Gelgitler Nasıl Oluşur?

Fotoğraf: Dr. Bülent Gözcelioğlu (Fundy Körfezi, Nova Scotia, Kanada)

Denizlerde meydana gelen gelgitler hepimizin aşina olduğu bir olaydır. Ancak gelgitler sadece denizlerde değil aynı zamanda karalarda da olur. Gelgitlerin nasıl oluştuğunu ve gezegenlerde nasıl değişikliklere sebep olduğunu, birbiri etrafında dönen iki gökcisminden oluşan basit bir sistemdeki cisimlerin hareketlerini inceleyerek anlayabiliriz.

İki cisimden oluşan bir sistemde esasen cisimler sistemin kütle merkezi etrafında dönerler. Fakat tartışmanın daha basit olması için küçük kütleli cismin büyük kütleli cismin kütle merkezi etrafında dairesel hareket ettiğini varsayalım. Cisimlerin birinin kütlesinin diğerinden çok daha büyük olduğu durumlar için küçük cismin büyük cismin etrafında dönmesi varsayımı hemen hemen doğrudur. Örneğin Güneş-Dünya ya da Dünya-Ay ikili sistemleri böyle sistemlerdir.

Noktasal (uzayda hacim kaplamayan) bir cismin dairesel hareket yapması için sahip olması gereken merkezcil ivme w²r’dir. Burada w cismin açısal hızı (birim zamanda döndüğü açı miktarı), r ise dönme merkezine olan uzaklığıdır. Çok sayıda parçacıktan oluşan bir gökcismi dairesel hareket sırasında bütünlüğünü koruyorsa cismin içindeki tüm parçacıkların aynı açısal hızla döndüğünü söyleyebiliriz. Ancak cisim uzayda bir hacim kapladığı için parçacıkların dönme merkezine olan uzaklıkları farklıdır. Dolayısıyla dairesel hareket yapmaları için gerekli olan merkezcil ivmeler de farklıdır.

Dönme merkezine daha yakın ve daha uzak olan parçacıkların durumlarını ayrı ayrı ele alalım. Dönme merkezine uzak olan parçacıkların daha büyük bir merkezcil ivmeye sahip olması gerekir. Ancak merkezcil ivmenin kaynağı olan kütleçekim kuvveti uzaklık arttıkça azalır. Eğer dönme hareketi yapan cismin kütle merkezinin merkezcil ivmesinin tam doğru değerde olduğunu düşünürsek, dönme merkezine daha uzak olan kısımdaki parçacıklar üzerine etki eden kütleçekim kuvveti olması gerekenden daha küçük olacaktır. Dolayısıyla bu kısımda bulunan parçacıklar cismi bir arada tutan kuvvetlerin izin verdiği ölçüde dışarıya doğru savrulur. Dönme merkezine daha yakın olan parçacıklar için ise bu durumun tam tersi geçerlidir. Bu kısımdaki parçacıkların daha küçük bir merkezcil ivmeye sahip olması gerekir; ancak üzerlerine etki eden kütleçekim kuvveti daha büyük olduğu için cismi bir arada tutan kuvvetlerin izin verdiği ölçüde içeriye doğru çekilirler. Sonuç olarak gökcisminin şekli ovalleşir. Örneğin Dünya’nın kutuplarda basık, Ekvator’da şişkin olmasının nedeni -daha çok Güneş’in sebep olduğu- gelgitlerdir. Benzer biçimde Ay’ın şekli de Dünya’nın sebep olduğu gelgitlerin izlerini taşır.