Dünya Güneş Sistemi Tüm Yazılar

Dünya’nın Manyetik Alanı

Facebooktwittergoogle_plusredditlinkedintumblrmail

Bilindiği gibi pusulalar çalışmak için ‘Dünya’nın manyetik alanı’nın varlığına ihtiyaç duyarlar. Pusula iğnesinin kuzey kutbu, Dünya’nın manyetik güney kutbu tarafından çekilir ve bulunduğumuz konumun kuzey tarafını bu şekilde tayin ederiz. Yüzyıllardır açık denizlerde yol alan denizciler bu doğa ilkesini kullanarak yönlerini buldular. Ancak Dünya’nın manyetik alanının yön bulmanın çok ötesinde yaşamsal bir faydası daha var. Bu fayda belki de şu anda yalnızca biz insanoğlunun değil dünya üzerindeki tüm canlılığın varlığını borçlu olduğu bir koruyuculuk olarak görülebilir.

Pek hatırlamak istemesek de, yakın tarihimize baktığımız zaman karşılaştığımız Çernobil, Hiroşima ve Nagasaki facialarının sonucunda, radyasyonun canlılık üzerinde ne derece ölümcül tahribe yol açtığını deneyimleyerek gördük. Bugün yenilenebilir enerji kaynaklarımızın başında gelen Güneş’imiz de etrafına her saniye canlılık için tehlikeli derecede radyasyon yayıyor. İşte Dünya’nın manyetik alanı bizi binlerce Çernobil gücünde olan bu radyasyondan koruyor.

Bu içimizi rahatlatan ve güvende olduğumuzu söyleyen bir bilgi ancak son yıllarda yapılan çalışmalar Dünya’nın manyetik alanının büyük bir hızla zayıfladığını gösterdi. Bu zayıflama öylesine hızlı ki, birkaç on binyıl içinde Dünya’nın manyetik alanından eser kalmayacak! Peki, Dünya’nın manyetik alanı neden zayıflıyor? Geçmişte Dünya’nın manyetik alanında meydana gelmiş değişimlere dair bilgiler elde edebilir miyiz? Bu bilgiler bizi manyetik alanın geleceğiyle ilgili değişime hazırlayabilir mi? Ortada gerçekten ciddi bir tehlike var mı?

Bütün bu soruların cevapları için önce Dünya’nın manyetik alanını iyi analiz etmemiz gerekiyor. Bu analizse kuşkusuz manyetizmanın, pusulanın icadının paralelinde gerçekleşmiş kısa bir gelişim sürecine vakıf olmaktan geçiyor.

Manyetizmanın Doğuşu ve Gelişiminde Pusulanın Yeri

Manyetizmanın gelişimi Dünya’nın farklı bölgelerinde farklı zamanlarda başladı. Çin’de M.Ö. 13’üncü yüzyılda pusula kullanıldığı biliniyor. M.Ö. 800 yıllarında Yunanlıların manyetizma hakkında bilgileri vardı. Rivayete göre; bir çoban manyetit taşlarına (Fe3O4) sık rastlanan Magnesia kentinde (bugünkü Manisa) farklı bir taşın demiri çektiğini deneyimledi. Mıknatıs (magnet) sözcüğünün kökeni de eski Yunancaya dayanıyor ve kentin adı olan Magnesia’dan türediği kabul ediliyor.

pusula

Bir pusula yoluyla, gezegenimizin manyetik alanını kullanarak yön tayini yapabiliriz.

Manyetizmayla ilgili elimizdeki ilk yazılı belgeler Aristoteles tarafından yazılmış Thales’in gözlemlerinin anlatıldığı kaynaklardır. Bu yazılara göre Thales, mıknatıs taşının demiri çekebilme özelliğini, kehribarın yünle ovulduğunda saman ve tüy gibi hafif cisimleri çekebildiğini keşfetmiştir. Thales’in kehribarın yüklenmesiyle ilgili keşfi kuşkusuz bir statik elektrik örneğidir. O dönemlerde mıknatısın demiri çekmesiyle, kehribarın elektrikle yüklenmesi benzerlik taşıdığından bu olayların aynı olduğu sanılıyordu.

Manyetizmanın gelişimi, keşfinin ardından yüzlerce yıl sürecek bir durgunluk dönemine girdi. Doğanın bu temel kuvveti, kapsamlı bir analize ancak bilimin sistemleştirildiği 16’ıncı yüzyıldan sonrasında kavuşabildi.

Bu süreçte mühendislik, bilimin önünden gitti ve mıknatıs önemli bir soruna çözüm olarak kullanıldı. Belki tesadüfen belki bilinçli olarak şerit haline getirilen mıknatısın suyun üzerine konulduğunda kuzey – güney istikametinde hizaya geldiği saptandı. Böyle basit bir gerçeklikle pusula icat edilmiş oldu. Bu o dönem için önemli bir keşifti ancak hiç kimse bunun nasıl gerçekleştiğini bilmiyordu. Avrupa’da pusuladan ilk olarak bahseden 1180 yılında Alexander Neckam (1157-1217) oldu fakat bundan çok daha öncesinde pusulanın Çinliler tarafından bulunup Araplar vasıtasıyla Avrupa’ya ulaştığı biliniyor.

Hiç kuşkusuz pusula dönemin önemli bir teknolojik icadıdır ve insanoğlu eski çağlardan beri var olan yön bulma sorununa pratik bir çözüm getirerek Dünya’nın manyetik alanından yararlanmıştır. Ancak çok uzun bir dönem bilimin diğer alanlarındaki ilerleme henüz yeterli seviyeye ulaşamadığından pusulanın nasıl çalıştığına dair ciddi bir açıklama getirilemedi. Avrupa’nın pusulayla tanışmasının ardından, dönemin bu önemli teknolojik gelişmesi biraz daha ilkellikten çıkarılıp geliştirilmekle birlikte, hangi doğa olayı aracılığıyla çalıştığı da araştırma konusu oldu. Bununla ilgili ilk yazılı kaynak, Fransız bir bilgin olan ve mıknatıslar üzerine çalışmalar yürüten Peter Peregrinus tarafından 1269 yılında Epistola de Magnete isimli kitapla oluşturuldu. Peregrinus kitabında manyetik kutbun tanımını yaptı ve aynı kutupların birbirini ittiğinden, zıt kutupların birbirini çektiğinden bahsetti. En önemlisi ise, bir mıknatısın ikiye bölünmesiyle kutupların birbirinden ayrışmayacağını, bölünen iki parçanın da mıknatıs özelliği göstermeye devam edeceğini belirtti. Yine aynı yıl Pierre de Maricourt, doğal bir mıknatısın yüzeyine, iğneler yerleştirerek yönelimlerini gözledi. Bu yönelimlerin mıknatısın karşılıklı iki noktasından geçen ve onu kuşatan çizgiler oluşturduklarını ve şekli ne olursa olsun her manyetik özellik gösteren malzemenin kuzey ve güney olmak üzere iki kutba sahip olduğunu keşfetti.

MagneticMap

Maricourt’un yaptığı deney yukarıda bir mıknatısın manyetik alan çizgilerini gördüğümüz resme oldukça benzer bir sonuç vermişti. Bugün biliyoruz ki, bir mıknatıs etrafında görünmeyen manyetik alan çizgileri oluşturur. Bu görüntü bir mıknatısın üzerine koyulan beyaz kağıda demir tozlarının serpiştirilmesiyle kolaylıkla elde edilebilir.

13’üncü yüzyılda pusulanın çalışma prensibinin ortaya koyulabilmesi hevesiyle yürütülen çalışmalar daha sonrasında uzun bir durgunluk sürecine girdi. Konumuzla doğrudan ilgisi olmadığından manyetizmanın daha sonraki yıllardaki gelişimini ele almayacağız. Ancak manyetizmanın doğuşu ve gelişimi üzerinde pusulanın, dolayısıyla Dünya’nın manyetik alanının doğal ve önemli bir etkiye sahip olduğu görülebilir.

1600 yılında Kraliçe I. Elizabeth’in özel doktoru olan William Gilbert (1544-1603) De Magnete ismini verdiği kitabını yayımladı. Kitabında jeomanyetizma teorisine çok büyük bir katkıda bulundu ve pusulanın çalışma ilkesini çok net bir biçimde açıklığa kavuşturdu. Gilbert, Dünya’nın küresel bir mıknatıs olduğunu ve pusula ibresinin Dünya’nın manyetik kutbunu gösterdiğini ortaya koydu. Bunun yanı sıra kuzey-güney yönünde hizalanan pusula ibresinin düşey yönde de sapma gösterdiğini söyledi.

Pusulanın çalışma ilkelerinin ortaya koyulması amacıyla yürütülen araştırmaların neticesinde, mıknatısın kuzey ve güney kutuplara sahip olduğu, çekmenin zıt kutuplarca, itmeninse aynı kutuplarca gerçekleştirildiği saptandı. Bütün bu bilgilerin ışığında pusulanın çalışabilmesi için etkileşmesi gereken bir başka mıknatıs olması gerektiği sonucuna ulaşılıyordu. Bu mıknatıs, açık denizlerde bile pusulanın çalışması gerçeğiyle karşılaştırıldığında küresel boyutlarda olmalıydı. Pusulanın çalışabilmesi açıkça dünyayı bir uçtan bir uca saran manyetik alan çizgilerinin varlığını gerektiriyordu. Bütün bu gelişmelerin sonucunda Gilbert, Dünya’nın manyetik alanının varlığını açıklamış oluyordu.

Dünya’nın Manyetik Alanı

Bilimsel ilerleyiş çok az defa mühendisliğin arkasında kalmıştır. Pusulanın icadı ve sonrasında varlığı anlaşılan Dünya’nın manyetik alanı buna güzel bir örnek oluşturur.

Yer adeta devasa bir mıknatısa benzer. Güney kutup noktasının yakınlarından çıkan manyetik alan çizgileri dünyayı bir meridyen boyunca sararak kuzey kutup noktası yakınlarında son bulur. Fakat Dünya’nın manyetik kutup noktalarıyla coğrafi kutup noktaları biraz farklılık gösterir.

Earth-magnetic-field

Dünya’nın manyetik güney kutbu coğrafi kuzey kutbuyla, manyetik kuzey kutbu coğrafi güney kutbuyla eşleşir. Bunu şu şekilde anlayabiliriz. Elimizdeki pusula iğnesinin kuzey kutbu zıt kutuplar birbirini çekeceğinden, Dünya’nın manyetik güney kutbu tarafından çekilecek ve dolayısıyla coğrafi kuzey kutbunu gösterecektir. Ancak hiçbir manyetik pusula, kuzeyi kesin bir doğrulukla gösteremez! Bunun nedeni coğrafi kuzey kutbuyla manyetik güney kutbunun birbiriyle tam olarak örtüşmemesidir. Manyetik kutupları birleştiren eksenle, coğrafi kutupları birleştiren eksen arasında yaklaşık 11 derece açı vardır. Bu sebepten pusulanın gösterdiği kuzey yönü coğrafi kuzeyden biraz farklıdır. Konuma göre değişebilen bu farklılığa manyetik sapma denir ve bu durum pusulanın gösterdiği yönün aslında küçük bir hatayı barındırdığı sonucunu doğurur. Bunun yanı sıra yukarıdaki resimden de görüldüğü gibi Dünya’nın birçok noktasında pusula iğnesi yatay doğrultunun yanı sıra düşey doğrultuda da yönelim gösterir. Düşeyde oluşan bu eğime manyetik eğim denir ve tahmin edilebileceği gibi ekvatorda eğim sıfır olarak ölçülür ve manyetik kutuplara gidildikçe artış gösterir. Manyetik kutup noktalarında, manyetik alan dünya yüzeyine dik olduğundan, manyetik eğim doksan derece olarak ölçülür.

Dünya’nın manyetik alan gerçeğiyle yüzleşir yüzleşmez akla ilk gelen soru bunun nasıl oluştuğudur. Yüzyıllardır denizcilerin açık denizlerde yön tayini yapabilmelerini ve bütün canlılığın güneş rüzgarlarının ölümcül radyasyonundan korunmasını sağlayan manyetik alanın varlığı herhangi bir doğal mıknatısın manyetik alanıyla aynı olabilir mi?

manyetik-alan-cizgileri-0017

Dünya’nın manyetik alan çizgilerini gösteren bir bilgisayar simülasyonu.

Dünya’nın manyetik alan çizgileri bir mıknatısın manyetik alan çizgileriyle oldukça benzerdir. İlk etapta manyetik alan, yerin içinde bulunan dev bir mıknatısla temsil edilebilecek gibi görünebilir ve Dünya’nın çekirdeğinde yer alan büyük demir rezervleri bu düşünceyi güçlendirebilir. Fakat böyle bir şeyin mümkün olamayacağı yüksek sıcaklıkların varlığından anlaşılır. Çekirdekte var olan çok yüksek sıcaklıklar kalıcı mıknatıslanmayı engeller.

Yerin içinde dev bir mıknatısın yer almadığını bilsek de günümüzde manyetik alanın varlığını tutarlı biçimde açıklayabilen bir teoriye sahip değiliz. Ancak son elli yıldır yapılan uzay çalışmaları ve Dünya’nın çekirdeğinin laboratuvar ölçeğinde oluşturulmasıyla yapılan deneyler birtakım gerçekleri ortaya çıkardı. Öncelikle Dünya’nın manyetik alanının herhangi bir mıknatısın manyetizmasıyla eş sayılamayacağını biliyoruz. Bir mıknatısın manyetizması, atomik boyutlarda gerçekleşen bir hizalanma sonucu oluşur. Maddeyi oluşturan moleküllerin sahip oldukları sonsuz küçüklükteki manyetik etkiler, moleküllerin aynı hizaya gelmeleriyle maddenin genel manyetik alanını oluşturur. Bu genel manyetik alan çok yüksek sıcaklıklarda kaybolur. Çünkü sıcaklık, atomik boyutlardaki titreşimlerdir ve sıcaklık artınca moleküllerin rastgele hareket etmeleri sonucu hiza kaybolur. Dolayısıyla maddenin genel manyetik alanı da kaybolur.

Bu bilgiden hareketle, Dünya’nın çekirdeğindeki yüksek sıcaklıklar nedeniyle, merkezde bulunan yüksek orandaki demirin manyetik alan oluşturamayacağı açıktır. Çekirdekteki demirin, manyetik alanın kaynağı olmadığı, Venüs gezegeninin Mariner 2 uzay aracıyla yapılan gözlemleri sayesinde de anlaşılmaktadır. Venüs tıpkı Dünya gibi çekirdeğinde yüksek oranda demir içermesine rağmen bir manyetik alana sahip değildir. Öyleyse manyetik alanın kaynağı için başka nedenler aramak gerekir ve diğer gezegenlerle yapılacak karşılaştırmalar bizleri bu sorunun cevabına yaklaştırabilir. Venüs’ün kendi ekseni etrafındaki dönüş süresine bakıldığında Dünya’nınkinden 243 kere daha yavaş olduğu görülür. Dünyadaki 243 gün Venüs’teki 1 güne karşılık gelir.

“Bu yavaş dönüş hareketi manyetik alanın Dünya’da gözlenmesinin, Venüs’te ise gözlenememesinin cevabı olabilir mi?” sorusunun yanıtı için laboratuvar ortamında Dünya’nın sıvı dış çekirdeğinin bir modelini oluşturan bilim adamları dönü hareketinin manyetik alan için kritik öneme sahip olduğunu gördüler. Milyarlarca ton demir ve nikel içeren sıvı metalik dış çekirdeğin dönme sonucu oluşan hareketi ve termal etkilerle oluşan elektrik akımı manyetik alanın kaynağı olarak görülüyor. Diğer bir deyişle, devasa boyutlarda küresel bir mıknatıs olarak görülebilecek Dünyamız, manyetik alanını, sıvı metalik dış çekirdeğine ve dönü hareketine borçlu. Fakat bu bilgiler dışında manyetik alanın nedenlerine yönelik deneysel temellere oturan herhangi bir teoriye henüz sahip değiliz.

Manyetik Alanın Zayıflaması

Dünya’nın manyetizması anlaşıldıktan sonra tarihsel süreçteki değişimleriyle ilgili oluşan merak giderilmeyi bekliyordu. Bu merak Dünya’nın manyetizmasını inceleyen jeomanyetizma bilim dalı ile arkeologları birleştirecekti. Evet yanlış duymadınız! Bilim, sorduğu sorulara cevaplar bulabilmek için kimi zaman hiç umulmadık alanlara başvurabilir, ilk anda birbiriyle ilgisi kurulamayacak disiplinleri, ortak yürütülmesi gerekli çalışmalara sokabilir.

Arkeologların uğraşlarından bir tanesi; toprak altından çıkarılan çömlekleri inceleyerek uygarlıkların kültürel ve sosyal yapılarıyla ilgili bilgiler edinmektir. Fakat bu çömlekler jeomanyetizma çalışan bilim adamlarına çok daha farklı şeyler anlatır. Bilindiği gibi çömleğin hammaddesi topraktan elde edilen kildir ve kil, içinde demir tabanlı olan manyetit denilen bir maddeyi barındırır. Mıknatıslanmanın nedenlerini anlatırken de kısaca değindiğimiz gibi manyetit malzemesi, içerisinde atomik boyutta belli bir yönelime sahip mıknatıslar barındırır. Manyetitin mıknatıslanabilmesi için moleküllerinin aynı hizaya girmesi gerekir.

Arkeoloji

Arkeolojik kazılar sonucu gün yüzüne çıkartılan çömlekler, Dünya’nın manyetik alanı tarihine ışık tutar.

Tarihin içinde bir çömlekçi, eline işlemek için kil aldığında içeriğindeki manyetitin genel bir manyetik alanı yoktur. Molekülleri düzensiz bir şekilde sıralanmıştır. Çömlekçi, kil yığınını işler ve daha sonrasında pişirmek üzere fırına koyar. Fizikçileri ilgilendiren asıl mesele bu noktadan sonra başlar. Manyetit 585 °C yukarısında manyetik özelliğini kaybeder. Yani bu sıcaklıklarda içeriğindeki moleküller eski düzensiz yönelimlerini tamamıyla yitirir. Fırına bırakılan çömlekteki manyetitin genel bir manyetik alan oluşturmayan düzensiz molekül dizilişi, bahsedilen sıcaklıklara erişildiğinde kaybolur. Fırından çıkarıldığında yüksek sıcaklıklardaki çömleğin yüksek enerjilerde titreşen molekülleri vardır. Bu serbestlik manyetit moleküllerin eski düzensiz dizilişlerinden kurtulmalarına ve malzemenin bütün moleküllerine etkiyen dünya manyetik alanının güç ve yöneliminde yeniden hizalanmalarına neden olur. Çömlek soğumaya bırakıldığında tarihi kayıt tutulmaya başlanır. Bütün manyetit molekülleri, enerjileri düştükçe hareketsizleşirler ve sahip oldukları yeni hizalanmayla adeta donup kalırlar! Artık onları yeniden 585°C’ye çıkarmanın haricindeki hiçbir şey uyandıramaz. Onlar, soğudukları andaki dünya manyetik alanının kaydını tutmuş tarihi tanıklar olmuşlardır.

Rahatlıkla söylenebilir ki; arkeolojik kazılardan çıkarılan her çömlekte, Dünya’nın sahip olduğu manyetik alanın adeta tarihsel bir kaydı vardır. Tarihlendirmesi bilinen bir çömleğin içerisindeki genel manyetik alan incelenerek, çömleğin yapıldığı tarihte Dünya’nın manyetik alanının şiddeti ve yönelimiyle ilgili bilgiler rahatlıkla elde edilebilir.

Bu yöntemle, birtakım çömlekleri inceleyen bilim insanları şaşırtıcı bir sonuçla karşılaştılar; Dünya’nın manyetik alan şiddeti büyük bir hızla azalıyordu! Bu durum, manyetik alanın faydaları göz önüne alındığında ciddiye alınması gereken bir bulguydu.

İnsanlığı bekleyen tehlikenin boyutları sarsıcı büyüklükteydi! Daha eskilere gitmek gerekiyordu. İnsanoğlunun çömlek yapmaya başladığından çok daha eski tarihlere! Peki, Dünya’nın manyetik alan tarihinde daha eskilere gitmek mümkün mü? Çömlekler incelendiğinde ancak insanlığın belli bir uygarlık seviyesine erişebildiği kısa geçmişlere gidilebiliyor. İnsanın varoluşundan çok daha eskilere gidilebilirse belki tehlikenin boyutları daha açık görülebilir.

Manyetik Takla – Manyetik Kutupların Yer Değiştirmesi

Daha eski için insan eliyle oluşmuş nesnelere değil de doğanın eliyle oluşmuş birtakım nesnelere bakmak gerekiyor. Bilim insanları, daha eski için volkanik kayaçları inceleme altına aldılar. Volkanik kayaçlar da tıpkı çömlekler gibi Dünya’nın manyetik alanının kaydını tutarlar. Tek fark, bu yöntemin doğal süreçte gerçekleşmesidir.

volkanik

Volkanik kayaçlar, Dünya’nın manyetik alanını çok daha eski tarihlere kadar inceleyebilmemizi sağlar.

Magma yeryüzüne çıktığında yüksek bir sıcaklığa, dolayısıyla içeriğindeki demir tabanlı malzemeler düzensiz molekül dizilimine sahiptir. Soğuyan lavlar dünya manyetik alanının etkisiyle yönelen molekülleriyle belli miktarda mıknatıslanırlar. Lavların soğuması sırasında Dünya’nın manyetik alanı şiddetliyse, lavın manyetik alanı da şiddetli olur. Eğer dünya manyetik alanı zayıfsa lavın da manyetik alanı aynı ölçüde zayıf olur. Benzer şekilde çömleklerde de geçerli olmak üzere dünya manyetik alanı nasıl bir yönelime sahipse soğuyan lavlarda oluşan manyetik alanda da aynı yönelim söz konusudur. Bu doğrultuda lavları inceleyen ve milyonlarca yıl öncesinin manyetik alan verilerini elde edebilen bilim insanları birçok defa alanın şiddetinin azaldığını ve arttığını gördüler. Fakat lav kayıtları bu sonucun çok ötesinde daha sarsıcı bir gerçeği gözler önüne seriyordu. Dünya’nın manyetik kutupları birçok defa yer değiştirmişti! Üstelik tüm bulgular birleştirildiğinde bu olayın dünya tarihinde birçok defa gerçekleştiği görülüyordu. Bilim insanları hiç beklenmeyen bir sonuçla karşılaşmışlardı.

Tarihte gerçekleşen manyetik taklaların bir kaydı tutulduğunda düzenli bir periyodikliğe sahip olmadığı görülür. Yaklaşık yüz bin ile bir milyon yıl arasında olmak suretiyle manyetik kutuplar sürekli yer değiştirmiş ve en son yer değiştirme bundan 780 bin yıl önce gerçekleşmiştir. Bu verilerden hareketle yeni bir manyetik yer değiştirmenin gerçekleşmek üzere olduğu görülüyor. Çömlek kayıtlarından görülen manyetik alanın zayıfladığı bulgusu da ele alınınca, “acaba alanın zayıflaması manyetik taklanın bir habercisi olabilir mi?” sorusu akla geliyor.

Yapılan detaylı çalışmalar ve incelenen lav örnekleri sayesinde her manyetik takla öncesi benzer senaryonun gerçekleştiği görüldü. Önce manyetik alan sürekli bir zayıflamaya maruz kalıyor, kutupsallığı yeterince azaldığında manyetik takla gerçekleşiyordu. Dolayısıyla manyetik alanın sürekli bir zayıflama içerisinde olması ve volkanik kayaçlardan anlaşıldığı kadarıyla en son manyetik taklanın üzerinden yeterince zamanın geçmesi yeni bir manyetik yer değiştirmenin habercileri olarak görünüyor.

Önemli sorulardan bir tanesi olan manyetik taklanın neden gerçekleştiğine ilişkin en ufak bir cevaba sahip değiliz. Bunda manyetik alanın doğasının henüz tam anlamıyla anlaşılamamış olmasının da payı var. Bazı sorular şimdilik cevapsız kalsa da, sorunlar her zaman belli çarelerce giderilmek zorunda. Aksi takdirde insanlığı tehlikeli bir gelecek bekliyor olabilir.

Dünya’nın Manyetik Alanının Yaşamsal Faydası

Manyetik alanda hareket eden yüklü bir parçacık, manyetik alan tarafından uygulanan kuvvete maruz kalır. Hareket etmeyen, durağan yüklü parçacığa ise manyetik alan tarafından hiçbir kuvvet etki etmez. Bunun nedeni ancak hareketli yüklerin manyetik alan yaratabilmesidir. Bir manyetik alanla etkileşmenin yolu benzer şekilde bir manyetik alana sahip olmaktır.

Dünya'nın manyetik alanı

Dünya’nın manyetik alanı, canlılığımız için zararlı nitelikte olan Güneş rüzgarlarına karşı adeta bir kalkan vazifesi görür.

Manyetik alan etkisine giren hareketli proton, elektron gibi yüklü parçacıklar, eğer hızlarının manyetik alan yönünde bir bileşenleri varsa kendilerine etkiyen kuvvet sonucunda alan çizgisi boyunca spiral şekilde hareket etmeye zorlanırlar. Eğer hızlarının manyetik alan yönünde bileşeni yoksa dairesel hareket ederler. Bu hareketlerin sebebi manyetik kuvvetin yönünün hareketin doğrultusuyla anlık olarak değişmesidir.

Uzay, canlılığımız için son derece zararlı bazı maddeler barındırır. Yıldızlarda meydana gelen patlamalar sonucu devasa kütlelerde elektrik yüklü radyoaktif maddeler uzayın derinliklerine savrulur. Süpernova patlamalarında bu düzey had safhaya çıkar. Güneş, Dünya için zararlı ışımaların birinci derecede kaynağıdır ve birkaç saat içinde milyarlarca ton elektrik yüklü parçacığı püskürtür. Dünya, her saniye bu parçacıkların istilası altındadır. Bazı büyük Güneş patlamalarının ardından savrulan parçacıkların miktarı değişebilir. Bu parçacıklar uzayda sürüklenerek Güneş rüzgarlarını oluşturur. Dünya’nın sahip olduğu manyetik alan Güneş rüzgarlarına karşı adeta bir kalkan vazifesi görür. Güneşten kopup gelen radyoaktif içerikli yüklü parçacıklar Dünya’nın manyetik alanı tarafından tuzaklanır ve manyetik alan boyunca akarak kutuplara doğru yönelir. Manyetik kalkan Güneş rüzgarlarının atmosfere girişine engel olarak yeryüzündeki radyasyon seviyesini korur.

Kutup Işıkları

Kutuplara doğru akan bu yüklü parçacıklar kutup dairelerinden izlenebilen harika görsel şovlara neden olur. Yaygın olarak Kanada’da yaşayan bir Kızılderili halkı olan Kriler bu olaya “Ruhların Dansı” ismini vermeyi uygun görmüşler. Ortaçağ Avrupa’sında ise kutup ışıklarının Tanrı’dan işaretler olduğuna inanılmış.

Aurora

Alaska-Bear Gölü üzerinde görülen kutup ışıkları

Bugün bilimde kaydettiğimiz ilerlemeler sayesinde bu tür fiziksel olayların açıklamasını net bir şekilde yapabiliyoruz; Manyetik alan tarafından tuzaklanan ve alan çizgisi boyunca manyetik kutba doğru hareket eden parçacıklar atmosferde çarpıştıkları oksijen ve azot atomlarını iyonize ederler diğer bir deyişle onlara enerji aktarırlar. İyonize olmuş bu atomlar temel enerji düzeyine indiklerinde fazla enerjilerini foton salarak kaybederler. Foton yayılımı bu rengarenk görüntüleri oluşturur. Oksijen ve azotun foton yayılımına bağlı olarak renkler değişikliğe uğrar. (Bu konuda daha ayrıntılı bir yazımızı buradan okuyabilirsiniz)

Kutup ışıkları, Dünya’nın manyetik alanı ve Güneş rüzgarlarıyla yayılan yüklü parçacıkların etkileşmesi sonucu oluşan önemli bir doğa olayıdır. Yalnızca Dünya’da değil, manyetik alana sahip olan başka gezegenlerde de meydana gelir.

Jupiter

Jüpiter’de gözlenen kutup ışıkları.

Dünya’nın manyetik alanı yüzyıllardır kullandığımız pusulalarla, Güneş rüzgarlarına karşı koruyucu bir kalkan vazifesi görmesiyle, oluşmasına sebep olduğu kutup ışıklarıyla önemli bir gerçeklik olarak karşımızda durmakta. Diğer taraftan yaklaşmakta olduğunu gördüğümüz manyetik taklanın gerçekleşmesi sürecinde alanın zayıflayacağı ve bunun sonucu olarak atmosfere daha fazla yüklü parçacığın girecek olması insanlığın önündeki ciddi bir sorunu oluşturuyor. Alanın zayıflamasıyla atmosfere daha fazla miktarda girecek olan kozmik ışınımlar yeryüzünün radyasyon seviyesini tahminen iki katına çıkaracak. Bunun canlılığımız üzerindeki sonucunu kesin olarak öngörebilmek çok zor fakat tipik bir nükleer kazanın, bu sefer küresel boyutta gerçekleşeceği düşünülebilir.

Manyetik alanımızın gelecekte kısa bir zaman için de olsa koruyucu kalkan vazifesini yerine getiremeyeceğini biliyoruz. Manyetik yer değiştirme mutlaka gerçekleşecek. Tek sorun bunun ne zaman gerçekleşeceği. Ne zaman olursa olsun dönemin uygarlığı bu ciddi soruna bir çözüm bulacaktır. Kuşkusuz manyetik takla sırasında alanın zayıflayacağı gerçeği bir felakete neden olmayacak. Bu olay Dünya’nın varoluşundan itibaren yüzlerce kez gerçekleşti ve canlılığımız hala ayakta. Her ne olursa olsun, bu sürecin bir tek canlının bile zarar görmeden atlatılabilmesini sağlayabilecek yegane alan kuşkusuz bilim olacaktır!

Tüm bunların ötesinde bildiğimiz bir şey var ki, bir gün çocuklarımızın pusulaları kuzeyi değil de güneyi gösterecek. O gün geldiğinde, birkaç bilim insanının merakıyla erişilmiş bilimsel düzeyimiz çoktan görülemeyecek kadar gerilerde kalmış, bilim ise hala sorgulayıcı zihinlere özgü aynı merak duygusuyla yapılıyor olacak.

Levent Özkarayel

Kaynaklar
Fundementals of Physics.-8th edition. Extended/David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker
http://www.lightandmatter.com/html_books/0sn/ch11/ch11.html
http://www.phy6.org/earthmag/demagint.htm
http://en.wikipedia.org/wiki/Earth%27s_magnetic_field
http://www.nasa.gov/topics/earth/features/2012-poleReversal.html
http://www.phy6.org/Education/aurora.html

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/magnetic/magearth.html
PBS NOVA Magnetic Storm David Sington, Duncan Copp 2003

 

Hep daha fazla okumak gerekir...

Yorum