Dünya’nın Eksen Eğikliğini Nasıl Ölçebiliriz?

Mevsimlerin oluşma nedeni Dünya’nın yörüngesindeki hareketi sırasında Güneş’e doğru olan yöneliminin değişmesidir. Dünya’nın eksen eğikliği yaklaşık 23 derecedir ve Dünya’da mevsimlerin oluşmasında eksen eğikliğinin belirgin bir etkisi vardır.

Dünya’nın eksen eğikliğinin kaç derece olduğunu biliriz. Ancak birçoğumuz bu değerin nasıl ölçüldüğü hakkında çok fazla bilgiye sahip değiliz. Bu etkinliğimizde basit bir yöntem kullanarak Dünya’nın eksen eğikliğini ölçmeyi amaçlıyoruz.

Bilmekte fayda var!

Mevsimler bir gezegenin yörüngesindeki hareketi sırasında Güneş’e doğru olan yöneliminin düzenli ve tekrar eden şekilde değişmesi sonucu oluşur. Çünkü bu durum Güneş’ten gelen radyasyon miktarının ve atmosfere girme açısının değişmesine neden olur.

Bir gezegende mevsimlerin oluşmasına neden olan iki etken vardır: gezegenin eksen eğikliği ve Güneş etrafındaki yörüngesinin şekli. Eksen eğikliği, bir gezegenin dönme ekseniyle yörünge ekseni arasındaki açıdır. Dünya’da mevsimlerin oluşmasında eksen eğikliği -yaklaşık 23 derece- daha büyük rol oynar. Dünya’nın Güneş etrafındaki yörüngesi elips şeklindedir. Ancak bu şekil daireye yakın olduğu için yörünge hareketi sırasında Dünya'nın Güneş’e en yakın ve en uzak olduğu mesafeler arasındaki fark çok azdır. Bu nedenle yörünge şeklinin Dünya’nın mevsimleri üzerinde belirgin bir etkisi yoktur. Ancak yörüngesinin dış merkezliği (daire şeklinden ne kadar uzak olduğu) daha büyük olan Mars’ta mevsimler birbirinden çok farklıdır. Bu durum Mars’ın atmosfer basıncının da yıl içinde değişmesine neden olur.

Nelere ihtiyacımız var?

·    3 adet büyük çivi

·    1 adet çivi çakabileceğimiz düz tahta parçası

·    1 adet çekiç

Ne yapıyoruz?

İlk olarak 21 Mart’ta, güneş ışınlarının yeryüzüne en dik açıyla geldiği yerel saatle 12.00’de yatay bir zemine yerleştirilmiş tahta bir plaka üzerine dik bir çivi (referans çivisi) çakalım.

Daha sonra aynı tahtaya, güneş ışınlarının geliş doğrultusuna yönelecek şekilde (öyle ki çivinin gölgesi oluşmasın) ikinci bir çivi çakalım.

Son olarak 21 Haziran’da, güneş ışınlarının yeryüzüne en dik açıyla geldiği yerel saatle 13.00’te (ileri saat uygulaması nedeniyle 12.00 yerine 13.00’te) üçüncü bir çiviyi yine güneş ışınlarının geliş doğrultusuna yönelecek şekilde (öyle ki çivinin gölgesi oluşmasın) tahtaya çakalım.

21 Mart ve 21 Haziran tarihlerinde tahtaya çakılan çivilerin arasındaki açının ölçülmesi

21 Mart ve 21 Haziran’da çaktığımız bu iki çivinin arasındaki açı Dünya’nın eksen eğikliğinin değeridir. Biz bu değeri 22,8° olarak ölçtük.

Ne oldu?

21 Mart, 21 Haziran, 23 Eylül ve 21 Aralık tarihlerinde Dünya’nın Güneş etrafındaki konumu

Şekilde görüldüğü gibi, 21 Mart ve 23 Eylül tarihlerinde Güneş’e yönelen kırmızı oklar Dünya’nın Ekvator düzlemi doğrultusundadır. 21 Haziran ve 21 Aralık tarihlerinde Güneş’e yönelen mavi oklar ise Dünya’nın yörünge düzlemi doğrultusundadır. Bu yüzden kırmızı ok ile mavi ok arasındaki açı, Ekvator düzlemi ile Dünya’nın yörünge düzlemi arasındaki açıyı yani eksen eğikliğini verir. Bu nedenle 21 Mart ve 21 Haziran tarihlerinde güneş ışınlarının geliş doğrultusuna yönelecek şekilde tahtaya çaktığımız bu iki çivinin arasındaki açı, Dünya’nın eksen eğikliğinin değeridir.

Türkiye’nin farklı noktalarında 21 Aralık ve 21 Mart tarihlerinde bu etkinliği tekrar edebilirsiniz. 21 Aralık’ta birinci aşamayı, 21 Mart’ta da ikinci aşamayı uygulayarak Dünya’nın eksen eğikliğini ölçebilirsiniz.

Dünya’nın eksen eğikliği için yaptığınız ölçümleri TÜBİTAK’ın yeni, ücretsiz ve elektronik dergisi Bilim Genç’te paylaşabilirsiniz.

Kaynaklar:

• Işıldak, R.S., “A hammer and nails are just the tools to measure the Earth’s axial tilt”, Physics Education, Cilt 44, Sayı 3, s. 225-226, 2009.
• Trumper, R, “University students’ conceptions of basic astronomy concepts”, Physics Education, Cilt 35, Sayı 1, s. 9-15, 2000.
• Küçüközer, H., “Prospective science teachers’ conceptions about astronomical subjects”, Science Education International, Cilt 18, Sayı 2, s. 113–130, 2007.