Güneş Sistemi Jüpiter Tüm Yazılar

Jüpiter’in Devasa Manyetik Alanı

Hazırlayan: Merve Yorgancı
Facebooktwittergoogle_plusredditlinkedintumblrmail

Tüm diğer gezegenlerin toplamından daha fazla olan kütlesiyle, sistemimizi domine eden Jüpiter‘in manyetik alanı da adına yakışır büyüklükte, devasa bir yapıya sahiptir.

Güneş Sistemi’ne dahil olan gök cisimleri, manyetize edilmiş bir Güneş rüzgarı içinde yer alır. Güneş rüzgarı, Güneş’in atmosferini oluşturan 500 km kalınlıkta ki fotosfer ve 2.500 km kalınlıktaki kromosfer tabakalarının üstünden başlayıp bütün gezegenlerarası uzaya yayılan KORONA tabakasına dahildir.

Güneş atmosferi statik bir denge durumunda olmadığı için, Güneş’in genişleyen korona tabakası Güneş rüzgarı şeklinde bütün sistemini içine yayılır. Güneş’ten radyal yönde sürekli bir elektrik yüklü tanecik akımı meydana getiren güneş rüzgarı; elektron, proton ve helyum çekirdekleri gibi (alfa tanecikleri) parçacıklar içerir. Güneş rüzgarı iyi iletkenliği dolayısıyla elektrik bakımından nötr, yani yüksüzdür. Aksi olsaydı bile, hemen zıt yükler nötrlüğün bozulduğu yere giderek nötrlüğü yeniden gerçekleştirirdi.

gunesruzgari147

Güneş’ten milyarlarca km uzaklığa kadar yayılan Güneş rüzgarları, gezegenlerin manyetik alanlarıyla sürekli bir etkileşim halindedir.

Güneşin en dış tabakası olan korona içindeki manyetik alanın büyük bir kısmı Güneş rüzgarı tarafından gezegenlerarası ortama taşınır. Güneş koronası uzay içinde genişledikçe hızı artar. Bu hız, zamana bağlı olarak 200 km/s den 1.000 km/s kadar değişiklikler gösterir. Güneş rüzgarı içindeki elektron ve iyon sıcaklıkları da uzaklıkla azalırlar. Bu olay Güneş rüzgarı ile gezegenlerin kendi manyetik alanları arasındaki etkileşimde büyük öneme sahiptir.

Mars ve Venüs haricindeki gezegenler ile bazı uydular etkili birer manyetik alana sahiptir. Manyetik alana sahip bu gezegenler ile Güneş rüzgarı arasındaki etkileşim, kendini önce manyetik gökcismi önünde oluşan bir eğri-şok dalgası ile gösterir. Etkileşme nedeniyle Güneş rüzgarı plazması içinde büyük ölçekli akımlar indüklenir. Bu akımlar gezegenin manyetik alanı boyunca bir sınır teşkil edecek biçimde yayılır. Bu sınırlar içinde kalan ve Güneş rüzgarını engelleyen manyetik bölgeye gezegenin ‘manyetosferi’ denir. Manyetosferin büyüklüğü çeşitli faktörlere bağlıdır.

Jüpiter, büyüklüğü ve iç dinamikleri nedeniyle Güneş Sistemi’nin en güçlü manyetik alana sahip gezegenidir.

jupitermanyetopause

Güneş Rüzgarları, Jüpiter’in dev manyetik alanınını aşamazlar.

1955 yılında Jüpiter’in, düzensiz radyo dalgası patlamaları, yaydığı gözlendi. Bu güçlü radyo ışıması bilim adamlarının ilgisini çekti. Yerden yapılan gözlemler yeterli olmadığı için daha yakından görmeye karar verdiler. 1973 ve 1974 yıllarında, arka arkaya Jüpiter’e ulaşan Pioneer 10 ve 11 uzay araçları garip sayılabilecek bir şeye rastladı: Dünya’dakinden çok daha güçlü bir manyetik alana ve bu alana yakalanmış çok hızlı hareket eden yüksek enerjili elektronlara.

Dünyanın yaklaşık on dokuz bin katı daha güçlü olduğu hesaplanan bu manyetik alanın ekseni, Jüpiter’in dönme eksenine 11 derece açı yapar. Kutupları ters yerleşmiş çift kutuplu bir manyetik alandır. Yani Jüpiter’in kuzey manyetik kutbu gezegenin güney coğrafi kutbuna, güney manyetik kutbu ise kuzey coğrafi kutbuna yakındır. Bu çift kutuplunun yanı sıra, Jüpiter’in manyetik alan yapısını karmaşıklaştıran bir dört kutuplu ve bir de sekiz kutuplu bileşeni bulunmaktadır.

jupiterinmanyetikalani5741210

Jüpiter’in manyetik alanının temel yapısı ve Güneş rüzgarı ile etkileşimi.

Manyetik alanın oluşabilmesi için gezegenin çekirdeğinin demir (Fe) ve nikel (Ni) gibi manyetik özelliği olan ağır elementleri içermesi gerekir. Dev bir manyetik alan için ise, dev bir demir ve nikel kütlesi olması gerekmektedir. Fakat yapılan araştırmalarda demir ve nikelin Jüpiter’in kütlesinin ancak küçük bir kısmını oluşturduğu keşfedildi. Çekirdeğinin bu denli güçlü bir manyetik alan yaratması mümkün olmadığından, gezegenin manyetizmasından metalik sıvı hidrojen tabakası sorumlu tutulur. Elektrik iletkenliği çok yüksek olan bu bölgedeki elektron akımı, Jüpiter’in kendi çevresindeki hızlı dönüşünün etkisi ile güçlü bir manyetik alan oluşturur. Güçlü bir manyetik alan, dev bir manyetosfer demektir. (Jüpiter’in iç yapısı hakkında daha detaylı bilgi için şu makalemize bakabilirsiniz)

Gezegene yaklaştıkça manyetik alanın etkisi giderek artar. Güneş kökenli parçacıkların aşamayarak çevresinden dolaşmak zorunda kaldığı manyetopoz, manyetosferin sınırını belirler. Bu alan da güneş rüzgarlarının şiddetindeki değişimlerle paralel olarak kısa sürelerde genleşip daralmakla birlikte, Jüpiter’in 3-7 milyon km. uzağında başlar.

Jüpiter

Güneş rüzgarlarının deforme ettiği manyetik kuvvet çizgilerine uyumlu olarak damla biçimini alır ve gezegenin arkasında bir milyar kilometreye kadar uzanan bir kuyruk oluşturur. Öyle ki, bu kuyruğun Satürn’ün yörüngesine kadar uzandığı gözlemlenmektedir. Dolayısıyla, Jüpiter manyetosferi hacim açısından Güneş Sistemi’nin en büyük oluşumu olarak kabul edilmelidir.

 Jüpiterin ‘van allen’ kuşakları

Jüpiter manyetosferinin iç bölgelerinde gezegen tarafından yakalanan yüklü parçacıklarla oluşmuş Van Allen kuşakları benzeri ışınım kuşakları bulunmaktadır. Jüpiter’in ışınım kuşaklarında hapsettiği yüklü parçacık sayısı, manyetik alan şiddetine bağlı olarak Dünya’nın Van Allen kuşaklarındaki parçacık sayısından çok daha fazladır.

Van Allen kuşaklarında toplanan yüklü parçacıkların çoğunluğu Jüpiter atmosferinden koparak manyetik alana kapılan gazlardan kaynaklanır. Büyük ölçüde iyonize hidrojen atomlarından salınan serbest elektron ve protonların yanı sıra, helyum, oksijen ve kükürt iyonlarına da rastlanır.

jupiteraurora5478

Hubble Uzay Teleskobu tarafından kızılötesi ışıkta alınmış olan, Jüpiter’in kutuplarındaki aurora oluşumları.

Jüpiter’in manyetik alanı tarafından yakalanan yüklü parçacıkların kutup bölgelerine inmesiyle Dünyadakine benzer kutup ışınımları (auroralar) oluşmaktadır. Galileo uzay aracı gözlemleri, Jüpiter’deki kutup ışınımlarının bulut tepelerinden 300-600 km yüksekte oluştuklarını göstermiştir.

Hubble uzay teleskobuyla yakalanan Jüpiter kutup ışınımları

Uyduları etkileyen bir manyetosfer

Jüpiter’in 2015 yılı itibarıyla bilinen 67 uydusu bulunmaktadır. Bu uydulardan birçoğu da manyetosferin içinde kalan yörüngelere sahiptir.

Büyük uydulardan gezegene en yakın olan İo, Jüpiter ile uydu arasında kesintisiz süren bir elektrik akımının etkisi altındadır. Uydu yüzeyinden iyonize atomları kopararak İo ve Jüpiter’i iki yönden birbirine bağlayan sıcak plazma akımının 1000 gigawatt değerini bulduğu düşünülüyor.

jupiteriotorus

Jüpiter ile uydusu Io arasında güçlü bir plazma akımı vardır. Plazma akımı, gezegenin çevresinde simit şeklinde dev bir manyetik halkanın oluşmasına neden olur.

Io uydusu gezegene bol miktarda sülfür dioksit bırakarak gezegenin etrafında simit biçimli büyük bir hat (torus) oluşturur. Jüpiter’in manyetik alanı da bu hattı kendisiyle aynı yönde ve hızda dönmeye zorlar. Dönen torus, manyetik alana da plazma yükleyerek şeklini “manyetodisk” adı verilen bir yapıya çeker. Diğer bir uydu olan Europa‘nın, (yaşam olabilme ihtimali düşünülen uydu) yüzeyi buzlarla kaplıdır. Manyetosferin yarattığı bu gerginlik buzlarla kaplı yüzeyindeki eliptik yarıklarla belli olmaktadır.

Son bir not olarak şunu söylemeliyiz; Jüpiter’i çevreleyen 1 milyon km. yarıçapındaki alan, çok yoğun ışınımların varlığı nedeniyle uzay sondalarının bu alandan geçtikleri sıradaki etkinliklerini önemli ölçüde kısıtlamıştır ve ileride yapılabilecek insanlı araştırmalar için önemli sakıncalar yaratabilecek durumdadır. Bu bölgedeki radyasyon o kadar büyük boyutlardadır ki, günümüz uzay elbiselerini giyen bir astronotu bu bölgede birkaç dakikadan fazla hayatta kalamaz.

Merve Yorgancı

 

Hep daha fazla okumak gerekir...

Yorum

Yazar Hakkında

Merve Yorgancı

Akdeniz Üniversitesi, Fen Bilimleri Öğretmenliği ve Astrofizik, çift ana dal yüksek lisans öğrencisi. Astronom ve popüler bilim makaleleri yazarı. Kozmik Anafor'un içerik yöneticisi.