Güneş Sistemini Tanıyalım: Dünya

titoOnz / iStock

Dünya’nın Genel Özellikleri

Güneş sistemindeki dört karasal gezegen arasında en büyüğüdür. Yüzeyinde suyun sıvı hâlde bulunduğunu ve üzerinde yaşam olduğunu kesin şekilde bildiğimiz tek gök cismi Dünya’dır.

Dünya yaklaşık 4,5 milyar yaşındadır.

Güneş’ten ortalama 150 milyon km uzaklıkta bulunur. Güneş ışığının Dünya’ya ulaşması yaklaşık 8 dakika sürer. Dünya’nın uzaydan çekilmiş ilk görüntüsü, 24 Ekim 1946 yılında yerden 105 km yüksekliğe ulaşan V-2 roketi ile elde edildi.

16. yüzyıla kadar çoğunlukla Dünya’nın evrenin merkezinde olduğu düşünülüyordu. Ancak antik çağlarda bile Dünya’nın evrenin merkezinde olmadığını, Güneş’in etrafında dolandığını tahmin eden kişiler vardı. Örneğin Antik Yunan’da yaşamış Aristarkus, evrenin merkezinde Güneş’in olduğunu söylemişti.

johan63 / iStock

O dönemlerde evrenin neredeyse tamamen Güneş sisteminden ibaret olduğu düşünülüyordu. Güneş sisteminin ötesinde ise sabit yıldızlardan oluşan küresel bir katmanın yer aldığı varsayılıyordu. Ancak 16. yüzyıldan itibaren Mikolaj Kopernik (1473 - 1543), Johannes Kepler (1571 - 1630), Galileo Galilei (1564 - 1642) gibi gök bilimciler sayesinde gezegenlerin Güneş etrafındaki hareketi daha iyi anlaşıldı ve Güneş merkezli evren modeli geniş ölçekte kabul görmeye başladı.

Üzerinde yaşam olduğu bilinen tek gezegen olan Dünya’nın Güneş’e uzaklığı ve birim yüzeyine birim zamanda düşen güneş enerjisi miktarı gibi bilgilere dayanılarak “yaşanabilir bölge” tanımı yapılmıştır. Yaşanabilir bölge, Güneş’ten belirli bir uzaklık aralığındaki bir bölgeyi tanımlar. Dünya, Güneş’in yaşanabilir bölgesinde yer alırken, Venüs Güneş’e çok yakın olduğu için yaşanabilir bölgenin dışındadır. Dünya’ya göre Güneş’e daha uzak olan Mars ise yaşanabilir bölgenin dış sınırında yer alır. Her yıldızın etrafında benzer yaşanabilir bölgeler teorik olarak tanımlanabiliyor. Keşfedilen bir ötegezegenin yüzeyinde sıvı su olup olmadığı ve dolayısıyla yaşam barındırma olasılığı bu sayede araştırılabiliyor.

Dünya’nın Atmosferi

Büyütmek için görsele tıklayın.

shoo_arts / iStock

Dünya’nın atmosferi yaklaşık %78 oranında azot, %21 oranında oksijen, %1 oranında argon ve diğer gazlardan oluşur. Atmosferin net bir sınırı olmamakla birlikte uluslararası standartlarda uzayın başladığı yükseklik olan 100 km, atmosferin üst sınırı olarak kabul edilir.

Dünya’nın atmosferi beş ana katmandan oluşur. Bu katmanlar, yerin yüzeyinden yukarı doğru sırasıyla troposfer, stratosfer, mezosfer, termosfer ve ekzosfer olarak adlandırılır. Bulut oluşumu ve yağmur gibi tüm hava olayları troposfer katmanında gerçekleşir.

Stratosfer tabakasının içinde ozon tabakası bulunur. Ozon üç tane oksijen atomundan oluşan bir moleküldür (O3). Ozon tabakası Güneş’ten gelen morötesi dalga boyundaki zararlı ışınların yerin yüzeyine ulaşmasını engeller.

Sakurra / iStock

Dünya’nın Kütlesi ve Büyüklüğü

Science History Images / Alamy Stock Photo

Dünya’nın yüzeyinin yer çekimi etkisiyle şekillendirilmiş görüntüsü

Güneş’e en yakın üçüncü gezegen olan Dünya’nın Ekvator bölgesindeki çapı 12.756 km’dir. Dünya’nın küresel bir şekle sahip olduğu antik çağlardan beri biliniyordu. Dünya’nın çevresini ölçen ilk kişinin MÖ 240 yılında Antik Yunan’da yaşamış Eratosthenes olduğu düşünülüyor.

Dünya kusursuz bir küre şeklinde değildir. Kutuplardan biraz basık, Ekvator bölgesinde ise biraz şişkindir. Bu şekle geoit denir. Dünya’nın geoit şeklinde olmasının nedeni kendi etrafında dönmesidir. Ancak Dünya’nın şeklini küre olarak kabul edip işlem yapmak hesaplamalarda çok önemli bir hata oluşturmaz. Çünkü Dünya’nın kutup bölgelerindeki yarıçap uzunluğu ile Ekvator bölgesindeki yarıçap uzunluğu arasındaki fark sadece 22 km’dir.

Dünya’nın çevresinin hesaplanması, çapını ve hacmini de hesaplamamızı sağlar. Dünya’nın kütlesi ise 5,97 x 10²⁷ kilogramdır. Eratosthenes’in Dünya’nın çapını belirlemesinden sonra Galileo’nun yer çekimi ivmesini, Isaac Newton’un ise evrensel çekim ve hareket yasasının temel prensiplerini ortaya koyması sayesinde Dünya’nın kütlesinin hesaplanması da mümkün oldu. Dünya, Güneş sistemindeki en büyük kütleli beşinci gezegendir. Aynı zamanda Güneş sistemindeki gezegenler arasında yoğunluğu en yüksek olanı Dünya’dır. Dünya’nın yoğunluğu 5513 kg/m³'tür.

Mükemmel bir küre olmadığı için Dünya’nın her yerinde yer çekimi kuvveti aynı değildir. Yani belirli bir yükseklikten yere bıraktığınız bir elma Dünya’nın her yerinde aynı hızla yere düşmez.

Dünya’nın Yörünge Özellikleri

Dünya’nın dönme ekseni ile Güneş etrafındaki yörünge düzlemi arasında 23,5 derecelik bir açı bulunur. Yani Dünya 23,5 derecelik bir eksen eğikliğine sahiptir. Dünya’nın eksen eğikliği nedeniyle güneş ışınları yılın farklı zamanlarında Kuzey Yarım Küre ve Güney Yarım Küre’ye farklı açılarla ulaşır. Bu da mevsimlerin oluşmasına yol açar.

Büyütmek için görsele tıklayın.

blueringmedia / iStock

Dünya’nın Dönme Ekseni Nedir?

Kuzey Kutbu’ndan veya Güney Kutbu’ndan girip gezegenimizin merkezi boyunca ilerledikten sonra diğer kutuptan çıkan hayali bir doğru düşünelim. İşte bu doğru Dünya’nın dönme eksenidir. Dönme ekseni Ekvator düzlemine diktir. Dünya bu eksen etrafında saatte 1.700 km hızla döner.

Dünya’nın Güneş etrafındaki yörüngesi mükemmel bir çember şeklinde olmadığından Dünya ile Güneş arasındaki mesafe yıl boyunca değişir. Her sene ocak ayının ilk haftasında Dünya Güneş’e en yakın konuma gelirken, temmuz ayının ilk haftasında Güneş’ten en uzak konumda bulunur. Dünya’nın Güneş’e en yakın ve en uzak olduğu konumlar arasındaki mesafe farkı ortalama 5 milyon km’dir. Ancak mevsimlerin oluşmasında Dünya ile Güneş arasındaki mesafenin değişmesinin bir etkisi yoktur.

Dünya’nın yörüngesi elips şeklindedir. Bu nedenle Dünya’nın yörünge hareketi sırasındaki  hızı sabit değildir. Dünya, Güneş’e yakın olduğu ocak ayında yörüngesinde daha hızlı hareket ederken, Güneş’e en uzak olduğu temmuz ayında daha yavaş hareket eder. Bu nedenle Kuzey Yarım Küre’de yaz mevsimi kış mevsiminden ortalama 5 gün daha uzun sürer. Güney Yarım Küre’de ise kış mevsimi yaz mevsiminden daha uzundur.

Dünya’nın iki hareketini hepimiz biliyoruz. Bunlardan biri kendi ekseni etrafında dönmesidir. Bu hareket gece ve gündüzün oluşmasına neden olur. İkinci hareketi ise Güneş etrafındaki yörünge hareketidir. Dünya yörünge hareketini bir yılda tamamlar. Dünya’nın birçoğumuzun aşina olmadığı üçüncü hareketi ise presesyon hareketidir.

Büyütmek için görsele tıklayın.

 MARK GARLICK / SCIENCE PHOTO LIBRARY

Dünya’nın dönme ekseninin uzayda işaret ettiği nokta 26.000 yıllık bir periyotla bir daire çizer. Bu hareket “presesyon hareketi” olarak isimlendirilir. Günümüzde Dünya’nın dönme ekseni Kuzey Kutbu’nda Polaris’e yani Kutup Yıldızı’na yakın bir yeri işaret eder. Ancak presesyon hareketi nedeniyle aynı nokta 13.000 yıl sonra Vega yıldızını işaret edecek yani Kutup Yıldızı, Vega olacak.

Dünya’nın İç Yapısı

Büyütmek için görsele tıklayın.

Oleksandr Hruts / iStock

Dünya dört ana katmandan oluşur. Yüzeyden içe doğru bu katmanlar sırasıyla yer kabuğu, manto, dış çekirdek ve iç çekirdektir. İç çekirdek katı hâldedir. Demir ve nikelden oluşan iç çekirdek, 1.200 km’lik yarıçapa sahip bir küre şeklindedir. İç çekirdeğin sıcaklığı 5.400 ^oC’dir. Bu sıcaklık neredeyse Güneş’in yüzey sıcaklığına eşittir.

Sıvı hâldeki dış çekirdek 2.300 km kalınlığa sahiptir. Dış çekirdeğin erimiş demir ve nikelden oluştuğu düşünülüyor.

Dış çekirdek ile yer kabuğu arasında kalan manto bölgesi ise 2.900 km kalınlıktadır.

Dünya’nın yüzeyini kaplayan kabuk tabakasının kalınlığı ise okyanus tabanında ortalama 5 km iken, sıradağların olduğu bölgelerde 100 km’ye ulaşabilir.

DavidSzabo / iStock

Dünya’nın dış çekirdeğinde bulunan sıvı hâldeki nikel-demir karışımı, konveksiyon hareketi nedeniyle oluşan bir manyetik alana sahiptir. Manyetik alan, Güneş’ten gelen yüksek enerjili parçacıklara yani güneş rüzgârlarına karşı gezegenimizi korur.

Dünya’nın manyetik kutupları ortalama 250.000 yılda bir yer değiştirir. Bu yer değiştirme uzun bir sürede gerçekleştiği için gezegenimizdeki yaşam üzerinde olumsuz bir etkisi olmaz.

Güneş Rüzgârı Nedir?

Güneş rüzgârları, Güneş’ten yüksek hızlarla uzaya yayılan elektriksel olarak yüklü parçacıklardır. Güneş sisteminin en dışına ve hatta yıldızlar arası ortama kadar ulaşabilirler. Her yıldız benzer şekilde uzaya yüksek enerjili parçacıklar yayar ve bu olayın genel adı ise yıldız rüzgârlarıdır.

Kutup Işıkları (Aurora) Nasıl Oluşur?

sumos / iStock

Güneş rüzgârları ile taşınan elektrik yüklü parçacıklar, Dünya’nın manyetik alan çizgilerini takip ederek kuzey ve güney manyetik kutuplardan atmosfere girer. Bu parçacıklar atmosferin iyonosfer katmanındaki oksijen ve azot gibi atom ya da moleküller ile etkileşerek uyarılmalarına neden olur. Bu parçacıklar tekrar temel hâle dönerken farklı renklerde ışık yayar. Bu olgu kutup ışıkları ya da aurora olarak isimlendirilir. Kuzey Yarım Küre’de gerçekleşen kutup ışıkları “aurora borealis”, Güney Yarım Küre’de gerçekleşen kutup ışıkları ise “aurora australis” olarak adlandırılır. Kutup ışıkları genellikle 70 dereceden daha yüksek enlemlerde ortaya çıkar.

Dünya'nın Çekirdeği Dönmeyi Durdurur mu?

1960 yılından bugüne kadar yapılan çalışmalar Dünya'nın iç çekirdeğinin dönme hızının manto tabakasına kıyasla birkaç yıllık dönemlerle artıp azaldığını gösterdi. İç çekirdeğin katı, dış çekirdeğin ise sıvı olması nedeniyle iç çekirdek manto tabakasından farklı hızlarda dönebilir. İki katman arasındaki bu dönme hızı farkına diferansiyel dönme denir. Sonuçları 2023 yılında Nature Geoscience dergisinde yayımlanan bir araştırma, “Dünya’nın çekirdeği dönmeyi durdurdu ve ters yönde dönmeye başladı.” şeklinde yorumlandı. Aslında çalışmada elde edilen sonuç mantoya kıyasla daha hızlı dönen iç çekirdeğin tekrar yavaş dönmeye başladığı anlamına geliyordu. Yani Dünya’nın çekirdeği dönmeyi durdurmadı veya tersine dönmeye başlamadı.

Dünya'nın iç çekirdeği ile manto tabakası arasındaki olağan dönüş hızı farkının günlük yaşantımıza bir etkisi yoktur. Ancak eğer çekirdeğin dönüş hızı ani ve şiddetli bir şekilde artar veya azalırsa deniz seviyesinde ve iklimlerde ciddi değişimler gerçekleşebilir.

İç çekirdek ve dış çekirdek dönmeyi durdurursa manyetik alan ortadan kalkar. Bu durumda Dünya atmosferi uzaya kaçmaya başlar. Bu da Güneş’ten gelen yüksek enerjili radyasyonun ve parçacıkların yeryüzüne ulaşmasına yol açar ve Dünya üzerindeki yaşamı tehdit eder.

Dünya’nın Yılı ve Günü

MARK GARLICK / SCIENCE PHOTO LIBRARY

Dünya, Güneş etrafındaki bir turunu 365,25 günde tamamlar. Bu süre “tropikal yıl” olarak isimlendirilir. Ancak günlük yaşamda kullandığımız güneş takviminde bir yıl 365 gündür. Buna “takvim yılı” denir. Tropikal yıl ile takvim yılı arasındaki bu farkı ortadan kaldırmak için 6 saate denk gelen 0,25 günlük bu fark dört yılda bir kez takvime bir gün olarak ilave edilir. Bu ilave güne “artık gün” denir. Bu nedenle şubat ayı üç yıl boyunca 28 gün iken takip eden dördüncü yıl 29 gündür. Şubat ayının 29 gün olduğu yıla ise “artık yıl” denir. Artık yıl 366 gündür. Bu düzenleme sayesinde Dünya’nın Güneş etrafındaki bir turu için geçen süre ile günlük yaşamda kullandığımız takvimin uyumlu olması sağlanır.

Bu kısımda önemli bir ayrıntıyı açıklamamız gerek. Aslında kusursuz bir şekilde her dört yılda bir kez artık yıl olmaz. Çünkü tropikal yıl ile takvim yılı arasındaki fark aslında tam olarak 0,25 gün değil, 0,242189 gündür. Bu nedenle çok uzun zaman ölçeklerinde artık yıl bazen dördüncü yıla denk gelmeyebilir.

Dünya’nın gün süresi 24 saattir. Buna “güneş günü” denir. Güneş günü, Güneş’in gökyüzündeki belirli bir konumu dikkate alınarak Güneş’in tekrar aynı konuma gelmesi için geçen süre olarak tanımlanır. Örneğin Güneş’in iki doğuşu arasında geçen süre 1 güneş günüdür. Uzaktaki bir yıldızın gökyüzünde tekrar aynı noktaya gelmesi için geçen süre ise “yıldız günü” olarak tanımlanır. Örneğin Dünya’nın kendi ekseni etrafında bir tam tur atması için geçen süre 1 yıldız günüdür. Yıldız günü, güneş gününden yaklaşık 4 dakika daha kısadır.

Dünya'nın Kendi Etrafındaki Dönme Hareketi Durursa Ne Olur?

Dünya’nın kendi etrafındaki dönüş hızı yavaşlarsa Dünya yüzeyindeki denizler ve okyanuslar kutup bölgelerine doğru hareket etmeye başlar. Buna bağlı olarak iklim ve bitki örtüsü de değişir. Dünya daha hızlı dönmeye başlarsa atmosferde şiddetli kasırgalar gerçekleşirken okyanuslar bu kez Ekvator bölgesinde toplanmaya başlar ve dev tsunamiler oluşur.

Gündüz ve gece süresi de Dünya’nın kendi etrafındaki dönüş hızının değişmesinden etkilenir. Dünya tamamen dönmeyi durdurursa bir gün süresi bir yıla eşit olur. Eğer dönme ani şekilde durursa tektonik plakalar harekete geçer ve Dünya’nın her yerinde çok büyük depremler gerçekleşir.

Dünya’nın dönüşünün kısa sürede veya ani şekilde büyük bir değişime uğraması, yeryüzündeki yaşam üzerinde olumsuz sonuçlara neden olabilir. Ancak gezegenimizin hareketinde böylesi büyük ölçekli ani değişimlerin olması beklenmiyor.

Dünya’nın Uydusu

Dünya tek bir uyduya sahiptir. Dünya’nın uydusu Ay, insanların şu ana kadar Dünya dışında ayak bastığı tek gök cismidir. Ay, Dünya’dan ortalama 384.400 km uzaktadır.

Dünya Hakkında Bilmeniz Gereken 10 Şey

• Güneş’e en yakın 3. gezegendir.
• Üzerinde yaşam olduğunu bildiğimiz tek gök cismidir.
• Adını mitolojiden almayan tek gezegendir.
• %78 azot, %21 oksijen ve %1 diğer gazlardan oluşan Dünya atmosferi, bu özelliği ile yaşam için mükemmel koşullara sahiptir.
• Güneş sisteminde yüzeyinin büyük bir kısmı sıvı hâldeki suyla kaplı olan tek karasal gezegendir.
• Eğer Güneş iki metre genişliğe sahip olsaydı Dünya 10 kuruşluk madenî para büyüklüğünde olurdu.
• Dünya atmosferinin yoğunluğu, çok büyük olmayan gök taşlarından yeryüzündeki canlıları koruyabilecek kadar yüksektir.
• Tek bir doğal uydusu vardır.
• En çok sayıda yapay uyduya sahip gezegendir.
• Güneş sisteminde yoğunluğu en yüksek gezegendir.

Sayılarla Dünya

Çapı: 12.756 km

Kütlesi: 5,97 x 10²⁴ kg

Güneş’e ortalama uzaklık: 149.600.000 km

Yörünge dönemi (yıl süresi): 365,25 gün

Yıldız günü süresi: 23 saat 56 dakika 4 saniye

Güneş günü süresi: 24 saat

Doğal uydu sayısı: 1

Aktif yapay uydu sayısı (1 Ocak 2023 itibarıyla): 9.718

Kaynaklar:

• Topal, S., Kaostan Kozmosa Evrenin Hikayesi, Destek Yayınları, 2020.
• https://climate.nasa.gov/news/2919/earths-atmosphere-a-multi-layered-cake/              
• https://www.timeanddate.com/date/leapyear.html  
• https://solarsystem.nasa.gov/planets/earth/in-depth/
• https://solarsystem.nasa.gov/moons/earths-moon/overview/

Yazar Hakkında:

Doç. Dr. Selçuk Topal

Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fizik Bölümü

Yüksek Enerji ve Plazma Fiziği Anabilim Dalı