Fizik / Astrofizik Tüm Yazılar

Uydular Neden Dünya’ya Düşmezler?

STS132_undocking_iss2
Hazırlayan: Ögetay Kayalı
Facebooktwittergoogle_plusredditlinkedintumblrmail

Uluslararası Uzay İstasyonu (ISS)’de çekilen, astronotların yerçekimsiz ortamda süzülerek istedikleri yerlere uçtukları videoları hepimiz görmüşüzdür. Hatta izleyip izleyip, “Keşke ben de orada olsaydım.” demeyenimiz yoktur. Yerçekimsiz bir ortamda bulunmak… İnsanoğlunun, özellikle bilimle ilgilenen birçok kişinin hayali. Fakat burada çoğunlukla farkında olmadığımız bir durum söz konusu. Aslında astronotlar yerçekimsiz bir ortamda bulunmuyor!

Hatta oldukça fazla yerçekimine sahip bir ortamda bulunuyorlar. Bu değer neredeyse Dünya üzerinde şu anda bize etki eden değer ile hemen hemen aynı. Basit bir karşılaştırma için şöyle söyleyebiliriz: Mars’ın ve Ay’ın sahip olduğu çekim kuvvetinden çok daha fazla!

Nasıl Oluyor da Astronotlar Yerçekiminden Etkilenmiyorlar?

Sebebi tamamen kuvvetler dengesi. Yerçekiminin mevcut olmasına rağmen hissedilmemesinin sebebi, aksi yönde onu dengeleyen bir kuvvet olmasıdır. Uzayda, gerekli bu kuvveti de merkezkaç kuvveti sağlar.

Uydular yörüngeleri etrafında müthiş hızlarda dolanırlar. Yaptıkları bu dairesel hareket onların dış yönde savrulmalarına sebep olur. Eğer doğru bir hızda ilerlerseniz, bu savrulma etkisiyle yerçekiminin etkisini yok edebilirsiniz. İşte uydularda da gerçekleşen tam olarak budur. ISS’de görevli astronotların süzülmelerini sağlayan şey, kuvvetler dengesi ile yerçekimi etkisinin yok edilmesidir.

Merkezkaç etkisini görmek için aşağıdaki çeşitli deneyleri inceleyebilirsiniz.

Tıpkı elinizde bir şeyler taşımak gibi. Aslında o cisme yerçekimi etki eder, fakat siz aksi yönde bir kuvvet uyguladığınız için nesneye etki eden net kuvvet sıfırdır. Dolayısıyla nesne olduğu yerde durur.

Benzeri etkiyi uçaklarda da yakalamak mümkün. Buna “Sıfır G uçuşu” deniyor. Pilotların sıklıkla “Şu kadar G kuvvetine maruz kaldığını” duymuşsunuzdur. Bunu lehimize çevirip “Sıfır G” ortamı oluşturarak basit, yapay bir yerçekimsiz ortam taklidi yapmak mümkün.

İleri Okuma: Hesaplamalar

Uluslararası Uzay İstasyonu (ISS) üzerinden giderek bir hesaplama yapalım. Uydunun yerçekiminin etkisini hissetmemesi için, onu dış yönde savuran merkezkaç kuvveti, çekim kuvvetine eşit olmalıdır.

kuvvetlerdengesi

Basit bir yaklaşımla denge hali için merkezkaç ile çekim kuvveti eşitlenir

Eğer uydunun yerden ne kadar yüksekte olacağını biliyorsak, sahip olması gereken hızı bulabiliriz. Denklemdeki eşitlikten hız (V) çekilirse,

hizuydu

Gerekli hız; Dünya’nın kütlesi(M), uydunun kütle merkezine uzaklığı(r) ve gravitasyon sabiti(G) ile bulunur.

ISS’nin yerden yükseliği 410 kilometredir. Fakat kütleçekimi merkezden hesapladığımız için, kütle merkezine uzaklığı Dünya’nın yarıçapı (6371 km) + yerden yüksekliği (410 km) olur. Bu da 6781 kilometre ya da 6,781.106 metre olarak hesaplanır.

Eğer gerekli hesaplamayı yaparsak, ISS’in dengede kalması için sahip olması gereken hız aşağıdaki gibi bulunur.

hiz

ISS yörüngesi üzerinde saniyede 7,66 kilometre hızla ilerler

Bu bulunan hız değeri, gerçekten de ISS’nin yaklaşık olarak sahip olduğu hızdır.

Eğer ISS’nin bu yükseklikte ne kadar yerçekimi ivmesine sahip olduğunu bilmek istiyorsak: Dünya yüzeyinden belirli bir yükseklikteki çekim ivmesini bulmak için aşağıdaki formülü kullanabiliriz.

gravity

gh: Yerden h kadar yükseklikteki çekim ivmesi, g0: yeryüzündeki çekim ivmesi, rd: Dünya’nın yarıçapı, h: Yükseklik

Buradan hesaplama yaptığımızda 410 km yükseklikteki ISS için çekim ivmesi 8,66 m/s2 bulunur. Hatırlatmak isteriz ki bu değer yeryüzünde 9,81 m/s2 ‘dir. Yani aradaki fark oldukça az.

Erdgvarp

Yerden yükseldikçe çekim ivmesindeki azalış.

Ögetay Kayalı

Hep daha fazla okumak gerekir...

Yorum

Yazar Hakkında

Ögetay Kayalı

Ege Üniversitesi Astronomi ve Uzay Bilimleri öğrencisi. Çoğunlukla yıldız astrofiziği ile fizik ve matematiğin gündelik yaşantıdaki rolü üzerine yazıyor. Alanı dışında amatör olarak fotoğrafçılık, resim, programlama, mekanik, elektronik ve biyokimya ile ilgileniyor. Kozmik Anafor'dan ayrılmış, şu an www.rasyonalist.org sitesinde yazarlık yapmaktadır.