Yerçekimi Kuvveti Dünya’nın Her Yerinde Aynı Mıdır?

Kütleçekimi ya da bilinen adıyla yerçekimi kuvveti, doğada bulunan temel bir kuvvettir. Eğer saniyede 9.8 metre hızla cisimlerin Dünya’ya doğru düşmesine sebep olan bu kuvvet olmasaydı, hepimiz uzaya savrulurduk. O olmadan tüm karasal canlıların kasları işlevsiz hale gelir ve bunun sonucunda ölüm kaçınılmaz olurdu. Ayrıca kemiklerimiz daha kırılgan ve zayıf olur, organlarımızın da işleyişi bozulurdu.

Aslında söylemek gerekirse kütleçekimi kuvveti sadece Dünya üzerinde hayatın bir gerçeği değil, aynı zamanda hayatın var olması için bir ön koşuldur. O zaman şöyle bir soru yöneltebiliriz: Dünya üzerindeki yerçekimi kuvveti ne kadar güçlüdür? Bu soruyu sormadan önce kütleçekimi (yerçekimi) kuvvetinin ne olduğuna bir bakalım.

Kütleçekimi Kuvveti (Yerçekimi) Nedir?

Kütleçekimi kuvveti, kütleye sahip olan her şeyin(asteroidler, gezegenler, yıldızlar, galaksiler) birbirine doğru çekildiği doğal bir fenomendir. Bir cisim ne kadar kütleye sahipse, etrafındaki cisimlere o kadar kütleçekimi uygulayacaktır. Bir cismin kütleçekimi kuvveti, ayrıca o cismin mesafesine de bağlıdır. Kütleçekimi kuvveti, cisimlerin ağırlığıyla doğru orantılı, birbirlerinden uzaklığıyla ters orantılıdır. Bu, Ters Kare Yasası olarak da bilinmektedir.

Kütleçekim ayrıca doğadaki tüm etkileşimleri yöneten 4 temel kuvvetten(Zayıf Nükleer Kuvvet, Güçlü Nükleer Kuvvet, Elektromanyetik Kuvvet) birisidir. Bu kuvvetler arasında kütleçekim kuvveti sırasıyla; nükleer kuvvetten 1038 kat, elektromanyetik kuvvetten 1036 kat ve zayıf nükleer kuvvetten de 1029 kat daha zayıftır.

Neticede en küçük ölçekte(atom altı parçacık aleminde) kütleçekimin madde üzerinde önemsiz bir etkisi vardır. Ancak makro alemde(gezegen,yıldız,galaksilerin bulunduğu) kütleçekim, madde etkileşimlerini etkileyen baskın bir kuvvettir. Êvrendeki cisimlerin oluşumunu, şeklini ve yörüngesini etkiler; uzaydaki hareketlerini yönlendirir.

Dünya’da Yerçekimi Kuvveti En Fazla Nerede Bulunur ?

Dünya üzerindeki yerçekimi kuvveti, gezegenin kütlesinin ve yoğunluğunun bir sonucudur. Bu durum neticesinde Dünya üzerindeki bir cisim, saniyede 9.8 metrelik bir kütleçekim ivmesiyle yeryüzüne doğru düşer.

Aslında Dünya üzerindeki yerçekimi kuvveti, nerede durulduğuna bağlı olarak değişir. Değişmesinin birinci sebebi ise Dünya’nın kendi ekseni etrafında dönüyor olmasıdır. Merkezkaç kuvveti olarak da bilinen bu fenomen, Dünya kendi ekseni etrafında döndükçe üzerindeki cisimlerin uzaya doğru savrulmasına neden olur.

Ancak Dünya’nın kendi etrafındaki dönüşü, Dünya’nın büyüklüğüne nispetle çok az olduğu için cisimler ağırlıklı olarak merkezcil kuvvetin etkisi altında kalır. Yine de merkezkaç kuvveti çok az da olsa cisimleri etkilemektedir. Örneğin ekvator bölgesinde Dünya’nın kütleçekim kuvveti 9.789 m/s2 iken, kutuplardaki kütleçekim kuvveti 9.832 m/s2’dir.

Bunun nedeni Dünya’nın ekvator bölgesindeki hızının, kutuplar bölgesindeki hızından fazla olmasıdır. Bilindiği gibi ekvator bölgesinde Dünya, saatte yaklaşık 1600 km hızla dönerken kutuplar bölgesinde bu hız sıfırdır. Böyle olunca ekvatorda hissedilen merkezkaç kuvveti daha fazla olacaktır. Bunun sonucu olarak da ekvatordaki yerçekimi kuvveti, kutuplardaki yerçekimi kuvvetinden biraz daha az hissedilir.

Kütleçekimi kuvvetinin kutuplarda daha fazla hissedilmesinin bir diğer sebebi de Dünya’nın şekli ile alakalıdır. Bilindiği üzere Dünya, kutuplardan basık ve ekvatordan şişkin bir şekle sahiptir. Böyle olunca ekvator bölgesine kıyasla kutup bölgeleri, Dünya’nın merkezine daha yakın olmaktadır. Neticede kutuplarda yerçekimi kuvveti bu sebepten ötürü de daha fazla hissedilecektir.

Kütleçekimi Kuvveti Başka Neye Bağlıdır?

Kütleçekimi kuvveti, üzerinde durduğumuz yeryüzünün altında ne olduğuna göre de değişebilir. Yüksek yoğunluklu kayalar ve mineraller gibi daha yüksek kütle yoğunlaşmaları, hissettiğimiz kütleçekimi kuvvetini değiştirebilir. Fakat tabi ki değişim fark edilmeyecek kadar küçüktür. NASA inanılmaz bir hassaslıkla, konuma bağlı olarak kütleçekim gücündeki değişimleri gösteren Dünya’nın kütleçekim haritasını yayınladı. Aşağıda bu haritayı görebilirsiniz.

Kaynak: Universal-Sci

Kütleçekim ayrıca, yükseklik arttıkça azalır. Bunun sebebi yükseldikçe, Dünya’nın merkezinden uzaklaşıyor olmamızdır. Bir dağın tepesine çıkıldığı zaman azalan kütleçekim kuvveti oldukça küçüktür.(Everest’in zirvesinde kütleçekim 0.28 oranında azalır.) Fakat Uluslararası Uzay İstasyonu’na ulaşacak kadar yüksekte olan biri, yeryüzünde hissettiği kütleçekim kuvvetinden %10 daha az bir kütleçekimi kuvveti hissederdi.

Ancak Uzay İstasyonu serbest düşüş halinde olduğu için içindeki astronomlar ve cisimler, yerçekimi yokmuş gibi havada kalabiliyorlar. Aslında istasyonun içindeki her şey Dünya’ya doğru aynı hızla düşüyor olduğundan, normalde Dünya’daki ağırlıklarının %90’ını hissettikleri halde, hiçbir ağırlığa sahip olmayacaklardır. Sonuç olarak uzayda da kütleçekimi kuvveti vardır ancak istasyonun Dünya yörüngesinde sürekli dönmesi nedeniyle bu dönüş, yerçekimi kuvvetinin etkisini sıfırlayacaktır.

Dünya’nın kütleçekimi ayrıca gezegenimizin saniyede 11.186 km’lik bir kaçış hızına sahip olmasından sorumludur. Bunun anlamı bir roketin Dünya’nın kütleçekiminden kurtulup uzaya ulaşabilmesi için bu hızı aşması gerekmektedir. Yapılan bir çok roket kalkışlarıyla, itiş gücünü sağlayan motorların çoğu bu hızı aşacak şekilde geliştirilir.

Uzayda ve Diğer Gök Cisimlerinde Kütleçekimi Kuvveti İnsanları Nasıl Etkiler?

Dünya’nın ve diğer cisimlerin sahip olduğu kütleçekimi kuvveti arasındaki fark nedeniyle bilim insanları, bu gök cisimlerine seyahat edip uzun vadede oralarda kalacak astronomlar üzerinde gerçekleşecek olan etkilerden tam olarak emin değildir. Örneğin Ay’daki kaçış hızı 1.62 m/s² olup kütleçekimi ivmesi 0.1654 g iken Mars’ın kaçış hızı 3.711 m/s² olup kütleçekimi ivmesi 0.376 g’dir.

Biz insanlar ve genelinde tüm canlılık, Dünya üzerindeki kütleçekimi kuvvetine göre evrim geçirdik. Vücutlarımız, bedenimiz, beynimiz ve diğer organlarımızın hepsi de yerçekiminden etkilenmektedir. Bu şartlara uyum sağlamış bir canlının, farklı bir kütleçekimi ortamında hayatta kalıp kalamayacağı ya da nasıl bunu başarabileceği, bilim insanları arasında tartışma konusu yaratmaktadır.

Araştırmalar, mikro kütleçekimi ortamında(örneğin Uluslararası Uzay İstasyonu) uzun süre kalan astronomların sağlığı üzerinde, kemik yoğunluğunun azalması, kas bozulmaları, organların zarar görmesi ve görüş bozukluğu da dahil birtakım zararlı bir etkilerin oluştuğunu gösteriyor. Hal böyleyken Dünya’dan daha az kütleçekimine sahip bir gök cisminin, insanlar üzerinde ne gibi etkilere sebep olacağı merak konusu haline gelmiştir.. Ay’a tekrar geri gitmek için yapılan veya NASA’nın öne sürdüğü “Mars’a Seyahat” gibi planlar önümüzdeki birkaç yılda hayata geçirilecek olması, bu gibi sorulara cevap bulabilmemiz için bir fırsattır.

Sonuç itibariyle kara canlıları olarak biz insanlar için Dünya’nın kütleçekimi hem bir lütuftur hem de bir sorun. Bir tarafta, Dünya’nın yerçekimi uzaya çıkmayı zorlaştırırken aynı zamanda bunu pahalı kılıyor. Diğer tarafta, türümüz “1 g” çevre koşullarında gerçekleşen milyarlarca yıllık bir evrimin ürünü olduğundan sağlığımızı koruma altına alıyor.

Eğer gerçekten uzayda gezegenler arası yolculuk yapan bir canlı türü olmak istiyorsak, Dünya’dan daha düşük kütleçekim ve mikro-kütleçekim koşullarıyla nasıl başa çıkabileceğimizi öğrensek iyi olur. Aksi takdirde hiçbirimiz uzun zaman boyunca yaşadığımız gezegenden kalıcı olarak ayrılamayabiliriz.

Kaynak Çeviri :

 Universal-Sci, “How Strong Is the Force Of Gravity On Earth?”. <https://www.universal-sci.com/headlines/2016/12/7/how-strong-is-the-force-of-gravity-on-earth > (Erişim Tarihi: 4 Temmuz 2021)

Bir Yorum Yaz