dururlardı (Güneş onları yutardı). Ancak sürtünme olmadığı ve yeterince hızlı oldukları için Güneş'ten uzaklaşamadan ama ona pek yaklaşmadan da dönüp duruyorlar.
Fakat bir açıdan bakacak olursak soru oldukça yerinde... Aslında Güneş'in sonsuz bir ömrü olsaydı (yani 4.5 milyar yıl kadar sonra patlayacak olmasaydı), üzerine etki eden kuvvetlere bağlı olarak bazı gezegenler trilyonlarca yıl sonra Güneş'e çakılabilirlerdi. Bunu belirleyen şeyler cisimlerin ilk hızı, yörüngedeki gök cismi (örneğin Dünya) ile merkezdeki gök cismi (örneğin Güneş) arasındaki mesafe gibi fiziksel parametrelerdir. Dünya'nın Güneş'e yaklaşıp uzaklaşması ile ilgili çalışmalar oldukça karmaşık ve kapsamlıdır. Ancak Güneş'in kendi etrafındaki dönüşü her 100 yılda 3 milisaniye yavaşladığı için, Dünya'nın aşırı yavaş bir şekilde Güneş'ten uzaklaştığı düşünülmektedir.
Güneş neyin etrafında dönüyor? Samanyolu Galaksisi içerisindeki yüz milyar civarındaki yıldız gibi, galaksinin merkezinde bulunan bir karadeliğin etrafında. Karadelikler öylesine büyük kütleli cisimlerdir ki, uzay-zaman çarşafını "bükmek" bir yana dursun, adeta "yırtar geçerler" (aslında yırtmazlar; daha doğrusu yırtıp yırtmadıklarından tam emin değiliz şu anda). Bu nedenle çarşafı öylesine bükerler ki, sayısız büyük gök cismi onların etrafında dönebilir. Yine, Güneş ilk hızı nedeniyle ve sürtünme olmaması dolayısıyla o karadelikten pek uzaklaşmaz ve yakınlaşmaz. Aslında, az önce sözünü ettiğimiz gibi, hem Dünya'nın, hem Güneş'in etraflarında döndükleri cisme olan uzaklığı yavaş yavaş değişmektedir; ancak bu çok önemli değil şu etapta... Bilinmesi gereken tek şey, Evren'de her şeyin bir şeyler etrafında döndüğüdür. Tabii ki bazı gök cisimleri "başıboş" bir şekilde uzayda geziniyor olabilirler; ancak çoğu zaman bu cisimler de nihayetinde bir gök cisminin yörüngesine girer ve bu yörüngede kalırlar.
Kaynak: New Scientist