Dünyanın Şekli İle İlgili Eski Görüşler
Yer Bilimleriâ??nin tarihçesine dönüp baktığımızda, insanoğlunun yerküreyi bilimsel anlamda modelleyip ifade etme ve ekonomik yarar sağlama çabası içerisinde olduğunu görürüz.. Tarih boyunca matematik, fizik ve kimya bilginlerinin devrim niteliğindeki bulguları, diğer pek çok alanda olduğu gibi yer bilimlerinde de önemli ilerlemelerin kaydedilmesine, yerin fiziğine yönelik yeni kavram ve görüşlerin ortaya çıkıp olgunlaşmasına yol vermiştir. Bu amaçla yer içinin anlaşılmasına yönelik, tarihte devrim niteliğinde olan önemli bilimsel araştırmların gelişimini kronolojik olarak ifade etmeye çalıştık.
Yerküremizin bilimsel olarak anlaşılmasına ilişkin ilk görüşler, M.Ö.VI. yüzyılda başını ünlü matematikçi Pisagorâ??un çektiği bir gurup bilim adamı tarafından ortaya atılmaya başlanmıştır. Esasen Egeâ??nin Samos Adası yerlisi olan Pisagor, ne yazık ki İtalyaâ??nın güneyinde ki bir Yunan Kolonisiâ??ne sürgüne gönderilmiştir. Pisagor dünyanın yuvarlak olduğunu savunuyordu, çünkü ay tutulması esnasında dünyanın ay üzerinde dairesel bir gölge oluşturduğunu gözlemlemişti. M.Ö. III. yüzyılda İskenderiyeâ??deki kütüphanenin ikinci müdürü olan Eratosthenes, yaz mevsimi ortalarındaki bir gün dünyanın çapını hesaplamıştır. Bu hesaplamayı gün ortasında güneş ışığının İskenderiyeâ??ye geliş açısı ile, Aswanâ??in 750 km güneyi, yani Yengeç Dönencesiâ??nin bulunduğu yerdeki güneş ışığının geliş açısı arasındaki farktan, dünyanın yuvarlak olduğu ön kabulüyle hesaplamıştır. Daha sonraki dönemde ise Rönesans sonrasına kadar Yerküreâ??nin şekli ve özellikleriyle ilgili küçük ilerlemeler kaydedilmiştir.
XVI. yüzyılda İngiliz Donanmasıâ??nın yükselişi ve Amerika kıtasının keşfi gibi olaylar açık okyanuslarda konum belirleme konusunda büyük gelişmelere esin kaynağı olmuştur. 1576 yılında Londraâ??da denizcilik malzemeleri satan Robert Norman mıknatısın iğnesinin, yatayla olan eğim açısını dikkatlice ölçmüştür. Aynı gözlemi 1580 yılında emekli Deniz Komutanı William Borough (1536-1599) daha da hassas biçimde yapmıştır. Mağnetizma konusunda ki aynı merak, Kraliçe Elizabethâ??in doktoru olan William Gilbertâ??i (1540-1603) cesaretlendirmiştir. William Gilbert, Yerâ??in mağnetik alanının mıknatıstaşından (magnetit) yapılmış bir küre etrafına konan magnetik iğnelerle modelini oluşturmuştur. Sonrasında Norman ve Broughâ??un ölçümleri 1622 ve 1635 yıllarında tekrarlanınca görülmüştür ki Londraâ??daki mağnetik eğim açısı 50 yıl içersinde 7 dereceden fazla değişmiştir. Bu jeomağnetik alanın dinamik bir yapıda olduğunu gösteren dikkate değer bir gözlem olmuştur.
Boylamın belirlenebilmesi için ise zamanın kesin olarak ölçülebilmesi gerekiyordu. 1670 yılında Fransız â??Académie Royale Des Scıencesâ?? (Kraliyet Bilim Akademisi),Jean Richer (1630-1696) adında bir gölbilimciye maddi olanak sağlayarak, Fransız Guyanasıâ??ndaki idari bölge merkezi olarak bilinen Cayenneâ??e göndermiştir. Burada Richer, Parisâ??e göre ayarlanmış bir sarkaçlı saatin, günde 148 saniye geri kaldığını fark etmiştir. 1687 yılında Sir Isaac Newton ünlü yapıtı â??Principiaâ?? sını (Doğa Yasalarının Matematiksel İlkeleri) ortaya koymuştıur. Bu â??İlkelerâ? adlı yapıtında; Yerküreâ??yi tutan kuvvetin gravite kuvveti olduğu ve merkezkaç kuvvetinin bir sonucu olarak, dünyanın çapının ekvatorda, kutuplardakinden 1/229 kat daha fazla olması gerektiğini belirtmiştir. Newton ve Richerâ??in gözlemleri sonucu; ikisi de gravitenin ekvatorda azaldığı görüşünde birleşmişlerdir.
Daha sonra Fransız jeodezik araştırma grubunun Akdeniz kıyılarından, Manş Denizi Adalarının kıyılarına kadar olan araştırması, 1718 yılında araştırma başkanı Jacques Cassini (1677-1756)â??nin açıklamasıyla tamamlanmıştır. Araştırma sonucunda Cassini, Newtonâ??un tahminlerinin aksine dünyanın şeklinin yumurta gibi (elipsoid) olduğunu açıklamıştır.1735 yılında ise üç Fransız matematikçi Pierre Louis Moreau de Maupertuis (1698 -1759), Pierre Bouguer (1698 â?? 1758) ve Alexis-Claude Clairaut (1713 â??1765) kendilerine Kraliyet Bilim Akademisi (Lâ?? Académie Royal Des Sciences) tarafından maddi olanak sağlanarak, Peru ve Laplandâ??daki enlemlerin derecelerini araştırmak ve karşılaştırmak ve de Yerâ??in esas şeklini bulabilmek için yola çıkmışlardır. Laplandâ??deki araştırma 14 ay içinde tamamlanırken Peruâ??daki araştırma tam 9 yıl sürmüştür. Araştırmanın sonucu, Newtonâ??un dediklerini doğrulamıştır yani Yerküremizin kutuplardan basık olduğu kabul edilmiştir. Maupertuis, Bouger ve Clairaut, çalışmaları sırasında Yerâ??in çekim kuvveti konusunda uzmanlaşmışlardır. Clairaut gravitenin enlemle değişimi arasındaki ilişkiyi saptamış ve Bouguerâ??dePeruâ??da ki araştırmasında yüzeye yakın kayaçlarının yoğunluğunun gravite ve yükseklik üzerindeki etkisini keşfetmiştir.
1744 yılında İngiliz astronot Royal Nevil Maskelyne (1732 â??1811) iki nokta arsındaki en kısa mesafeyi, gökyüzündeki sabit yıldızları referans alarak ölçmüştür. İskoçyaâ??da izole edilmiş Schiehallion dağının her iki yanında konumlanmış iki çekül doğrultusunda düşeyden uzaklığı ölçmüştür. Bunların bağıl garvitasyonel çekiminden dolayı, Maskelyne Yerâ??in ortalama yoğunluğunun, ölçüm yaptığı dağın ortalama yoğunluğunun iki katı olduğunu söylemiştir. Daha duyarlı bir belirleme, ağırlıkları bilinen iki kütle arasındaki çekimin hassas olarak ölçülmesinden yola çıkarak Newtonâ??un â??yerçekimi sabitiâ??ni ölçen Henry Cavendish (1731-1810) tarafından XVIII. yüzyılın sonlarında yapmıştır. Cavendish, Yerâ??in ortalama yoğunluğunun, suyunkini 5,48 katı olduğunu ve bu değerin yeryüzünde bulunan kayaçların ortalama yoğunluğunun neredeyse iki katı olduğunu bulmuştur.
Kaşif, iklim bilimci, coğrafyacı ve hatta jeofizikçi Baron Friedrich Von Humboldt (1769-1859)â??un kişisel girişimleri sonucu, 1830â??lu yıllarda Magnetik Gözlemevleri dünyanın belirli yerlerinde kurulmuştur. Büyük matematikçi Karl Ferdinand Gauss (1777-1855), 1807-1855 yıllları arasında Göttingen Üniversitesi Rasathanesi müdürü olmuş ve bir yüzyıldan fazla kullanılan çok duyarlı bir magnetometre icat etmiştir. Gauss ayrıca, 1836â??dan 1841â??e kadar tüm Avrupaâ??da rasgele magnetik gözlemlerin koordine edildiği Magnetik Araştırma Derneğiâ??nide (Magnetischer Verein) kurmuştur. 1835â??de Gauss, yer magnetik alanının dipolden türemeyen küçük bir alana sahip olduğunu keşfetmiştir.
XVIII. yüzyıl sonlarında buhar gücüyle çalışan pompaların kullanılması, madenlerde kazı yapılırken daha derine inme imkanı sağlamıştır. Sonuç olarak yerin içine inildikçe sıcaklığın arttığını ölçebilme imkanı sağlamıştır (1800â??lerin ilk yılları 500 m yer içi derinliğene inilmiştir). 1797 yılında İskoçyaâ??da James Hall (1761- 1832) kayaç eriyiklerini yüksek ısıda eritip, birleştirip ,kristalize ederek deneyler yapmaya başlamıştır. 1830 yılında madenlerde ölçülen ekstrapole edilmiş sıcaklık artışı en az 80 km derinlikteki bilinen kayaçların erime eğrileri ile örtüşür. Ergimiş bir kaya rezervuarı üzerindeki ince katı bir yerkabuğu modelini içeren bir Yerküre kavramı tartışılmıştır.Bunlar, 1838 yılında Cambridgeâ??de matematikçi olan William Hopkinsâ??in açıklamalarıyla son bulmuştur.Hopkins yer gel-gitlerinin olmadığını(Earth tides) ve dünya eksenininde, güneş ve ayın etkisi ile meydana gelen yerin eksenindeki yönlenme kaymalarının olduğunu ve dünyanın en az 1600 km derinliğe kadar katı olması gerektiğini ortaya koymuştur.
Yerâ??in içiyle ilgili en büyük ve önemli buluş XIX. yüzyılın sonlarında â??sismografâ??ın keşfiyle meydana gelmiştir. Sismograf bir deprem sonucu oluşan yer hareketini sürekli olarak kaydeden bir düzenektir. Sismograf ile uzaktaki depremlerin titreşimlerini ilk olarak İngiliz fizikçi James Ewing (1856 â??1935) Tokyoâ??da çalışırken 1880 yılında kaydetmiştir. 1889 yılında Japonyaâ??da meydana gelen deprem, kazayla Almanyaâ??daki çok hassas bir gravimetre tarafından kaydedilmiş ve bu da deprem dalgalarını tüm dünyayı dolaştığını kanıtlamıştır. 1895 yılında İngiliz John Milne (1850-1913) onbeş yıl sonra Japonyaâ??da depremler üzerine çalıştıktan sonra, dünya çapında bir sismik network kurmak için İngitereâ??ye dönmüştür. Milne kayıtlarını, İtalyan sismik istasyonlarıyla işbirliği içersinde tutarken, Hindistan Jeoloji Kurumu eski başkanı Richard Dixon Oldham (1858- 1936) bu kayıtlardan yararlanarak 1906 yılında dünyanın tam zıt tarafında meydana gelen ikincil â??transverse (shear) dalgalarınınâ?Yerâ??in çekirdeğinden geçerken yavaşladığını açıklamıştır. Oldham ayrıca bağıl hızlar ve bundan dolayı yerin dışı kabuğunun yoğunluklarına dayanarak yerkabuğunun dünyaya kıyasla çok çok küçük kalınlıkta olacağını söylemiştir.
Yerküreâ??ye ait metalik bir çekirdeğin varlığı Gezegenimizin yoğunluğunu oldukça büyük hesaplayan Cavendishâ??den bu yana, bir yüzyıdan daha fazla bir zamandan beri söylenmektedir. Alman jeofizikçi Emil Wiechert (1861-1928) meteoritlerin birleşimini ve metoritlerdeki elementlerin dağılımını göz önüne alarak, demir-nikel karışımı bir yer çekirdeğin varlığını ileri sürmüştür. Daha sonra 1909 yılında Oldman tarafından yanlış olarak kestirilen çekirdeğin çapı, Wiechertâ??in bir öğrencisi olan Beno Gutenberg (1889-1960) tarafından, uzak depremlerin hakkında detaylı incelenmsiyle, 7000 km olarak bulunmuştur. Aynı yıl Yugoslav jeofizikçi Andrij Mohorovicic (1857-1936) yerel deprem kayıtlarını kullanarak, Oldhamâ??ın tahmin ettiği yoğunlukları biri diğerinden farklı olan kabuk ve manto tabakaları arasındaki süreksizliği açıkladı. Daha sonra da bu süreksizliğe â??Moho süreksizliğiâ? denmiştir. 1926 yılında İngiliz matematiksel jeofizikçi Harold Jeffreys (1891-1989) çekirdeğin tamamen, enine dalgalar (S) için geçirmez olduğunu ve S dalgalarının sıvı otamda yaılmamasından dolayı da yerin çekirdeğini oluşturan metalin sıvı halde bulunduğunu kanıtlamıştır. Bu görüşten on yıl sonra Danimarkaâ??lı jeofizkiçi Inge Lehmann batı Pasifik depremlerinin titreşimlerini, Avrupaâ??da kaydedip çekirdeğin içinde/kalbinde kendinden daha yoğun bir katı bir iç çekirdek olduğunu belirlemiştir. 1946â??da Amerikaâ??da çalışan alman jeofizikçi Walter Elsaser, yer mağnetik alnının kökenini açıklamak üzere, kendi kendini besleyen bir dinamo modeli için sıvı bir dışı çekirdek olması gerektiğini önermiştir. BöyleceXVI. yüzyılın sonundan beri jeomağnetik alanda gözlenen kaymalar/değişimler yer içindeki akışı yansıtığı görüşü hakim olmuştur.
Yer içinde seyahat eden sismik dalgaların yayılma yörüngelerinden elde edilen istasyonlara varış zamanların incelenmesiyle data ayrıntılı yer içi haritalarının elde edilmesini sağlamıştır. 1980â??li yılların başlamasıyla, bilgisayarla hızlı işlem yapabilme olanağı doğmuştur.Dünya üzerinde meydana gelmiş tüm deprem kayıtları yardımıyla mantonun üç boyutlu sismik tomografik hız modelleri çizilmiştir. Manto içindeki yüksek ve alçak yoğunluk bölgelerinin yanal dağılımı büyük olasılıkla yer içindeki konveksiyonun yükselip alçalan kolonlarını yansıtmaktadır. Mantonun mineralojik haritalamada yardımcı bilgi olarak derin mağma kanalları ve yüksek basınç fazındaki değişmelerimn deneysel ve teorik araştırmaları sonucu elde edilen bilgiler göz önüne alınmıştır.