Dünya’nın Coğrafi, Manyetik ve Jeomanyetik Kutuplarını Tanıyalım

alxpin/iStock.com

Coğrafi Kuzey Kutbu ve Güney Kutbu nasıl belirlenir? Dünya’nın manyetik kutupları nerede? Jeomanyetik alan ile manyetik kutuplar birbiriyle ilişkili mi? Dünya’nın manyetik alanı değişiyor mu? Doç. Dr. Selçuk Topal, Bilim Genç sesli yayınının yeni bölümünde Dünya’nın üç farklı kutbuyla ilgili soruları cevaplıyor.

Bilim Genç sesli yayınlarını SoundCloud, YouTube, Spotify, Google ve Apple podcast kanallarımız üzerinden dinleyebilir ve güncel içeriklerimizden anında haberdar olmak için kanallarımızı takip edebilirsiniz.

Bu sesli yayını

Sesli Yayın metni

Uzaya ve bilime meraklı dostlar merhaba. Ben Selçuk Topal. Bilim Genç sesli yayınının bu bölümünde gezegenimiz Dünya’nın üç farklı kutbundan bahsedeceğim. Coğrafi, manyetik ve jeomanyetik kutuplar... Bu yayın sayesinde hem bu kutupların ne anlama geldiğini ve neden bizler için önemli olduğunu öğreneceğiz hem de bu kutuplar hakkında doğru sanılan bazı yanlışları düzeltmiş olacağız.

Bildiğiniz gibi Dünya’nın dönme ekseni yani etrafında döndüğü hayalî doğru Ekvator düzlemine diktir. Bu hayalî dönme ekseninin Kuzey Yarı Küre’de çıktığı noktaya coğrafi Kuzey Kutbu, Güney Yarı Küre’de çıktığı noktaya ise coğrafi Güney Kutbu denir.

Coğrafi kutupları basit bir örnekle açıklayalım. Bir tenis topunu iki parmağınızın arasına aldığınızı düşünelim. Diğer elinizle iki parmağınız arasındaki tenis topunu kendi etrafında döndürüyorsunuz. Tenis topu üzerinde parmaklarınızı bastırdığınız noktaları, topun içinden geçip birleştiren hayalî çizgi tenis topunun dönme ekseni oluyor. İşte Dünya da böyle bir hayalî eksen etrafında döner. O eksenin Dünya yüzeyinden çıktığı noktalarda coğrafi Güney ve Kuzey kutupları bulunur.

Manyetik kutupları anlatmadan önce “Manyetik alan nasıl oluşur?”, ondan bahsedelim. Dünya’nın iç çekirdeğinin katı demirden oluştuğunu ve çekirdeğin ortalama 5.000 derece sıcaklıkta olduğunu düşünüyoruz. Yani yaklaşık olarak Güneş’in yüzey sıcaklığı kadar... Normal şartlarda böyle bir sıcaklıkta demir elementi katı hâlde bulunamaz. Ancak burada önemli olan bir başka parametre daha var: basınç. Dünya’nın merkezinde sadece sıcaklık değil aynı zamanda basınç da çok yüksektir. Dünya’nın çekirdeğindeki yüksek sıcaklık ve yüksek basınç altında demir katı hâlde kalabilir. Ancak gezegen boyutlarında bir manyetik alan oluşturmak için sadece demir çekirdeğe sahip olmak yeterli değildir. Demirden oluşan iç çekirdeğin dışında, yani iç çekirdek ile manto tabakasının arasında kalan bölgede, çok büyük bir çoğunlukla erimiş demirden oluşan bir dış çekirdek katmanının olduğu düşünülmektedir. Bu sıvı metalden oluşan bölgenin, katı demirden oluşan iç çekirdek etrafındaki hareketi nedeniyle çekirdekteki manyetik alan büyüyerek gezegen boyutunda bir manyetik alana dönüşür. En basit hâliyle gezegenimizin manyetik alanı bu şekilde oluşur.

Dünya’nın iç çekirdeği cüce gezegen Plüton kadardır. İç ve dış çekirdekten oluşan tüm çekirdek kısmı ise Mars büyüklüğündedir. Yani Dünya’nın merkezinde bir başka gezegen büyüklüğünde bir çekirdek katmanı bulunmaktadır. Plüton kadar büyük demir bir çekirdek etrafında onun iki katı kalınlığında sıvı metal bir katmanın döndüğünü hayal edin. Sanırım, gezegen boyutlarında bir manyetik alan oluşturan hareketin büyüklüğünü artık anlamış olduk!

Daha basit bir anlatım olarak Dünya’nın manyetik alanını gezegen boyutunda bir çubuk mıknatısa benzetebiliriz. Durum o kadar basit değil ancak konuyu genel hatlarıyla anlatmak için bu yeterli bir benzetme olacaktır. Bu hayalî mıknatısın merkezinden geçen hayalî eksenin, Dünya'nın coğrafi Kuzey ve Güney kutup bölgelerine yakın bir yerden çıkan noktaları, jeomanyetik kutup noktalarını temsil ediyor.

Bu hayalî çubuk mıknatıs Dünya’nın genel manyetik alanının modellenmesi sonucu elde edilir. Yani “Acaba dünyanın manyetik alanını temsil edebilecek en iyi çubuk mıknatısın konumu ne olurdu?” sorusuna verilen yanıt sonrasında, hayalî bir çubuk mıknatısın kutupları ve gezegen üzerindeki hareketi belirlenir.

Manyetik kutuplar ise manyetik alan çizgilerinin Dünya’nın yüzeyine dik olduğu noktalardır. Manyetik alan çizgilerinin Dünya yüzeyinden çıktığı ve tekrar Dünya yüzeyine girdiği noktaları temsil eder. Manyetik alan çizgilerini, yüklü bir parçacığın (mesela proton gibi) Dünya’nın bir kutbundan diğerine hareket edebileceği görünmez bir yol, bir hat olarak düşünebilirsiniz. Daha da ilginç olan şey ise manyetik kuzey ve manyetik güney kutbunun tam olarak Dünya’nın iki zıt ucunda yer almak zorunda olmamasıdır. Yani manyetik kuzey kutbun tam zıttı tarafta, Dünya’nın aksi yönünde manyetik güney kutbu olmak zorunda değildir. Ancak hem jeomanyetik kutuplar hem de coğrafi kutupların Dünya üzerindeki konumları kendi içinde birbirinin tam olarak zıttı noktalarda bulunur. Jeomanyetik kutuplar, manyetik kutuplar ve coğrafi kutuplar birbiri ile çakışmaz.

Manyetik kutuplar sürekli hareket hâlindeyken, coğrafi kutuplar sabittir. Manyetik kutuplar Dünya’nın çekirdeğindeki erimiş sıvı demirin hareketine bağlıyken, coğrafi kutuplar Dünya’nın dönme ekseninin Kuzey ve Güney yarı küreden çıktığı noktalardır ve her zaman Ekvator düzlemine diktir. Hatırlarsanız jeomanyetik kutupların yani Dünya’nın merkezinden geçen hayalî çubuk mıknatısın, manyetik alan modellenerek elde edildiğini söylemiştim. O nedenle jeomanyetik kutuplar da hareket hâlindedir. Bunun nedeni, manyetik kutupların da hareket ediyor olmasıdır. Ancak jeomanyetik kutuplar manyetik kutuplara kıyasla çok daha yavaş hareket eder. Jeomanyetik kutuplar hareket ederken kutupların yerkürenin iki yarı küresindeki konumları her zaman Dünya’nın zıt noktalarında olmaya devam eder.

Muhtemelen birçoğunuz pusula kullanmış olmalısınız. Şimdi gelin, “Pusuladaki kırmızı ok aslında hangi yönü gösteriyor?”, ondan bahsedelim ve bir kafa karışıklığını ortadan kaldıralım. Manyetik alan çizgileri manyetik kuzey kutbundan manyetik güney kutbuna doğru olduğu için elinizdeki pusulada bulunan kırmızı okun ucu aslında manyetik güney kutbunun yönünü gösterir. Ancak manyetik güney kutup, coğrafi Kuzey Kutba yakın olduğu için pusula coğrafi olarak kuzeyi göstermiş olur. İnternette ulaşabileceğiniz birçok görselde, coğrafi Kuzey Kutbu’na yakın olan manyetik kutup manyetik kuzey kutup olarak gösterilir. Ancak aslında o teknik olarak manyetik güney kutbudur.

Sesli yayının bu bölümündeyse manyetik kutupların hareketi ile alakalı yapılan çalışmalardan elde edilen ilginç bir sonuç üzerine konuşalım. Son yıllarda yapılan çalışmalar, 1999 yılından bugüne manyetik kutupların umulandan daha hızlı bir şekilde hareket ettiğini ortaya çıkardı. Kanada’dan ayrılıp Sibirya’ya doğru hareket eden manyetik kuzey kutbu yılda ortalama 60 km yol katetmektedir. Yani ortalama olarak bir salyangozun bir yılda katettiği mesafenin iki katı yol kateder. Bu, bizler için çok düşük bir hız olsa da manyetik kutupların hareketi söz konusu olduğunda yüksek bir hızdır. Çünkü 1990 yılından önce manyetik kutupların hareket hızı ortalama olarak yılda 15 kilometreydi. Manyetik kutupların hareket hızındaki bu artışın nedeni tam olarak bilinmemektedir. Ancak eğer manyetik alan oluşum teorilerimiz doğru ise bu hız değişimin ana nedeni Dünya’nın çekirdeğindeki değişimler olabilir.

Bugün manyetik güney kutup coğrafi Kuzey Kutba ve manyetik kuzey kutup ise coğrafi Güney Kutba yakın bir noktada bulunsa da yapılan çalışmalar son 80 milyon yıl içinde manyetik kutupların 150 kez bir coğrafi kutuptan diğerine hareket ettiğini göstermiştir. Ancak merak etmeyin! Gezegenimizdeki kitlesel yok oluşlar, kutupların yer değiştirme dönemine denk gelmemektedir. Manyetik kutupların yer değiştirmesi birkaç yüz bin yıllık uzun bir zaman ölçeğinde gerçekleşir ve bu nedenle bizler için bir tehdit oluşturmaz. Ancak manyetik alandaki değişim sürekli olarak takip edilerek küresel konumlama sistemi yani kısa adıyla GPS bilgileri güncellenmelidir. Bu sayede, GPS kullanan tüm cihazlar, buna cep telefonları da dâhil veya ulaşım araçları gezegen üzerindeki coğrafi yönü doğru şekilde göstermiş olacaktır.

Bilim Genç sesli yayınlarının bir bölümünün daha sonuna geldik. Bu bölümde Dünya’nın üç önemli kutbu hakkında bilgiler verdim. Ayrıca manyetik kutupların hareketinden ve bize yapabileceği olası etkilerden de bahsettim. Bu sayede kafa karışıklığına neden olan bazı konulara da açıklamalar getirmiş oldum.

Bilim Genç sesli yayınlarının bir sonraki bölümünde, etrafımızı saran evreni keşfetmeye devam edeceğiz. Şimdilik hoşça kalın!

Kaynaklar:

• https://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp/poles/polesexp.html
• http://www.geomag.bgs.ac.uk/education/poles.html
• https://earthsky.org/earth/magnetic-north-rapid-drift-blobs-flux/
• https://www.nature.com/articles/d41586-019-00007-1