Bilimsel Kavramlar

Hücre

Canlıların temel yapı ve işlevsel birimi hücredir Bütün canlılar bir ya da daha fazla hücreden meydana gelmiştir Kalıtım materyali hücrede bulunur Modern Hücre Teorisi'ne göre yeni hücreler varolan hücrelerin çoğalması ile oluşur

Bu teoriyi şöyle açıklayabiliriz: Canlılarda gördüğümüz her türlü yapısal ve işlevsel faaliyeti hücrede görebiliriz Yani bir hücre büyüme, boşaltım, üreme, hareket gibi, canlılığa özel işlevleri tek başına yerine getirebilir

Bütün canlılar hücrelerin biraraya gelmesiyle oluşmuştur Tek bir hücreden meydana gelen amip, terliksi hayvan ve milyarlarca hücreden meydana gelen insan Canlılığın en büyük özelliklerinden birisi hücresel yapıya sahip olmalarıdır

Her türlü özelliğimizin oluşmasını sağlayan kromozomlar hücrede bulunur Kromozomlar, prokaryot (ilkel çekirdekli) canlılarda stoplazma içerisine dağılmış olarak bulunurken, ökaryot (gerçek çekirdekli) canlılarda çift kat zarla çevrili çekirdek organelinin içerisindedir Kromozomlar sayesinde ana-babadaki özellikler, genç hücrelere ve tabii ki yavrularına geçer

Anorganik ve organik evrim süreci dışında hiçbir hücre, durduk yerde ortaya çıkmaz Ancak varolan hücrelerin mitoz veya mayoz bölünme geçirmesiyle oluşur Mitoz bölünme, bir hücreden aynı özellikleri taşıyan iki yavru hücrenin meydana gelmesidir Büyüme ve gelişme sırasında vücut hücrelerimiz bolca mitoz bölünme geçirerek çoğalırlar

Mayoz bölünme ise, bir hücreden dört yavru hücrenin meydana gelmesidir Üreme hücrelerinde görülen bir bölünme şeklidir Canlıların çeşitlenmesine ve farklı özellikler kazanmasına olanak sağlar

Hücrenin Bölümleri

Hücre Zarı

Singer-Nicholson adlı iki bilim adamı tarafından ortaya atılan "Akıcı-Mozaik Zar Modeli" ile açıklanır Bu modele göre hücre zarı, tek katlı lipid tabakasından meydana gelmiş, karbonhidrat ve protein molekülleri lipid tabakasına gömülü durumdadır Lipid tabakası sürekli hareket halindedir

Stoplazma

Hücre zarı ile çekirdek arasını dolduran canlı sıvıdır Büyük bir kısmı sudur Içerisinde organel denilen çeşitli görevleri üstlenmiş ve özelleşmiş yapılar bulunmaktadır

Endoplazmik Retikulum

Çekirdek zarı ile stoplazma ya da hücre zarı arasında uzanan iletimle görevli kanal ve borucuklar sistemidir

Golgi Aygıtı

Hücrenin bazalında bulunan iç içe geçmiş tabak görünümünde zar sistemidir Yağ sentezi ve lizozomların paketlenmesinde görevlidir

Lizozom

Tek katlı zarla çevrili, içerisinde sindirim enzimleri bulunduran organeldir

Mitokondri

Hücrenin enerji santralidir Oksijenli solunumun gerçekleştiği yerdir

Kloroplast

Sadece bitki hücrelerinde bulunan bu organel, fotosentezin yani besin üretiminin gerçekleştiği yerdir

Sentrozom

Bu organel sadece hayvan hücrelerinde bulunur ve bölünme esnasında kromozomların kutuplara taşınması görevini üstlenmiştir

Çekirdek

Hücrenin en önemli organeli ve yöneticisi konumundadır Dış tarafı çift kat zarla çevrili, içerisi ise karyoplazma denilen sıvı madde ile doludur Ayrıca kromozomlar ve çekirdekçik de burada bulunur

Işığın Madde Haline Geçişi

Enerji ile maddenin birbirlerine dönüşmesi E=mc2 eşitliğine göre olmaktadır (E=enerji, m=kütle, c=ışık hızı) Einstein’ın bulduğu bu formül bu yüzyılın başından beri bilinmektedir Maddenin ışık enerjisi şekline geçişini çok iyi biliriz

Yıldızların parlaması, termonükleer bombanın patlaması vb Amerikalı fizikçilerden oluşan bir ekip dünyada ilk defa bu olayın tersini, yani ışığın vakum içinde maddeye dönüşmesini kanıtladı Bu buluş Stanford Doğrusal Parçacık Hızlandırıcı’sında yapıldı

Kuramsal fizikçi Breit ve Wheeler daha 1934’de iki foton çarpışınca bir elektron’la bir pozitron doğabileceğini ileri sürmüştü Fakat, bu olayın gerçekleşebilmesi için bu iki fotonun enerjilerinin çok yüksek olması gerekir; örneğin sıradan lazer ışınlarının fotonları maddeye çevrilemez Bu bakımdan çok ustaca bir deney hazırlanması gerekiyordu

Çok yüksek enerjili (46,6 GeV) bir elektron demetiyle çok odaklaşmış bir lazer ışını çarpıştırıldı Elektronlarla çarpıştıktan sonra bazı lazer fotonları gittikleri yönün tam tersinde gitmeye başladılar ve bu sırada son derece büyük bir enerji kazandılar Bu yüksek enerjili fotonlar, başlangıçtaki lazer fotonlarıyla çarpıştıklarında bir elektron-pozitron çifti oluşturdular

Işık Dalgaları

Galile, ışık hızını saptanması problemini formülleştirdi; ama çözmedi Bir problemin formüllleştirilmesi, çoğu zaman, problemin yalnız bir matematik ya da deney ustalığı sorunu olan çözümünden daha önemlidir Yeni sorular, yeni olanaklar ortaya koymak, eski problemlere yeni bir açıdan bakmak, yaratıcı hayalgücünü gerektirir ve bilimde gerçek ileremeye damgasını vurur

Galile’nin İki Yeni Bilim’inde, öğretmen ile öğrencileri arasında, ışık hızı üzerine şöyle bir konuşma geçer: "SAGREDO: Peki ama, bu ışık çabukluğunun ne çeşit ve ne kadar büyük bir çabukluk olduğunu düşünmeliyiz? Ani ya da pek birdenbire midir, yoksa öbür hareketler gibi o da zaman mı gerektirmektedir? Bunu deneyle saptayabilir miyiz?

"SIMPLICO: Günlük yaşantı, ışığın yayılmasının birdenbire olduğunu göstermektedir; çünkü çok uzağımızda ateşlenen bir topun önce alevini görürüz ve bu, hiç zaman almaz; oysa topun sesi ancak oldukça önemli bir zaman aralığından sonra kulağımıza ulaşır

"SAGREDO: Evet ama Simplico, kimsenin yadırgamadığı bu yaşantıdan benim çıkarabildiğim tek şey, bize ulaşan sesin ışıktan daha yavaş yol aldığıdır; bu, bana ışığın gelişinin apansız olup olmadığını ya da son derece çabuk geliyorsa, yine de zaman alıp almadığını öğretmiyor

"SALVIATI: Bunun ve buna benzer başka küçük gözlemlerin pek az kanıtlayıcı olması, birinde aydınlanmamın, yani ışığın yayılmasının, gerçekten birdenbire olup olmadığını kesinlikle saptamak için bir yöntem düşünmeme yol açtı"

Salviati’nin önerdiği deney tekniği ile, yani Galile zamanında ışığın hızını, anlatılan şekilde ölçmek olanağı pek azdı Süredurum İlkesi, enerjinin korunumu yasası, yalnızca önceden çok iyi bilenen deneyler üzerinde yeni ve özgün bir biçimde düşünmekle bulunmuştur

Galilei’nin, yaptığı deneyin tek kişi ile daha kolay ve eksiksiz yapılabileceğini görmemiş olmasının insanı şaşırttığını söyleyebiliriz Belirli bir uzaklıkta duran arkadaşının yerine bir ayna koyabilirdi ve ayna, işareti alır almaz kendiliğinden geri gönderirdi

Işık hızını, ilk olarak ve yalnız yeryüzündeki olanaklardan yararlanarak yaptığı deneylerle saptayan Fizeau, aşağı yukarı iki yüz elli yıl sonra, işte bu ilkeyi kullandı Roemer, ışık hızını daha önce, ama daha az tam olarak, gökbilimsel gözlemlerle saptamıştı

Aşırı bir yük olduğu için, ışık hızının, ancak Yer ile Güneş Sistemi'nin diğer gezegenleri arasındaki uzaklıklarla bir tutulabilen uzaklıklar kullanılarak ya da çok geliştirilmiş bir deney tekniği ile ölçülebileceği bellidir Birinci yöntem, Roemer’inki, ikincisi Fizeau’nunki idi

Bu ilk deneylerin yapıldığı günlerden beri, ışık hızını gösteren o çok önemli sayı, kesinliği gittikçe artarak birçok kez saptandı Yüzyılımızda, Michelson, bu amaçla pek ince bir teknik geliştirdi Bu deneylerin sonuçları kısaca şöyle özetlenebilir: Işığın boşluktaki hızı, yaklaşık olarak, saniyede 300000 kilometredir (saniyede 186000 mil)

1675'te Danimarkalı Christensen Roemer (1644-1710) ışığın hızını ölçtü

1678'de yine Danimarkalı Christian Huygens ise (1629-1695) Işığın Dalga Kuramı'nı ortaya attı

1781'de Alman William Herschell (1738-1822), 124 cm'lik aynalı teleskobuyla Uranüs'ü keşfetti Bu, uzak mesafede keşfedilen ilk gezegendi Yakındakiler binlerce yıldan beri zaten biliniyordu

1783'te içinde bir insan bulunan ilk balon uçuruldu

Astronomiye büyük bir tutkuyla bağlı olan Edmund Halley (1656-1742), 21 yaşındayken öğrenim gördüğü Oxford'dan ayrılıp St Helena'ya gitmişti; kuyruklu yıldızlarla ilgili gözlemler yapmıştı 1682'de gördüğü, bugün de kendi adıyla anılan yıldızın 1758'de yeniden görülebileceğini ileri sürmüştü Halley'in ölümünden 16 yıl sonra, bu yıldızın görülmesi, Newton'un en inatçı karşıtlarını bile ikna etmeye yetecekti

Evrensel Kütle Çekimi Yasası, Neptün'ün bulunmasıyla, parlak bir şekilde doğrulanmıştı Astronomlar, Uranüs'ün, Kütle Çekim Yasalarının öngördüğü yörüngesinden, arasıra kaydığını çoktandır gözlüyordu Uranüs, kimi zaman yavaşlıyor, kimi zaman da sanki görünmez bir kuvvetin etkisiyle hızlanıyordu

Rus astronom Leksel, 18 yüzyılın sonunda Uranus'ün hareketlerine, ötesinde bulunan ve bilinmeyen bir gezegenin neden olacağını ileri sürdü 1846'da Fransız matematikçi Leverrier, bu yeni Gezegen'in gökteki konumunu hesapladı ve sonra astronomlar o Gezegen'i gözlediler Kütle Çekim Kuramı'nın gözlemlere tam uyuşmayan bir olayı da Merkür'ün günberisindeki (Güneş'e en yakın noktalar) sapmaydı

Bu olgu uzun süre doğanın açıklanamaz bir kaprisiymiş gibi geldi O'nun açıklanması, bilimde bir devrim gerektirdi ve bunu da büyük bilim adamı Albert Einstein başaracaktı

Işık Hızı

Laboratuvar koşullarında ışığın hızı saniyede 17 metreye düşürüldü Arabalar artık ışıktan hızlı gidebilecek Daha doğrusu, burada söz konusu olan son derece özel bir araba Nature Dergisi'nin 18 Şubat 1999 tarihli sayısında, yalnızca arabaların değil, bisikletlerin de nasıl ışıktan daha hızlı gidebileceği anlatılıyor

Genç Einstein, bir tramvayda ofisine doğru gittiği sırada Görelilik Kuramı'nı düşlerken, ışık hızıyla yolculuk etmenin nasıl bir şey olacağını merak etmekteydi Ancak, o günlerde, herhangi bir tramvay, bisikletci ya da arabanın, ışığın boşluktaki hızına, yani saniyede 300 milyon metrelik hıza ulaşması olanaksızdı Dolayısıyla Einstein, bu hızı, herhangi bir nesnenin aşamayacağı, üst hız sınırı olarak belirledi

Burada anahtar sözcük vakum,yani maddesiz ortamdır Madde, ışığı soğurarak, saçılımına yol açar ve onu yavaşlatır Işık huzmelerinin su, cam lensler ya da prizmadan sapması, yani kırılma, ışığın bu saydam ortamlarca yavaşlatılmasının doğurduğu bir yan etkidir

Bununla birlikte, olağan bir kırılma, ışığın boşlukta yolalırken ulaştığı hızın yarısından fazla olmaz Kırılıma neden olan ortamın doğası gereği bir kırılma sınırı söz konusudur Kırılma ışığı yavaşlattığından, ortamın, ışık içinden geçerken onu soğurma olanağı doğar Dolayısıyla da, içinden geçen ışığı çok yavaşlatan maddeler donuk, yani opak hale gelerek, ışığı tümüyle engellerler

Fizikçiler, soğurma olmaksızın yüksek oranda kırılma sağlayarak, donuklaşması gereken maddelerin saydam olarak korunduğu ortamlar yaratmak yoluyla, artık bu engeli aşmış bulunuyorlar Bu amaçla da lazerlerin yardımına başvurulmuş

Kırılım ortamı ise, lazerler yardımıyla hazırlanan, aşırı-soğuk atom bulutlarından oluşuyorBu sistem içinden geçen ışık, atomlarla değil de, atom-artı-lazer sistemiyle etkileşime girmekte ve ilginç etkilere yol açmakta Bu etkilerden biri, 'elektromanyetik yolla sağlanan saydamlık'adı verilen bir olay nedeniyle, soğurmanın yokedilmesi

Lazerle hazırlanmış kurşun atomları kullanan Stanford Üniversitesi bilim adamları, bir ışık pulsunu, ışığın boşluktaki hızının 165'te birine, yani saniyede 180000 metreye yavaşlatmışlar Bu bile, en iyi bisikletçinin ulaşamayacağı bir hız

Cambridge, Rowland Bilim Enstitüsü'nden Lene Vestergaard Hauve arkadaşları ise, Nature'da yer alan araştırmalarında, lazerle hazırlanmış atom bulutlarının ışığı, boşluktaki hızının nasıl 20 milyonda birine, yani saniyede 17 metreye yavaşlattığını açıklıyorlar

Dünya rekortmeni bisiklet yarışçısı Bruce Bursford, özel bir vites sistemi taşıyan özel bir bisikletle, saniyede 92 metrelik inanılmaz bir hıza ulaşmış kişi olarak, artık ışık hızında bisiklete binebilecek

Hau ve arkadaşları, bu sonuca, mutlak sıfırın (eksi 273°C) hemen üstünde bir sıcaklığa soğutulmuş sodyum atomlarından oluşma bir gazla ulaşmışlar Soğutma işlemi bile, ısıl, yani termik etkileri azaltıyor ve ışığın yavaşlamasında rol oynuyor Ancak, aşırı düşük sıcaklıklar, ayrıca ek bir etki doğurmakta

Belli bir sıcaklık altında, mutlak sıfırın, derecenin 435 milyarda biri kadar üzerinde, atomlar, her biri eşit kuantum durumunu benimsemeye eğilim gösterdikleri, maddeni Bose- Einstein Kondensat (BEC) adı verilen özel bir haline geçiş yapıyorlar Bir bakıma, BEC'teki tüm atomlar, sanki 'aynı'atommuş gibi davranıyorlar

BEC'ler, sıradan atomik gazların en soğuklarından bile daha yoğundur Düşük sıcaklık ve atomların kuantum koheransı davranışları, ışık pulslarının BEC içinde, saniyede 17 metrelik düşük bir hıza yavaşlamalarına neden oluyor

Bir ışık pulsunun hızı, bir Bose- Einstein alkoli atom kondansatı içinde optik olarak endüklenmiş kuantum girişimi aracılığıyla, neredeyse iyi bir bisikletçinin bisiklet sürme hızına indirgenmiş bulunuyor

Işık pulsu, serbest boşluktaki hızına oranla, yaklaşık 20 milyona eşdeğer bir çarpan kadar yavaşlatıldı Ortam, ayrıca, bugüne kadar gözlenen en büyük optik doğrusallıksızlığı (yoğunluğa bağımlı kırılım indisi biçiminde) sunmakta

Bu teknik sayesinde, tek bir foton düzeyindeki düzlemsel olmayan optikler kadar, evreye duyarlı, sınırlı madde dalgası uyarılmaları da olanaklı hale gelebilecek Kapakta, bu yarışın başrol oyuncuları olan, deneydeki vakum pencerelerinin çerçeveleri görülüyor

Jeotermal Enerji

Jeotermal enerji, Dünya'nın ısısından elde edilen enerjidir Jeotermal sözcüğü "yer" ve "ısı" anlamındaki Yunanca iki sözcükten üretilmiştir Bilim adamları, jeotermal ısının nereden kaynaklandığı, yeryüzüne çıkan buharın nasıl oluştuğu konusunda henüz tam bir görüş birliğine varamamışlardır Büyük bir olasılıkla bu ısının kaynağı , Dünya'nın derinliklerindeki "magma" denilen erimiş kayaç kütlesidir

Yüzeye püsküren buharın da, yüzeyden derinlere sızan yağmur sularının, bu kızgın magma bölgesinde ısınıp buharlaşması sonucunda oluştuğu sanılmaktadır Bu ısıdan, İzlanda ve Japonya'da olduğu gibi, evlerin, hamamların ve seraların ısıtılmasında yararlanılabilir Elektrik enerjisi üretiminde de, üreteçlere bağlı buhar türbinlerinin çalıştırılmasıyla jeotermal enerji kullanılabilir

İlk jeotermal enerji santralı 1931'de İtalya'daki Larderello'da kuruldu Bugün Larderello'da toplam gücü 351 megawatt olan ve yaklaşık 600 bin nüfuslu bir kenti beslemeye yeterli elektrik üreten bir grup jeotermal enerji santralı bulunmaktadır

Ucuz enerji çağından pahalı enerji çağına girilirken ömrü son derece kısıtlı olan konvansiyonel enerji kaynaklarının, bir gün tükenebileceği düşünülmeye başlanmıştır Bu nedenle, hızla artan nüfusun ve teknolojik yeniliklere bağlı olarak gelişen endüstrinin enerji gereksinimi karşısında, konvansiyonel enerji kaynaklarının yerine geçebilecek, yeni ve yenilenebilir doğal kaynakların araştırılması bulunması ve bunlardan yararlanılması konusunda büyük bir arayış içine girilmiştir

Dünyadaki enerji kaynakları fosil kaynaklar (kömür, petrol, doğal gaz, turba, petrollü, kaynaklar, vb) yenilenebilir kaynaklar (hidrolik, biyomas, jeotermal, jeotermal gradyan, rüzgar, gelgit, dalga, vb) olmak üzere iki bölüme ayrılabilir Bunlardan yenilenebilir kaynaklar grubuna giren Jeotermal Enerji, önemli bir yer tutmaktadır

Yerkabuğu içerisinde hazne kayalarda bulunan, basınç altında aşırı derecede ısınmış suların enerjisidir Ekonomik önemdeki jeotermal enerji birikimi, 40°C-380°C arasında olup, 3000 m 'ye kadar olan derinliklerde geçirimsiz kayalar altında yer alan, geçirimli hazne kayalar içinde bulunmaktadır Şimdiye kadar üç çeşit jeotermal sistemin varlığı saptanmıştır Sıcak kuru kaya sistemi, sıcak su sistemi, kuru bahar sistemi

Sıcak Su Sistemi

Yeryüzünde sıcak su esaslı sistemler Buhar esaslı sistemlerden yirmi kat daha fazla bulunmaktadır Sıcak su sisteminde, derindeki hazne kaya içerisinde, basınç altında, yüksek sıcaklıkta, erimiş kimyasal madde bakımından çok zengin, farklı kimyasal özelliklerde sular bulunmaktadır Bu tür sistemlerden sondajlarla yeryüzüne çıkarılan sıcak su+buhar karışımından elde edilen buhardan, elektrik enerjisi üretilmekte, buharı alınmış sıcak su ise atılmaktadır

Kuru Bahar Sistemi

Buhar esaslı sistemler, sıcak su esaslı sistemlerden farklı olarak, çok fazla ısınmış, nem miktarı az, sıcaklığı yüksek buhar üretirler Bu tür buhar, bir enerji kaynağı olarak doğrudan jeotermal santrallere gönderilerek elektrik enerjisine dönüştürülmektedir Bir bakıma bunlar yerkabuğu üzerinde oluşmuş, birer doğal nükleer reaktör olarak kabul edilir

Sıcak Kuru Kaya Sistemleri

Yerküremizde özellikle genç, aktif volkanik kuşaklarda, jeotermal gradyanın çok yüksek olduğu bölgelerde, sıcak su içermeyen yüksek sıcaklığa sahip kızgın, kuru kayalar bulunmaktadır Bu tür sistemlere soğuk su basılarak sıcak su+ buhar karışımı alınmakta ve bu, bir enerji kaynağı olarak kullanılmaktadır

Kuarklar

Günümüzden 20 yıl öncesine kadar atomları oluşturan en küçük parçacıkların protonlar ve nötronlar oldukları sanılıyordu Ancak çok yakın bir tarihte, atomun içinde bu parçacıkları oluşturan çok daha küçük parçacıkların var olduğu keşfedildi

Bu buluştan sonra, atomun içindeki "alt parçacıkları" ve onların kendilerine has hareketlerini incelemek üzere "Parçacık Fiziği" isimli bir fizik dalı ortaya çıkmıştır Parçacık fiziğinin yaptığı araştırmalar şu gerçeği açığa çıkarmıştır: Atomu oluşturan proton ve nötronlar da aslında "kuark" adı verilen daha alt parçacıklardan oluşmaktadırlar İnsan aklının kavrama sınırlarını aşan küçüklükteki protonu oluşturan kuarkların boyutu ise daha da hayret vericidir: 10-18 (0,000000000000000001) metre

Protonun içinde bulunan kuarklar hiçbir şekilde birbirlerinden çok fazla uzaklaştırılamazlar; çünkü, çekirdeğin içindeki parçacıkları bir arada tutmaya yarayan "güçlü nükleer kuvvet" burada da etki etmektedir Bu kuvvet, kuarklar arasında adeta bir lastik bant gibi görev yapar

Kuarkların arası açıldıkça bu kuvvet büyür ve iki kuark birbirinden en fazla 1 metrenin katrilyonda biri kadar uzaklaşabilir Kuarklar arasındaki bu lastik bağlar, güçlü nükleer kuvveti taşıyan gluonlar sayesinde oluşur Kuarklarla gluonlar birbirleriyle son derece güçlü bir iletişim halindedir Ancak, bilim adamları bu iletişimin nasıl gerçekleştiğini halen keşfedememişlerdir

Kütlesel Çekim

Yukarı atılan bir cisim, bir süre sonra döner ve yere düşer Irmaklar hep yukarıdan aşağıya doğru akar Bunun açıklamasını "yerçekimi" olarak yaparız Bu, tüm kütleli nesnelerde, gezegenlerde ve yıldızda varolan bir kuvvettir ve ona "kütle çekimi" diyoruz

Bu çekim, en yoğun cisimeleri ve "boşluğu" eşit oranda donatır Ondan korunmanın ya da onu etkilemenin hiçbir yolu yok Uzaklıkla azalır; ama hiçbir şekilde kaybolmaz Atmosferi Yerküre'nin çevresinde tutan kuvvet ya da bizim Evren boşluğuna uçup gitmemizi engelleyen kuvvet, Dünya'nın uyguladığı kütle çekimi kuvvetidir

Bir yapma uyduyu, Dünya yörüngesine yerleştirmek için gerekli hız, saniyede 8 kilometreden (8 km/s) az değildir Dünya'nın çekiminden kurtulmak ve onu temelli terketmek için saniyede 112 kilometre hız yapmak gerekir Güneş'in kütle çekimi daha büyüktür Çünkü Güneş'in kütlesi, Dünya'nınkinin 400 bin katıdır Güneş'in kütlesel çekimini aşabilmek için saniyede 167 kilometrelik hız gerekir

Kuşkusuz insanoğlu çok eski zamanlarda da kütle çekimini sezmiş ve onu hesaba katmış olmalı İlginçtir, bilinen bu eski kuvvet, çağlar boyu açıklanamamış olarak kaldı Kütle çekimi için bilimsel bir kuram geliştiren ve bunu Evren'i kapsayacak kadar genişleten, büyük İngiliz bilimcisi Sir Isaac Newton (1642-1727) idi

Masa üzerindeki bir kitabı inceleyelim Kitaba herhangi bir etki olmadıkça kitap, masa üzerinde hareketsiz kalır Şimdi, kitabı yatay doğrultuda sürtünme kuvvetini yenecek büyüklükte bir kuvvetle sağa doğru itelim Sürtünme kuvveti kitapla masa arasında varolan bir kuvvettir

Kitaba uygulanan kuvvet, sürtünme kuvvetine eşit ve zıt yönlü ise kitap sabit bir hızla hareket edebilecektir Uygulanan kuvvet sürtünme kuvvetinden büyükse kitap ivmelenir Uygulanan kuvvet ortadan kalkarsa sürtünme kuvvetinin etkisi ile kısa bir süre hareket ettikten sonra durur (negatif ivmelenme sonucu)

Şimdi, kitabın karşıdan karşıya kaygan hale getirilmiş yüzeyde itildiğini düşünelim Kitap, yine duracak fakat önceki durumda olduğu gibi çabucak durmayacaktır Döşemeyi, sürtünmeyi tamamen ortadan kaldıracak kadar cilalar, parlatırsanız kitap, bir defa harekete geçtikten sonra, karşı duvara çarpıncaya kadar aynı hızla hareket edecektir

Galileo, cisimler hareket halinde iken, durmaya ve hızlanmaya direnme (eylemsizlik) tabitanıa sahip olduğu sonucuna da varmıştı Bu yeni yaklaşım daha sonra Newton tarafından formülleştirilerek, kendi adıyla anılan Newton'un "Birinci Hareket Yasası" olarak tanımış ve şöyle ifade edilmiştir: "Bir cisme bir dış kuvvet (bileşke kuvvet) etki etmedikçe, cisim durgun ise durgun kalacak, hareketli ise sabit hızla doğrusal hareketine devam edecektir"

Daha basit bir anlatımla, bir cisme etki eden net kuvvet sıfırsa ivmesi de sıfırdır Newton'un birinci yasası, bir cisme etki eden dış kuvvetlerin bileşkesi sıfır olduğu zaman cismin davranışındaki değişmeleri inceler Bir cisim üzerine sıfırdan farklı bir bileşke kuvvet etki ettiği zaman neler olur? Bu sorunun yanıtını Newton'un ikinci yasası verir

Çok düzgün, cilalı, parlatılmış yatay bir yüzey üzerinde, sürtünme kuvvetini önemsemeyerek bir buz kalıbını ittiğinizi düşünün Buz kalıbı üzerinde yatay bir F kuvveti uygularsanız, kalıp "a" ivmesi ile hareket edecektir Kuvveti iki katına çıkarırsanız ivme de iki katına çıkacaktır Bu tür gözlemlerden bir cismin ivmesinin, ona etkiyen bileşke kuvvet ile doğru orantılı olduğu sonucuna varırız

Peki bileşke kuvveti aynı tutarken cismin kütlesini iki katına çakrsak ne olur? İvme yarısına düşer; üç katına çıkarılırsa üçte birine düşer Bu gözleme göre, bir cismin ivmesinin kütlesi ile ters orantılıdır Buna göre Newton'un ikinci yasası şöyle anlatılabilir: "Bir cismin ivmesi, ona etki eden kuvvetle doğru orantılı, kütle ile ters orantılıdır"

Elbette ki gezegenler, Kepler Yasalarına göre hareket ediyordu Ama neden gezegenler değişik ve üstelik düzgün bir hızla hareket etmiyordu? Gezegenlerin gökyüzünde hareket etmeleri için onları "iten" bir gücün olması gerektiği düşünülüyordu Ama bu güç neydi? Newton'un yaşadığı dönemde hiç olmazsa birçok insan astrolojiyi ciddiye almıyordu; yani gezegenleri meleklerin itmediği kesindi Newton, Kepler'in formüllerini çıkarmak için kütlesel çekim (gravitasyonal alan) yasasını kullanmştı

Newton, Galileo'nun sarkaç deneylerini inceledi ve buradan boşlukta serbestçe dolaşan gezegenlere etkiyen bir çekimin bulunması gerektiği sonucuna kolayca vardı Çünkü o, düşünür ve matematikçiydi Gezegenler, eliptik yörüngeler izliyordu Bu yörüngeler üzerinde dolanırken Güneş'e daha yakın oldukları yerlerde hızları artıyor, sonra Güneş'ten uzaklaştıkça hızları azalıyordu

Newton, kuvvet bilinirse, bunu kütle denen büyüklüğe bölünce ivmenin bulunabileceğini varsaymıştır Burada kütle, harekete karşı koymanın bir çeşiti olarak görünür: kütlesi bir başka arabanınkinin iki katı olan çok yüklü bir araba, aynı beygirin etkisi altında birincinin yarısı kadar bir ivme kazanır

Kısacası kütle, hareket edenin eylemsizliğini bildirir ve bu yüzden ona "eylemsizlik kütlesi" adı verilir Buna göre her cismin, olanaklı bütün kuvvetlere karşı gösterebileceği tepkiyi belirleyen özel bir eylemsizliği vardır Bunu saptadıktan sonra geriye kuvvet denen şeyin ne olduğunu anlamak kalıyordu

Newton kuvveti şöyle tanımlaıyor: Kuvvet, cisimleri hareketsizlik durumu ya da düzgün hareketei değiştirecek biçimde etkileyen bir eylemdir merkezcil bir kuvvet, cisimleri bir merkeze ya da belli bir noktaya doğru çeker ya da çekilme eğilimi içinde bulunmalarına yolaçar

Böylece Dünya, Ay'etkilediği zaman ona bir kuvvet uyguluyordu Ay, Dünya'dan ne kadar uzaksa bu kuvvet de o kadar zayıftı Daha kesin olarak söylenirse Newton, uzaklık iki kat olunca, kuvvetin ilk değerinin dörtte birine indiğini varsaydı İki madde birbirlerini kütllelerinin çarpımı ile doğru aralarındaki uzaklığın karesi ile ters orantılı bir kuvvetle çeker Bunların hepsi çekim sabiti denen evrensel bir sabitle çarpılır

İki elektrik yükü arasındaki kuvvet de aralarındaki uzaklığın karesi ile ters orantılıdır ama; bunun kütle ile hiçbir ilgisi yoktur "Evrensel kütle çekimi yasası" nda, kütlenin rolünün birden değiştiğine dikkat edelim Kütlenin bu yeni görevini iyice belirtmek için, ağırlık katsayısı (çekim sabiti) ortaya çıktığında buna "çekim kütlesi" denmesi uygun görüldü O halde Newton'un varsayımı şöyle dile getirilebilir: Çekim kütlesi, eylemsizlik kütlesine eşittir

Bu özelliğin, ister Ay kadar büyük, isterse Ay modülü kadar küçük olsun bir gök cisminin yörüngesinin kütlesinden bağımsız olarak aynı olduğu sonucunu vermesi ilginçtir Newton, kütle çekimi yasasını çok farklı olaylara uyguladı ve onu bilinen Evrenin tümünü kapsayacak şekilde cesaretle yaygınlatırdı Merkür'ün yaramazlığı dışında bir sorunla karşılaşmadan 200 yıl kendini korudu

Kütleçekim alanlarının temel nitelikleri şöyle sıralanabilir:

Kütle çekim kuvvetleri Evrenseldir Yani Evrendeki her cisim bu kuvvetlerden etkilenir

Bir kütle çekim alanı mutlaka çekici kuvvetlere neden olur

Kütleçekim alanları, uzun erimlidir; yani bir cismin etrafında oluşan çekim alanının etkileri zayıflayarak da olsa çok uzak mesafelere kadar uzanabilir

"Duran iki cisim düşünüldüğünde, bu iki cismin birbirine etki ettirdiği çekim kuvveti; cisimlerin arasındaki uzaklığın karesi ile ters, cisimlerin kütleleri ile doğru orantılıdır" Newton böylece doğanın temel sabitlerinden birini de bulmuştu

Newton, bir matematik sihirbazıydı Çünkü çok uzun süre onun dışında kimse diferansiyel denklemlerin içinden çıkamıyordu Newton'dan 60 - 70 yıl önce, büyük Alman bilim adamı Johannes Kepler (1571-1630), gezegenlerin Güneş çevresindeki hareketlerini yöneten temel yasaları bulmuştu

Tarihçe kısaca şöyledir: Eski bilginler gezegenlerin gökyüzündeki hareketlerini gözlemleyerek onların Dünya ile birlikte Güneş çevresinde döndüğü sonucuna vardılar Bu sonuç daha sonra Copernicus tarafından da bağımsız olarak keşfedildi İnsanlar keşfin daha önce yapıldığını unutmuşlardı Bundan sonra araştırılacak soru şuydu: Güneş çevresinde tam olarak nasıl dönüyorlardı?

Güneş’in merkez olduğu bir çember üzerinde mi, yoksa başka bir eğri boyunca mı? Hızları neydi? Bunların yanıtlanması daha zun zaman aldı Copernicus sonrası dönemler, gezegenlerin gerçekten Dünya’yla birlikte Güneş etrafında mı döndükleri, yoksa Dünya’nın Evren!in merkezinde mi olduğu sorularının tartışıldığı dönemlerdi

Daha sonra Danimarkalı astronom Tycho Brahe (1546-1601), soruyu yanıtlamak için bir yöntem önerdi Eğer gezegenler çok dikkatle gözlenip gökyüzündeki yerleri tam olarak kaydedilirse, teorilerin durumu belki açıklığa kavuşabilirdi Bu, modern bilimin anahtarı ve doğanın gerçekten anlaşılmasının başlangıcı oldu: birşeyi gözlelek, ayrıntıları kaydetmek ve bu bilgilerin şu veya bu yorumu çıkarmayı sağlayacak ipuçlarını içerdiğini ummak

Zengin bir kişi olan Tycho’nun Kopenhag yakınlarında bir adası vardı Buraya pirinçten yapılmış kocaman daireler yerleştirdi ve özel gözlem yerleri yaptırdı; sonra, geceler boyunca gezegenlerin konumlarını kaydetti İşte ancak bu tür yorucu ve yoğun çalışmalar yoluyla birşeyler bulunabilir

Toplanan bütün bilgi Kepler’in eline verildi; o da gezegenlerin Güneş etrafında ne türlü bir hareket yaptığını incelemeye koyuldu Bunun için deneme yanılma yöntemini uyguladı Bir ara yanıtı bulduğunu sandı: Gezegenler, Güneş’in merkez olduğu çemberler üzerinde hareket ediyorlardı Ancak daha sonra bir gezegenin, Mars’ın sekiz dakikalık bir yay kadar sapma yaptığını farketti

Kepler, Tycho Brahe’nin bu ölçüde bir hata yapamayacağını düşünüp, yanıtın doğru olmadığı sonucuna vardı Deneylerin çok dikkatli yapılmış olması nedeniyle başka bir yol deneyerek sonunda üç şey keşfetti İlk olarak, gezegenler Güneş’in odak olduğu elips şeklinde bir yörünge izliyorlardı

Elips bütün ressamların bildiği bir eğridir: basık bir daire Çocuklar da onu iyi bilir; iki ucu tesbit edilmiş bir ipe bir halka geçirip halkaya da bir kalem sokulunca elips çizilebileceğini birileri onlara söylemiştir

İkinci olarak, bir gezegenin Güneş çevresindeki yörüngesi bir elipstir; Güneş de odakların birindedir Bundan sonra gelen soru şuydu: Güneş’e yaklaştıkça hızı artıyor, uzaklaştıkça yavaşlıyor mu?

Kepler, bunun da yanıtını buldu Bulduğu yanıt şöyle açıklanabilir: Örneğin üç hafta gibi belirli bir ara içeren iki farklı zamanda gezegenin konumun saptayalım Sonra, yörüngenin başka bir bölümünde, gezegenin yine üç hafta ara ile iki ayrı konumunu saptayalım ve Güneş’le gezegeni birleştiren doğruları çizelim (bilimsel deyimiyle bunlar yarıçap vektörleridir)

Üç hafta ara ile çizilen iki doğru ve yörenge arasında kalan alan, yörüngenin her bölgesi için aynıdır Demek ki, gezegen Güneş’e daha yakın olduğu yerlerde daha hızlı hareket ediyor ve uzaklaştıkça aynı alanı taramak için daha yavaş ilerliyor

Birkaç yıl sonra Kepler, üçüncü bir kural keşfetti Bu kural yalnızca tek bir gezegenin Güneş çevresindeki hareketiyle ilgili değildi; farklı gezegenler arasında da ilişki kuruyordu Bu kurala göre, bir gezegenin Güneş çevresinde tam bir devir yapması için gereken zaman, yörüngenin boyutuna bağlıdır; bu zaman da yörüngenin boyutunun küpünün kare kökü ile orantılıdır Yörüngenin boyutu elipsin en büyük çapıdır

Kepler’in bu üç yasası şu şekilde özetlenebilir: Yörünge bir elipstir; eşit sürelerde eşit alanlar taranır ve bir devir için geçen süre, boyutun üç bölü ikinci kuvvetiyle orantılıdır; yani boyutun küpünün kareköküyle Kepler’in bu üç yasası gezegenlerin Güneş çevresindeki hareketlerini tam olarak belirlemektedir

Bundan sonraki soru şuydu: Gezegenleri Güneş çevresinde hareket ettiren şey nedir? Keplerle aynı dönemde yaşamış bazı kişiler bu soruyu şöyle yanıtlıyorlardı: Melekler kanatlarını çırparak gezegenleri arkadan yörünge boyunca iterler Daha sonra göreceğiniz gibi bu yanıt gerçeğe pek de uzak sayılmaz Tek fark, meleklerin farklı yönlerde oturup kanatlarını içeriye doğru çırpıyor olmalarıdır

Aynı sıralarda Galileo da Dünya’daki sıradan cisimlerin hareket kurallarını inceliyor, bu inceleme sırasında da bazı deneyler yapıyordu Toplar eğik bir düzlemden aşağı doğru nasıl yuvarlanıyor, sarkaçlar nasıl sallanıyordu?Galileo "eylemsizlik ilkesi" denilen önemli bir kural keşfetti

Kural şuydu: Düz bir doğru üzerinde belirli bir hızla hareket eden bir cisim, hiçbir etken olmazsa bu doğru boyunca, aynı hızla, sonsuza kadar gitmeye devam edecektir Bir topu durmamacasına yuvarlamaya çalışmış olan herkes için buna inanmak güç olsa da; bu ideal şartların varlığında, yerdeki sürtünme gibi etkenler olmasa, top gerçekten de düzgün bir hızla sonsuza kadar gidecektir

Daha sonraki gelişme Newton’un şu soruyu tartışması ile başladı: Eğer cisim düz bir doğru boyunca hareket etmiyorsa ne olur? Buna verdiği yanıt da şu oldu: Hızı herhangi bir şekilde değiştirmek için kuvvet uygulamak gerekir Örneğin, bir top hareket ettiği yönde itilirse hızı artar

Eğer gidiş yönü değişmişse kuvvet yandan uygulanması gerekir Kuvvet iki etkinin çarpımı ile ölçülebilirUfak bir zaman aralığında hzının ne kadar değiştiği, "ivme" olarak tanımlanır Bunu cismin kütlesi veya eylemsizlik katsayısı ile çarparsık kuvveti buluruz Bu ise ölçülebilir

Örneğin bir ipin ucuna bağlanmış bir taşı başımızın üzerinde döndürürsek, ipi çekmemiz grektiğini farkederiz Nedeni şudur: Taşın hızı sabit olmakla birlikte, bir çember çizerek döndüğü için yönü değişmekte, bu nedenle de taşı sürekli içeriye doğru çekin bir kuvvet gerekmektedir; bu kuvvet de kütle ile orantılıdır

Şimdi iki ayrı taş alıp önce birini sonra diğerini döndürelim ve ikinci taş için gereken kuvvveti ölçelim Bu kuvvet, birinciden, kütlelerinin farklılığıyla orantılı olarak daha büyük olacaktır Hızı değiştirmek için gereken kuvveti saptamak, kütleyi ölçmek için bir yönetem oluşturur

Newton, bundan bir başka sonuç çıkardı Onu da basit bir örenkle açıklayalım: Eğer bir gezegen Güneş çevresinde bir çember boyunca gidiyorsa, onun yana doğru, teğet boyunca gitmesi içi kuvvete gerek yoktur Eğer herhangi bir kuvvet olmasaydı başını alır giderdi

Ancak gezegen bunu yapmıyorr;kuvvetin olmaması durumunda bir süre sonra gitmiş olcaeğı ta uzaklarda değil, Güneş’e yakın bir yerde bulunuyor Başka bir deyişle,hızı ve hareketi Güneş’e doğru sapıyor; yani meleklerin, kanatlarını sürekli Güneş’e doğru çarpmaları gerekiyor

Bir gezegenin düz bir doğru boyunca hareket etmesinin bilinen bir nedeni yoktur Nesnelerin sonsuza dek gitmeyi sürdürmelerinin nedeni bulunamamıştır Eylemsizlik Kuramı'nın da bilinen bir kökeni yoktur Melekler gerçek olmasa da harektin süregittiği bir gerçektir

Ancak,düşme olgusu için kuvvete gereksinim vardır ve kuvvetin kökeninin Güneş’e doğru olduğu da anlaşılmıştır Newton, eşit sürelerde eşit alan taranması kuramının, hızdaki bütün değişmelerin Güneş yönünde olduğu savının doğrudan bir sonucu olduğunu; bunun eliptik yörünge için de geçerli olduğunu göstermeyi başardı

Bu yasayı kullanarak Newton, kuvvetin Güneş yönünde olduğunu ve eğer gezegenlerin periyotlarının Güneş’ten olan uzaklıklarıyla nasıl değiştiği bilinirse, bu kuvvetin uzaklık ile nasıl değiştiğinin de bulunabileceğini gösterdi ve kuvvetin, uzaklığın karesi ile ters orantılı olduğunu saptadı

Buraya kadar Newton, pek bir şey söylemiş sayılmaz; çünkü yalnızca kepler’in ifade ettiği iki şeyi farklı biçimde dile getirmiş oluyordu birincisi, kuvvetin Güneş yönünde olduğunu söylemekle; ikinci de kuvvetin, uzaklığın karesi ile ters orantılı olduğunu söylemekle aynı şeydi

İnsanlar Jüpiter’in uydularının Jüpiter çevresinde nasıl hareket ettiklerini teleskopla görmüşlerdi bu hareket tıpkı Güneş Sistemi'nde olduğu gibiydi; sanik uydular Jüpiter’e doğru çekiliyorlardı Ay da Dünya’nın çekimindedir; Dünya’nın çevresinde döner ve Dünya’ya doğru çekilir Sanki her şeyin birbirinin çekimi altınrdaymış gibi görünmesi bir sonraki kuramı; genelleme yapacak olursak her cismin her cismi çektiği yolunda olması sonucunu getirdi

Eğer bu doğru ise, Güneş'in gezEgenleri çektiği gibi dünya da Ay’ı kendisine doğru çekiyordu Dünya’nın cisimleri çektiği bilinen bir şeydi (hepimiz havada uçmak isetesek de iskemlemizde sık sıkı oturduğumuzu biliyoruz) Yeryüzü'ndeki çekim, yerçekimi olgusu olarak ilyi bilrdiğimiz bir şeydir

Newton, Ay’ı yörüngede tutan çekimin, nesneleri Dünya’ya çeken kuvvetle aynı şey olabileceğini düşündü Daha sonra Newton birçok yeni şey ortaya çıkardı Çekim Yasası'nın ters kare olması durumunda yörüngenin şeklinin ne olacağını hesapladı ve bunu bir elips olarak buldu

Ayrıca birçok farklı olaya da açıklama getirildi Bunlardan biri gel-git olayıydı Gel-git, Dünya ve denizlerin Ay tarafından çekilmesinden kaynaklanıyordu Bu, daha önceleri de düşünülmüştü; ancak ortada bir pürüz vardı: Olay, Ay’ın denizleri çekmesinden kaynaklanıyorsa Ay’ın bulunduğu taraftaki sular yükselecek, o zaman günde ancak bir gel-git olacaktı

Gerçekte ise yaklaşık oniki saatte bir, yani günde iki gel-git olduğunu biliyoruz Farklı bir sonuca varan bir düşünce ekolü daha vardı Buna göre de Dünya, Ay tarafından suyun dışına çekiliyordu Gerçekte ne olup bittiğini ilk farkeden Newton oldu: Ay’ın aynı uzaklıktaki kara ve denizler üzerindeki çekim kuvveti aynıydı

Gerçekte Dünya da Ay gibi bir çember boyunca hareket eder Ay’ın Dünya’ya uyguladığı kuvvet dengelenmiştir; ama dengeleyici nedir? Ay’ın Dünya’nın çekim kuvvetini dengelemek için dairesel bir yörünge üzerinde hareket etmesi gibi, Dünya da dairesel bir yörünge üzerinde hareket etmektedir Bu dairenin merkezi Dünya’nın içinde bir noktadadır ve Ay’ın kuvvetini dengelemek için darisel bir hareket yapmaktadır

İkisinin de ortak bir merkez etrafında dönmesiyle, Dünya açısından kuvvetler dengelenmiş oluyor; ancak bir yöndeki su öteki yöndekine göre daha çok çekildiği için su iki yanda da kabarıyor Herneyse, gel-git olayı ve günde iki kez gerçekleşmesinin nedeni böylece açıklanmış oluyordu Bu arada açıklanan daha birçok şey vardı: Dünya, her şey içe doğru çekildiği için yuvarlaktı; kendi ekseni etrafında döndüğü için de yuvarlak değildi Dış bölgeler biraz uzaga itilmişlerdi ve denge oluşuyordu

Bilim ilerleyip daha hassas ölçümler yapıldıkça "Newton Yasası" da daha zorlu sınamalarla karşılaştı Bunlardan ilki Jüpiter'in gezegenleriyle ilgiliydi Uzun süre dikkatle yapılmış gözlemlerle hareketlerinin Newton Yasası'na uyumu saptanabilirdi Ancak sonuç bunun doğuru olmadığını gösteriyordu

Jüpiter’in gezegenleri, Newton Yasası ile hesaplanmış zamana göre, bazen sekiz dakika ileri, bazen sekiz dakika geri olan bir fark oluşturuyorlardı Bu fark Jüpiter’in Dünya’ya yakın olduğu zamanlarda ileri, uzak olduğu zamanlarda ise geriye doğruydu Bu tuhaf bir durumdu

Yerçekimi yasasına güveni tam olan Danimarkalı astronom Roemer (1644-1710), bu durumda ışığın Jüpiter’in gezegenlerinden Dünya’ya gelmesinin zaman aldığı gibi ilginç bir sonuç çıkardı Ayrıca bu gezegenlere baktığımız zaman gördüğümüz şey onların o andaki durumu değil, ışığın bize gelmesi için geçen zamandan önceki durumuydu

Jüpiter bize yakın olduğunda ışık daha kısa sürede, uzak olduğunda ise daha uzun sürede geliyordu Bu neden Roemer’in gözlemleri zaman farkı yönünden şu kadar erken, bu kadar geç olmalarına görüe düzeltilmesi gerekiyordu Bu yolla ışğın hızını ölçmeyi başarmış, ışığın bir anda yayılan birşey olmadığını da ilk kez göstermiş oldu

Eğer bir yasa doğru ise başka bir yasanın bulunmasına da yol açabilir Eğer bir yasaya güveniyorsak, ona ters bir şeyin ortaya çıkması bizi başka bir olguya doğru yöneltir Yerçekimi yasasını bilmeseydik Jüpiter’in gezegenlerinden ne bekleyeceğimizi de bilemezdik; ışığın hızını ölçmek ise çok daha sonralara atılmış olurdu

Bu süreç, adeta bir keşifler çağına yol açtı Her yeni keşif, bir yenisine daha yol açan araçları da beraberinde getirir 400 yıldan beri süregelen ve büyük bir hızla sürmele devam edecek olan bu çağ, işte bu şekilde başlamıştır

Daha sonraları ortaya yeni bir sorun çıktı Newton Yasası'na göre gezegenler yalnızca Güneş’in çekiminde değildi; birbirlerini de biraz çekiyorlardı Öyleyse yörüngeleri eliptik olmamalıydı Gerçi bu küçük bir çekimdi; ancak "küçük" olan da önem taşıyabilir ve hareketi etkiler

Jüpiter, Satürn ve Uranüs’ün büyük gezegenler oldukları biliniyordu Herbirinin diğerleri üzerindeki çekimi sonucu, yörüngelerinin Kepler’in kusursuz elipslerinden ne ölçüde farklı olduğunu saptayacak hesaplar ve gözlemler yapıldı Sonuçta Jüpiter ve Satürn’ün hesaplamalara uygun hareket ettikleri; Uranüs’ün ise ‘tuhaf’ davrandığı ortaya çıktı

Adams ve Leverrier adındaki iki astronom, birbirinden bağımsız olarak yaptıkları çalışmalar sonucunda neredeyse aynı anda, Uranüs’ün hareketlerinin görünmyen bir gezegenden etkilendiğini iler sürdüler Herbiri kendi gözlemevine "teleskopunuzu çevirin ve orayı gözleyin yeni bir gezgen göreceksiniz" şeklinde birer mektup yolladılar

Gözlemevlerinden birinin tepkisi "Saçma! Eline kalem kağıt alıp oturan biri, bize gezegen bulmak için nereye bakacağımızı söylüyor" şeklindeydi Diğer gözlemevinin yöntemi farklıydı ve Neptün’ü buldu

20 yy’ın başlarında Merkür’ün hareketinin tam da "doğru" olmadığı anlaşıldı Einstein, Newton Yasalarının biraz hatalı olduğunu ve değiştirilmeleri gerektiğini gösterinceye dek bu durum hayli sıkıntıya yol açtı Şimdi de bu yasanın kapsamının genişliği sorusu ortaya çıkıyor

Yasa, Güneş Sistemi dışında da geçerli midir? Galaksimizi birarada tutan şey, yıldızlar arasındaki çekim kuvvetidir Dünya'dan Güneş'e olan uzaklık sekiz ışık dakikası olduğu halde, galaksilerin uzunlukları 50000-100000 ışık yılıdır Ancak çekim kuvvetinin bu büyük yıldız yığınlarında, bu ölçekteki uzaklıklarda bile geçerli olduğundan kuşkulanmak için bir neden yoktur

Çekim kuvvetinin varolduğunu doğrudan kanıtlayabileceğimiz uzaklık bu kadar; yani Evren'in büyüklüğünün onda biri veya yüzde biri kadar uzaklıktır Buna göre, gazetelerde birşeylerin Dünya'nın çekim kuvveti dışına çıktığına ilişkin haberler okusanız da, Dünya'daki yerçekiminin kesin bir sonu yoktur

Bu yerçekimi, uzaklığın karesi ile ters orantılı olarak giderek zayıflar; uzaklık iki katın çıkınca o da dört kat zayıflar ve böylece diğer yıldızların güçlü alanlarının karmaşasında kaybolur Çevresindeki yıldızlarla birlikte başka yıldızları çekerek galaksi oluşturur; bu galaksi de diğer galaksileri çekip bir galaksiler kümesi oluşturur Böylece Dünya'nın çekim alanı hiç bitmez; ancak belirli ve düzenli bir şekilde zayıflayarak belki de Evren'in sınırlarına kadar gider

Çekim Yasası, diğer yasaların çoğundan farklıdır Evren'in ekonomisi ve mekanizması için çok önemli olduğu açıktır ve Evren yönünden birçok pratik uygulaması da vardır Ancak, diğer fizik yasalarından farklı tipik bir özelliğe sahiptir: bilinmesi pek az pratik yarar sağlar

Bir galaksiyi oluşturan birçok yıldız değil, sadece gazdır Belki de her şeyi başlatan, bir şok dalgası olmuştur Bundan sonraki olaylar, çekim kuvvetinin etkisiyle gazın gittikçe sıklaşarak toplanması, büyük gaz ve toz yığınlarının ve topların oluşmasıdır Bunlar içeriye doğru düşerken, düşmenin yol açtığı ısıyla yanar ve yıldız haline gelirler

Böylece yıldızlar, çekim etkisiyle gazın sıkışıp biraraya gelmesiyle ortaya çıkıyorlar Yıldızlar bazen patladıklarında toz ve gaz püskürtür, bu toz ve gazlar tekrar biraraya toplanıp yeni yıldızlar yaratırlar

Nükleer Enerji

Halkımız her zaman, nükleer enerji denilirken radyasyonu düşünmüş ve bilinçsizliğin etkisiyle haklı olarak Akkuyu Projesi'ne karşı çıkmıştır Gelişmiş Avrupa Ülkelerinin hiçbir zaman vazgeçemediği nükleer enerji bize hala çok uzaktır Fransa, Almanya, İtalya, İngiltere, ABD, bazı İskandinav Ülkeleri, Bulgaristan, Rusya, Ermenistan ve daha birçok ülkenin vazgeçilmez enerji kaynağı olan nükleer enerjinin fayda ve zararlarından bahsedelim;

Nükleer enerjinin üretimiyle bilindiği gibi radyasyon açığa çıkar Bu olay, gayet doğal karşılanmalıdır Şu konu açıkça belirtilmelidir ki; insan ömrünün her saniyesinde 15,000 radyasyon parçacığı, insan vücuduna çarpar Böylelikle insana, yılda 500 milyar radyasyonik parçacık çarpar Tüm ömür boyunca 40 trilyon partikül çarpması meydana gelir

Bir röntgen çekilmesi halinde insan vücuduna trilyonlarca partikül geçer Ancak, şu sonuç açıkça belirtilmiştir ki, 50 katrilyonda bir parçacık (1/50000000000000000) insan hücresine zarar vermektedir Tabii ki her radyasyon ışını bu rakamlar eşiğinde güvenlidir anlamına gelmez Ancak biraz önceki oranlar denetiminde radyasyon şiddeti (sayısı) değil de, radyasyon cinsi önemlidir sonucuna varabiliriz

Yapılan araştırmalarda, oluşan kanserin %0,5'i, insanlara, ömürleri boyunca çarpan radyasyonik parçacıklardan oluşmuştur Şüphesiz ki radyasyon kanser riskini artırır Ancak her insan, mutlaka radyasyona maruz kalmaktadır Eğer insan radyasyondan korunmak istiyorsa; topraktan kendini izole etmelidir, çünkü toprak uranyum kaynağıdır Beton ve tuğla evler yerine ahşap evlerde oturmalıdır çünkü beton ve tuğla uranyum ve potas barındırır

Böyle durumda insan kurşun zırhtan elbiseler giymelidir Bunun gibi daha birçok önlem alınmalıdır Bu önlemler oluşan radyasyonun ancak %20 sini engeller Ancak bunların hiçbiri mümkün olmadığına göre şu kabullenmeyi tekrar hatırlayalım; sıradan bir insana çarpan 50 katrilyon radyasyon parçacığından sadece biri kansere yol açabilir Radyasyonun en kullanışlı birimlerinden biri olan mrem, 7000000 parçacığa verilen isimdir

Öyle ki, 1 mrem radyasyon, televizyon izleyerek, fosforlu saatlerden vb önemsiz kaynaklardan kolaylıkla alınabilir 10000 mremin altındaki radyasyonlar düşük seviyeli radyasyonlardır Şu ana kadar olan bütün reaktör kazalarının çoğunda da 10000 mrem sınırı aşılmamıştır

ABD Bilimler Akademisi, İyonlaştırıcı Radyasyonun Biyolojik Etkileri Komitesi'nin vardığı bağımsız sonuca göre ‘‘1 mrem radyasyon, kanserden ölme riskini sekiz milyonda bir (1/8000000) oranında artırır’’ Uluslararası Radyolojik Korunma Kurulu (ICRP) ise bu oranı on milyonda bir (1/10000000) olarak açıklamıştır

Radyoaktif serpinti, ekstentif bir değişimdir Örneğin bir nükleer serpinti olduğunda o çevrede yaşayan nüfus ne kadar ise kişi başına düşen parçacık sayısı da yaklaşık olarak onun oranı kadar olur

Her parçacık insanlara çarpmak zorunda değildir Toprağa adsorplanabilir Bir reaktör kazasının olması günümüzde zor bir ihtimaldir Çünkü önceki kazalar teknolojik yetersizlikten ileri gelmiştir Günümüzde ileri teknoloji kullanılmaktadır Fransa ve İtalya da reaktörler sebze ve meyve tarlalarıyla bitişik inşa edilmiştir Hiçbir tehlikeli durum olmamaktadır

ABD'de reaktör kazaları olmuştur Bu kazalarda çevreye radyasyon saçılmıştır ancak bir röntgen filminde alınan radyasyon 80 kat daha fazladır yani 80 mremdir Japonya'ya atılan atom bombası sonrasında çok yüksek seviyeli (100000 mremin üzerinde) radyasyon açığa çıkmıştır Atom bombasının atılmasının ardından 80000 kişilik bir Japon grubu üzerinde yapılan testlerde; 8500 Japon, toplam 100 bin ile 600 bin mremlik radyasyona maruz kalmış ve 1974 yılına kadar, beklenenden 200 kişi fazlasında, kanserden ölüm vakası görülmüştür

1935-1954 yıllarında İngiltere'de ‘‘ankylosing spondylitis’’ denilen omurga hastalığı tedavisinde 300000 mrem civarında ağır dozlarda radyasyon uygulanırdı 1970'e kadar, tedavi gören 14000 hastada, beklenenden 80 kişi fazlası kansere yakalanmıştır

Önemli konulardan biri de genetik bozukluklardır Yaygın bir nükleer sanayinin yol açacağı genetik etkiler 2,6 gün geç çocuk sahibi olmakla aynı değeri taşır Geç yaşta annelikte, çocuğun dawn sendromu, turner sendromu vb kromozomal düzensizliğe yakalanma şansı çok artarken; yaygın bir nükleer sanayinin bulunduğu yerlerde, normalde oluşan genetik bozuklukların üç binde biri kadar artış olmuştur

Kimyasal maddeler (kükürtdioksitin suda çözünmesiyle ortaya çıkan bisülfatlar, nitrojen oksitlerden elde edilen nitrözamin ve nitröz asiti vb) genetik bozukluklara yol açarlar Ayrıca hava kirlenmesiyle, kimyasal maddeler bozulurlar ve birçok genetik bozukluklara sebebiyet verirler Yine 28,35 g alkol, genetik etki bakımından 140 mremlik radyasyona eşittir Kafein de buna benzer

Dünya televizyon kanallarından biri, bazı insanları korkutmak için çok fazla tahrip edici özelliği olan, hurler sendromuna yakalanmış iki güzel ikiz bebeği (çok cici elbiseler giydirilmiş olarak) konuk etmiştir Tüm ayrıntılar bu hastalığın dehşet verici sonuçlarıyla ilgiliydi

5 yaşına gelince kör ve sağır olacaklar ve 10 yaşında ölmeden önce de kalp, karaciğer, akciğer ve böbrek rahatsızlıkları geçireceklerdi Çok kısa bir süre için, radyasyonun söz konusu olduğu bir işte çalışmış olan babaları, seyircilere, çocuklarının, genetik hastalığına kendisinin maruz kaldığı radyasyonun neden olduğunu açıkladı Radyasyonun ne kadar korkunç bir şey olduğunu gösterebilecek daha etkili bir propaganda olabilir mi?

Ancak babasının işi dolayısıyla aldığı radyasyonun sadece 1300 mrem olduğu; yani eşinin çocuklara hamile kaldığı zamana kadar aldığı doğal radyasyonun yarısından da az bir doz olduğu belirtilmedi Bu dozda bir etkilenim sonucu, çocukların genetik bozuklukla doğma olasılığı 25 binde birdir; normal risk, kendiliğinden meydana gelen mutasyonlara bağlı olarak %3 tür Çocukların genetik sorunlarının, babalarının işyerinde aldığı radyasyona bağlı olma olasılığı ise; binde birdir

Nükleer enerji karşıtları, her an yeni bahaneler üretmek isterler Bunlardan biri de Dünya Ülkelerinin nükleer enerjiden vazgeçtiği söylentisidir Dünya Ülkeleri bu enerjiden vazgeçmemiştir Sadece ekonomik durgunluk, Çernobil muhalifleri akımı, gelişmiş ülkelerin yeterince nükleer enerji santralleri olduğu için artık ihtiyaç duymaması gibi etkenler, bu imajı ortaya çıkarmıştır

Bu enerjiden, İsveç'in vazgeçtiği söylenir İsveç, bu santrallerden vazgeçmemiştir Halen nükleer santraller çalışmaktadır ve asla vazgeçemez Çünkü bu santraller, çevreye hiçbir zarar vermemektedir (Aksine ekonomik faydası vardır, çevreye dosttur, çünkü İsveç'te diğer santral türlerinden saatte 29 kg/h'lık CO2 açığa çıkarken, nükleer santrali olmayan Danimarka'da bu miktar 890 kg CO2 sınırını zorlamıştır)

Ancak yeni santral yapmama kararı almıştır Çünkü siyasiler, oy kaygısı çekmektedir Ülkenin %60'ı nükleer enerjiye hayır demiştir Yine Kanada, nükleer santral yapmamaktadır Çünkü çok fazla santrali vardır Bu ülkenin artık nükleer enerji santraline ihtiyacı yoktur

Çin ve Kore, dörder tane santral inşa ediyor Şu sıralarda inşa işlemi yavaşlatılmış durumdadır Bunun sebebi, çevreye zarar verdiği değildir, tek sebebi ekonomik durgunluktur Son 3 yılda 11 adet nükleer enerji santralleri inşasına başlanmıştır 1996 yılında dördü Çin'de olmak üzere 6 tane, 1997 yılında 1 adet G Kore'de, 1998 yılında 3 adet yine G Kore'de, 1999 yılında 1 adet Slovakya da başlanmış ve halen inşaları devam etmektedir

Aklımıza şöyle bir soru gelebilir, ‘’Niçin gelişmiş ülkeler de inşa işlemi yoktur?’’ Tek sebebi, gelişmiş ülkelerin yeni santrallere ihtiyaç duymamasıdır Bu ülkelerin yeterince santralleri vardır, bunlardan asla vazgeçmemiştirler ve asla da vazgeçemezler

Fransa'nın, yaklaşık olarak %75'lik enerji ihtiyacı nükleer reaktörler vasıtasıyla karşılanır Yine ABD'nin %25'lik enerji ihtiyacı bu enerjiyle karşılanır Ülkemiz; stratejik açıdan çok önemli bir mevkiidedir Uluslararası gücümüzün sürekliliği için nükleer enerji santralleri şarttır En uygun bölge de Akkuyu'dur Çünkü en güvenli yer orasıdır Gerek soğutma suyuna (denize) yakınlığı ve gerekse deprem bölgesi olmayışı ile en uygun yerdir

Nükleer enerji santralleri, insanoğlunun inşa ettiği en güvenli makinedir Geçmişte olan nükleer enerji kazaları abartılmaktadır Çünkü insanların aklına birden atom bombası gelmektedir İyi bir nükleer enerji santrali, atom bombasından bile etkilenmez

Günümüzde, bir de rüzgar enerji santralleri ortaya atılmıştır Bu yeni enerji sistemi 4,6 cent/kwe enerji üretmektedir Bu sistem çok ucuza enerji üretmektedir Elbette ki inşasına karşı değiliz, yapılmalıdır Ancak şu unutulmamalıdır ki hiçbir enerji, nükleer enerjiye alternatif değildir

Nükleer enerji, 2,5 cent/kwe enerji üretmektedir Ayrıca 1000 MW lık bir adet reaktör, 1 er MW lık 8000 adet rüzgar santraline eşdeğerdir Çünkü 1 rüzgar paneli, 1 MW tan fazla enerji üretemez Ürettiği enerjide %20 verimlidir 8000 MW lık inşaa edilen rüzgar santralleri ancak 1000 MW enerji üretebilir

8 adet reaktör (1 Akkuyu Projesi) = 64000 adet rüzgar paneli

8000 adet rüzgar santrali ise yüzlerce hektar arazinin işgali demektir Bu araziye insan girmesi de sakıncalıdır Yine Güneş Enerjisi üretimi metodu da buna benzer Ülkemiz, rüzgar ülkesi değildir Bazı Ege kesimleri yeterli rüzgarı görmektedir Elbette ki rüzgar sistemleri de kurulsun O bölgeye bağımsız enerji sağlayabilir Ya rüzgar kesilirse?

Nükleer enerjiye hiçbir enerji alternatif değildir Dünya'da 400'ün üzerinde nükleer santral vardır En çok da Kanada'dadır Üstelik bu santrallerin çoğu, turistik yerleşim merkezlerine yakındır Pickering Santrali, bir köyün içinde ve yat marinasıyla yan yanadır Burada 8 reaktör vardır Çevreye hiçbir zarar vermemektedir Bu tür Candu santrallerinde asla serpinti olmaz

Bizim yapmayı tasarladığımız sistem de Kanada teknolojisine benzer Bu sistemde serpinti ortaya çıksa; ilk önce yakıtın kendisi, nükleer serpintiyi adsorplar Radyasyonun buradan kurtulduğunu düşünelim Bu defa kapalı soğutucu sistem içinde kalır Buradan da kurtulduğunu varsayalım Soğutucu sistemin dışında yine kapalı bir sistem olan reaktör koruma kabı vardır Hadi buradan da kurtulduğunu düşünelim Bu defa en dışta beton sistemi ve onun içinde 4-25 cm kalınlığında çelik sistemi bulunan, beton konteynır vardır Zaten serpintinin bu kısma gelmesi mümkün değildir Gelse bile asla dışarıya sızma yapmaz

Çernobil Santrali'nde bu sistem yoktu Sadece kütleyi taşıyacak çelik bir kap ve dışta betonarme bir bina vardı Zaten kazada vardiya değişimi sırasında, reaktörün gücünün birden düşürülmesinden, yani insan hatasından meydana gelmiştir Yeni, teknolojik santrallerde böyle hatalar olmaz Serpinti ortaya çıksa bile, yedi katmandan oluşan reaktörden, dışarıya asla sızıntı olmaz

Elbette ki her enerji üretme sistemi çevreye zararlıdır Ancak içlerinde en çevrecisi nükleer enerji santralidir Nükleer enerjiye karşı olan insanlarımız, eski enerji üretim metotlarımızdan memnun gözüküyorlar Ancak nasıl bir enerji üretimi yaptığımızı bilmiyorlar Barajlarımız dönümlerce arazimizi sular altında bırakmıştır, üstelik yetersizdir Bu açığı kapatmak için kullandığımız termik santrallerimiz aracılığıyla, tonlarca CO2, CO, SO2, NO2, ağır metallerden Ag, Pb, Sg, U ve daha birçok zararlı maddeleri doğaya verdiğimizden haberleri var mıdır?

Yine enerji açığımızı doğalgaz ile kapatmaya çalışıyoruz Bu enerji türü, doğaya, termik santralden daha az zararlıdır Ancak sonuçta zararlıdır, çünkü çevreye yine zararlı gazlar verilmektedir Üstelik doğalgaz bulmamız çok da kolay değil Eğer komşu doğal gaz ülkeleri, bu enerji kaynağı transferini keserse açıkta kalırız

Alternatif diye düşünülen, Güneş ve rüzgar enerjisinden başka bir de termal enerji vardır Yeraltından gelen sıcak su çok korroziftir Nitekim, Denizli'deki su da böyledir Ayrıca atık su ise çok zehirlidir Bu suyun tekrar yeraltına gönderilmesi gerekir Çevreye zararlıdır Bu enerji sistemi de, nükleer enerjiye asla alternatif olamaz

Türkiye'nin en büyük barajı Atatürk Barajı'dır Bu barajın gücü 2400 MWh'tir Verimi ise %50 ile 1000 MWh'tir Akkuyu'ya yapılması tasarlanan nükleer enerji santralindeki 8 adet reaktörün gücü ise 8000 MWh civarındadır Buna göre;

8 adet Atatürk Barajı = 1 Akkuyu nükleer santrali (Enerji bakımından) olur

Nükleer reaktör yakıtı olarak genelde U235 kullanılır Yakıt reaktife girmeden önce doğal radyoaktiftir 1x1 cm ebadındadır Bir yakıt kabında 37 tane çubuk kap sistemi vardır Her çubuk 50 adet yakıt (1x1 cm ebatlı) almaktadır Bir yakıt kabı toplam; 37 x 50 = 1850 adet yakıt bulundurur Bu da 1850 ton kömüre eşdeğerdir Yine 1kg nükleer yakıt, 2 milyon litre benzine eşdeğerdir

Nükleer enerji karşıtlarının en önemli soruları, ‘’Nükleer atıklar ne yapılacaktır’’ sorusudur Cevap olarak birçok yöntem var Bunlardan en önemlileri, camlaştırma ve kayalaştırma yöntemidir; Camlaştırma yöntemine göre; reaktörden çıkan atık, ilk 10 yıl reaktör kabı yanındaki havuzda bekletilir Sonraki 20 yıl ise beton havuzda bekletilir

Atıkta U238, U237, Neptinyum, Sezyum, vb maddeler bulunur Bu atıklar istenirse sonsuza dek burada bekletilir İstenirse camlaştırılarak (küçük cam küreler halinde) etrafında çelik küre, yine etrafında fiziksel koruyucu, aşınmaya karşı etkileşimli madde, dış dolgu maddesi bulundurularak yerin 600 metre altına gömülür 600 metre aşağıda su olduğunu düşünelim; Bu su asla yeryüzüne çıkamaz Zaten 200 yıl sonra, atık maddenin %98'i kaybolur

Geriye %2 lik U238, U235, Protaktinyum, Plütonyum gibi doğada çok fazla bulunan maddeler kalır Bunlar zaten doğada çok fazladır Yeryüzüne çıksalar bile radyoaktif tesirleri, doğadaki gibi doğal normlarda olur

200 yıl boyunca cam küreciklerde hiçbir aşınma olmaz (Mezopotamya'da 3000 yıl dayanan camlar su içerisinde bulunmuştur) Zaten 200 yıl sonra nükleer etki doğal hale gelir Mutlaka çok azda olsa zehirlilik etkisi vardır, ancak Hg, Cd, As, Cd gibi diğer zehirli kimyasallarla karşılaştırıldığında radyoaktivite için durum çok daha olumludur

Kaya kütlelerine dönüştürme yöntemine göre ise; atıklar kayalaştırılarak yeraltına gömülmektedir Kayaların hareketi çok iyi bilindiği için hiçbir riski yoktur 200 yıl sonunda zaten nükleer atık, doğal radyoaktiviteye dönüşür Biz bu sorunları düşünmemeliyiz Bilim adamları bu sorunları çözdüler Bizler, kömürün yanmasıyla oluşan atıkları düşünelim (Her yıl Amerika'da bu kirlilikten dolayı binlerce kişi ölmektedir) Baraj suları altında telef olan hektarlarca arazimizi düşünelim Bunlara çözümler arayalım

Sonuç olarak; yüksek teknolojiyle inşa edilen bir reaktör, insanlara radyoaktif etki yapmaz Reaktörlerin atık maddeleri de toprağın altına betonlanarak, çeliklenerek veya kurşunlanarak bırakıldığı taktirde izole edilir, zamanla zararsızlaşır

Bir gram aktif maddenin reaktörde yakılmasıyla; E = m C2kadar enerji açığa çıkar, sayısal değer olarak bu enerji; E = m C2 = 1 g x (30000000000 cm/sn)2 = 900000000000000000000 (900000 katrilyon) Erg'likenerji açığa çıkar Q = 900000 katrilyon erg x 0,00000002389cal/erg=1501000000000 cal/1g kadar ısı enerjisi açığaçıkar Bu değer ise; P = 25002000 kWh/1g güce eşittir

Bu rakamlar, hiç de küçümsenecek rakamlar değildir Nükleer enerji aleyhindeki tepkiler, halkımızın bilinçsizliğinden ileri gelmektedir Reaktörler, diğer enerji kaynaklarına oranla daha tehlikesiz, daha yararlı, daha ucuz, ve daha çevrecidir Niçin çevreci ve ekonomik yol varken diğerlerini alternatif kabul edelim?

Plazma

Maddenin üç hali vardır bunlar sıvı katı ve gazdır Bunu hepimiz ilkokulda öğrenmiştikPeki o zaman maddenin 4 hali olduğu söylenen ve son on yılda gündeme gelen plazma nedir? Eğer "ben plazmaya daha yakından bakmak istiyorum" diyorsanız, yapmanız gereken çok basit Kibriti elinize alın ve çakın İşte pırıl pırıl alevi ile plazma karşınızda duruyor Evet alev de bir plazma hâlidir

Alevin kibritteki sıcaklığı kibritin elinizle söndürebileceğiniz kadar düşük olabileceği gibi Güneşin çekirdeğindeki gibi milyonlarca santigrad kadar yüksek de olabilir Plazma hâli sadece elektrik gerilim altında oluşmaz Gaz hâline gelen bir maddeyi çok yüksek sıcaklıklara ısıtırsanız; enerji alanı elektronlar çekirdeklerinden kurtulur ve gaz plazma hâline geçer Sıcaklık güneş çekirdeğindeki gibi çok yüksek ise; atomlar tüm elektronlarını kaybetmiş hâlde bulunabilirler

Bizim günlük hayatımızda kullandığımız alev nispeten düşük sıcaklıktadır Ancak burada düşük sıcaklıktaki alevin enerjisi ile ısınma ve yemek pişirme gibi ihtiyaçlarımızı giderdiğimizi unutmayalım Bu arada çaktığınız kibrit bitmek üzere En iyisi siz onunla bir mumu tutuşturup plazmayı öyle seyredin Mumun alevi de düşük sıcaklıkta bir plazma hâlidir Ancak "bu sıcaklık bana yetmez" demeyin

Plazma, Her yerde Plazma

Maddenin plazma hâline dünya üzerinde çok az rastlamamıza rağmen kâinatta plazma hâli fazlalık bakımından maddenin diğer hâllerine karşı ezici bir üstünlüğe sahiptir Şöyle ki; kâinattaki toplam madde miktarının % 99'unun plazma hâlinde olduğu sanılmaktadır Örnek verecek olursak tüm yıldızlar, nebulalar ve yıldızlararası uzay plazma hâlindeki maddeden oluşur

Bunların sıcaklığı ve partikül yoğunluğu şekil üzerinde gösterilmiştir Birim hacimdeki partikül yoğunluğu da plazmanın bilinmesi gereken bir özelliğidir Sıcaklığı yüksek olsa da, yoğunluğu düşük bir plazma fazla enerji yaymaz Kâinatın boşluk diyebileceğimiz madde yoğunluğu çok düşük olan bölgelerinde ise; sıcaklık 3 K yani -270 C derece kadardır Bir yanda hiç bir canlının hattâ cansızların bile mukavemet edemeyeceği kadar yüksek bir sıcaklık, diğer yanda atomları bile donduracak derecede bir soğuk

Hayat Kaynağı Plazma Küresi

Işık ve ısı kaynağı olarak dünyamızda hayatın devamını sağlayan Güneş dev bir plazma küresidir Bu dev plazma küresinin çekirdeğindeki 15 milyon K'lik sıcaklık ve kurşundan 11 kat daha fazla olan yoğunluk, termonükleer reaksiyonların gerçekleşmesini sağlar Bu reaksiyonlarda özetle hidrojen çekirdekleri birleşerek helyum çekirdeklerine dönüşür ve muazzam bir enerji açığa çıkar Ancak dünyamıza ısı göndererek hayatın devamını sağlayan ışıkkürenin sıcaklığı ancak 6000 K'dir

Bu tabakanın üzerinde yer alan ve korona adı verilen güneş tacının 2 milyon K'lik sıcaklığının sebebi ise tam anlaşılamamıştır Bu tabaka dünyanın da ötesine uzanır ancak çok düşük yoğunlukta olduğu için sıcaklık tesiri fazla değildir Bu tabakanın yoğunluğu ışıkküre gibi yüksek olsaydı dünya üzerinde hayat mümkün olmazdı Yine güneşten kopup gelen elektrik yüklü parçacıkların, dünya atmosferine yapabileceği muhtemel etkiler dünyanın manyetik alanı tarafından önlenmiştir Bu manyetik alana manyetosfer adı verilir

Güneş'in oluşturduğu yüklü parçacık, akımı bu manyetik alan tarafından saptırılarak kutup bölgelerine doğru itilir Bunun sonucunda kutup bölgelerinde atmosferin oksijen ve azot atomları ile etkileşime girerek ışımalara sebep olurlar ki bunlara aurora adı verilir Auroralar yaklaşık ikiyüz km yüksekte oluşurlar ve sıcaklıkları bir kaç yüz derecedir Güneş etkinliğinin yüksek olduğu günlerde telsiz ve radyo haberleşmelerinin olumsuz etkilendiğini hatırlarsak manyetosferin önemi daha iyi anlaşılırbunlarda henüz ders kitaplarında okutulmayan maddenin 4 halinin hayatımızdaki yerini ve önemini anlatabiliyor zannederim

Radyoaktiflik

Tarihin en büyük raslantısal (tesadüfi) keşiflerinden biri, 1896 yılında yapıldı: HBecqerel, uranyum tuzu kristallerinin ışın yayınladığını tesadüfen gördü Işığa karşı korunmuş olmasına karşın, fotoğraf plağını, bu maddeden yayılan ışımanın kararttığını gördü

Kontrollü olarak pek çok gözlem yaptı Kristalden, hiçbir uyarı almaksızın ışın yayınlandığını ve bunun yeni tip bir ışıma olduğunu saptadı Uranyumun kendiliğinden radyasyon yayınlama olayı, kısa bir zaman sonra radyoaktiflik olarak adlandırıldı Diğer araştırıcılar da bazı maddelerin radyoaktif olduklarını gösterdiler Bu tür çalışmalar içinde en anlamlı araştırma Pierre ve Marie Curie tarafından yapılmıştır

Radyoaktif bir cevher (filiz) olan Pitchblend'in tonlarcası, uzun yıllar süren dikkatli ve yorucu kimyasal arıtma işlemlerine tabi tutuldu Sonuçta, her ikisi de radyoaktif olan ve daha önce bilinmeyen iki yeni elementin varlığı, Curie'ler tarafından rapor edildi Bu elementler, polonyum ve radyum olarak adlandırıldı Rutherford'un saçılması ile ilgili ünlü çalışması dahil, sonraki tüm deneyler radyoaktifliğin, kararsız atom çekirdeklerinin bozunması sonucu oluştuğunu gösterdi

Bir elementin kendiliğinden, hiçbir dış etkiye bağlı olmaksızın başka bir elemente dönüşmesidir radyoaktiflik Uranyumun tüm izotopları radyoaktiftir Alfa ve beta parçacıkları yayarak kurşun izotoplarına dönüşürler Bu özellik, sıcaklığa, basınca, katalizöre ve başka çevre koşullarına bağlı değildir

Her radyoaktif maddenin, bir yarı ömrü ya da yarılanma süresi vardır Örneğin uranyum-238'in kurşun-206'ya dönüşmesinin yarı ömrü 45 milyar yıldır Yani şu anda elinizde 1 gram uranyum varsa, bu 45 milyar yıl önce 2 gramdı Kayaların içindeki uranyum-238 ve kurşun-206 oranlarından yararlanılarak o kayaların yaşları belirtilebilir Bu yolla Dünya'daki en eski kayanın yaşınının 35-4 milyar yıl olduğu saptanmıştır

Alınan bu sonuçlar, son zamanlarda geliştirilen rupidyum-87'nin radyoaktif bozunmasında (yarı ömrü 52 milyar yıl) ve feldispat, mika içinde bulunan potasyum-40'ın (yarı ömrü 13 milyar yıl) yarılanma sürelerinin saptanmasıyla bir kere daha kesin olarak kanıtlanmıştır

Canlı vücutta kararlı potasyum-39'un yanısıra, kararsız olan potasyum-40 da bulunur Potasyum-40 beta yayıcıdır Yani çekirdekteki nötronlardan birisi beta (elektron) yayarak protona dönüşür

Biyolojide en çok kullanılan izotop, karbon-14 izotopudur Bu izotopun yarıömrü 5730 yıldır Bu izotopla yaklaşık 50 bin yol öncesininin kalıntılarının yaşını ölçebilmekteyiz Karbon-14, daha eski zamanlar için uygun değildir Çünkü büyük bir kısmı o sürelerde harcanmış olacak ve bu nedenle de saptanması güçleşecektir

Karbon-14 beta yayıcıdır Beta yayan her karbon atomu azot atomuna dönüşür Organizmadaki karbon, havadan karbondioksit alınmasıyla yapıya girer Yaşayan organizmalarda karbon-12'nin karbon-14'e oranı atmosferdekiyle aynıdır Canlı ölünce artık atmosferden karbon alamaz olur Vücutaki karbon-14, zamanla azota dönüşür ve giderek azalmaya başlar Diyelim ki bir mağarada bulunan bir insan kemiğinde karbon-14/azot-14 oranı 1/4 ise bu insanın yaşı 11200 yıldır

Rüzgar Enerjisi

İnsanlar binlerce yıldır rüzgardan bir enerji kaynağı olarak yararlanmaktadır Buna ilişkin olarak ilk akla gelen yelkenli teknedir Rüzgar enerjisini kullanabilmenin üç yolu vardır: Yelkenli teknelerde olduğu gibi doğrudan hareketi sağlamak; yel değirmenlerinde olduğu gibi herhangi bir makinenin kanatlarını döndürmek; elektrik üreteçlerine bağlı türbinleri çalıştırmak Rüzgar enerjisi, dönüşüme uğramış güneş enerjisidir

Güneş enerjisinin kayaları, denizleri ve atmosferi her yerde özdeş ısıtmaması nedeniyle oluşan sıcaklık ve basınç farkları rüzgarı oluşturmaktadır Rüzgar bit merkez çevresinde dolandıklarında, santrifüj kuvveti etkisinde kaldıkları gibi, yeryüzü ve hava arasındaki sürtünme kuvvetinden de etkilenirler Kutuplar ve ekvator arasındaki sürekli hava akımlarına göre, enerji üretimi açısından denizler, karalar, dağlar ve vadiler arasındaki yerel rüzgarlar daha önemlidir

Rüzgar enerjisi bol ve serbest halde bulunan güvenilir ve sürekli bir enerji kaynağıdır Havanın öz kütlesi az olduğundan, rüzgardan sağlanacak enerjinin miktarı hızına bağlıdır Rüzgarın hızı yükseklikle, gücü ise, hızının küpü ile orantılı olarak artar Sağlayacağı enerji, gücüne ve estiği süreye bağlıdır

1982-92 döneminde Kaliforniya'da yaklaşık 150000 rüzgar türbini kurulmuştur Buralardan yaklaşık 3000000000 kWh elektrik üretilmiş ve Kaliforniya' nın elektrik tüketiminin %1,2 buralardan sağlanmıştır Dünyanın en büyük rüzgar çiftliği ABD' de kurulan Altamount Pass rüzgar tesisidir 8160 Hektar alan kaplayan bu çiftlik 3500 adet 100 kW'lık ve 40 adet 300-450 kW'lık türbin bulunmaktadır

Rüzgar Teknolojisi

Rüzgar enerjisi Betz teoremine göre max %59,3 etkinlikle mekanik enerjiye çevrilebilir Bu çevirim, rüzgar türbini tarafından yapılır Böyle bir türbin; çevredeki engellerin rüzgarı kesemeyecek kadar yükseklikte bir kule üzerinde bulunması gerekir ayrıca yüksek verim için geniş düzlükler bu enerji kaynakları için daha elverişlidir Türbinin rüzgara göre yönlendirilmesi, rotor ekseni ile rüzgar doğrultusu arasındaki yav açısını kontrol eden mekanizmayla sağlanır Elektrik üretimini sağlayan bu makineye rüzgar jeneratörü adı verilir

2000 yılı için kurulu kapasite hedefi ABD'de 2800 MW, Avrupa'da 6340 MW, Asya'da 3817 MW civarında olması tahmin edilmektedir Avrupa'da en büyük kapasite Almanya'da 2000 MW olacak ve onu 1000 MW'la Danimarka takip edecektir Gelecek 10 yıl sonunda ABD elektrik üretiminin %20 sini rüzgar enerjisinden sağlamayı hedeflemiştir Avrupa Birliği ise 2005 yılında elektrik enerjisinin %20 sini yenilenebilir kaynaklardan sağlamayı hedeflemektedir Bu projede ise rüzgar enerjisine %2'lik bir pay ayrılmıştır

Elektrik; çağdaş yaşamın en yaygın enerji kaynaklarından birisidir Kullanıldığı alanlar neredeyse sayılamayacak kadar çoktur Evlerimizi aydınlatmak, elektrikli süpürge, çamaşır makinesi gibi ev aletlerini çalıştırmak, hatta yemek pişirmek ve odalarımızı ısıtmak için elektrik enerjisinden yararlanırız

Fabrika ve işyerlerindeki makineler ile bilgisayarlar ve telefon, radyo, televizyon yayınları gibi iletişim sistemleri için gerekli olan enerji gene elektrikten sağlanır Motorlu taşıtlardaki ateşleme sistemini ve marş motorunu besleyen enerji kaynağı da akümülatörlerde depolanmış olan elektriktir Öte yandan elektrikli trenler ve otomobiller gibi bazı taşıtlar tümüyle elektrik enerjisiyle yol alır Kısacası elektrik insanların en vazgeçilmez ihtiyacı haline gelmiştir ve yaşantımızda son derece önemli bir rol oynar

Barometre hava basıncını ölçmeye yarar Bir çoklarımızın evinde termometre vardır da barometre yoktur Olanların da çoğu için pek mana ifade etmez Halbuki barometre hava tahmininde en önemli araçtır

Çok sağlıklı hava tahminleri meteoroloji balonları, şimdilerde ise uydular vasıtası ile yapılıyor ama evinizde barometrenin düşüş veya yükselişini takip ederek, bir de rüzgar yönünü gözlemleyerek hava tahminini rahatlıkla yapabilirsiniz

Örneğin barometre 30'un üstünde gösteriyor ve yükselmeye devam ediyorsa hava açık olacak ve rüzgar şiddeti azalacak demektir Eğer 30'un altında ve düşmeye devam ediyorsa hava bulutlu ve rüzgarlı olacak, hatta fırtına gelebilecektir

Atmosferdeki hava başmandaki değişiklikler rüzgarları yaratırlar Ancak hava basıncındaki değişiklik tek başına o günkü veya gelecek günlerde oluşacak hava durumları hakkında yeterli bilgi veremez Eğer rüzgar yönünü de biliyorsanız o zaman kısa dönemler için pratik tahminler yapabilirsiniz Şimdi rüzgar yönleri, barometrenin durumu ve bunlara göre oluşabilecek hava durumlarına bir bakalım:

Diyelim ki evinizde bir barometre yok Problem değil Hava basıncını ölçmenin diğer pratik yollan da var Bir fincan kahve de aynı işi görebilir Eğer kahve üzerindeki kabarcık ve köpükler fincanın ortasında toplanıyorlarsa hava basıncı yüksek, kenarlara doğru yayılıyorlarsa basınç düşük demektir