Uydumuz Ay'a hangi mevsimde ve ne zaman bakarsak bakalım, evreleri dışında hep aynı yüzünü görürüz. Üstelik bir teleskop ya da dürbünle baktığımızda da bir değişiklik fark etmek oldukça zordur. Peki neden?
Eş Zamanlı Yörünge ve Kütleçekim Kilidi
Ay'ın hep bir yüzü Dünya'ya dönük olmasının sebebi; Ay'ın kendi etrafındaki dönüş süresiyle, Dünya'nın etrafındaki dönüş süresi eşit olmasından kaynaklanıyor. Başka bir deyişle Ay, Dünya'nın etrafında döndüğü süreyle aynı süre içerisinde (27.32 gün) kendi etrafındaki bir tam turunu da tamamlar. Böylece Dünya'dan baktığımızda Ay'ın hep aynı yüzünü görürüz.
Ay ve Dünya arasındaki bu hareket, "eşzamanlı yörünge" adı verilen harekete bir örnektir. Bu hareket aynı zamanda kütleçekim kilidi1 olarak bilinir. Fakat her kütleçekim kilidi, eş zamanlı yörünge içermez. Örneğin Merkür ile Güneş arasında da kütleçekim kilidi söz konusu olmasına rağmen; Merkür Güneş etrafındaki 2 turluk zaman içerisinde, kendi etrafındaki 3 turu tamamlamış olur. Yani Merkür, Güneş'e kütleçekim kilidiyle bağlı olsa da Güneş'ten bakıldığında Merkür'ün farklı yüzlerini görmek mümkündür. Bununla birlikte eş zamanlı yörünge kavramının daha çok jeostatik yörüngedeki uydular için kullanılan bir kavram olduğunu belirtmek gerekiyor.
Çünkü yapay uyduların kesintisiz ve sağlıklı biçimde iletişim kurabilmeleri için Dünya'daki alıcı ve vericilere daima aynı taraftan bakmaları gerekir. Bunu yapabilmenin yolu ise uyduları Dünya ile aynı dönme süresine sahip jeostatik yörüngeye yerleştirmektir. Ancak bu, uyduların yalnızca doğu ve batı hareketi yapmalarını engellemektedir. Veri transferinin minimum kayıpla gerçekleştirilmesi adına uydunun aynı zamanda kuzey ve güney hareketini yapmasının da engellenmesi gerekir. Bu yüzden jeostatik yörünge uyduları ekvator odaklı bir enleme yerleştirilir. Bu da uyduların konumlarının sürekli düzeltilmesi ihtiyacını ortadan kaldırır.
Kütleçekim Kilidi Neden Oluşur?
Evrendeki tüm cisimler birbirleriyle kütleleri oranında çekim kuvveti savaşı halindedir. Yüksek kütleye sahip cisimlerde kütleçekimin gücü daha yüksek düzeylerde seyreder. Ancak iki cisim arasında birinin kütlesi ne kadar yüksek olursa olsun, kütlesi düşük olan cisim de kütleçekim kuvveti uygulamaya devam eder. Nihayetinde bu cisimler arasında bir ortak kütleçekim merkezi meydana gelir. Ortak kütleçekim merkezi, yüksek kütleye sahip cisme daha yakın olur ve bu merkeze yakın cisim, şeklen bozulmaya daha az meyillidir.
Dünya ve Ay arasındaki bu kütleçekim savaşı, gelgit olarak bildiğimiz ve Dünya'daki denizlerin yükselmesi ile gözlemleyebildiğimiz etkiye de sebep olur. Ancak gelgit etkisi, Ay üzerinde çok daha belirgin bir olguyu meydana getirir: Ay, Dünya'nın kütleçekim etkisi nedeniyle kusursuz bir küre değildir. Dünya ve Ay arasında milyonlarca yıl boyunca süren bu kütleçekim mücadelesi, Ay'ın bir kısmının çıkıntılı, şişkin bir yapıya bürünmesini sağlamıştır. İşte zaman içerisinde Dünya tarafından sürekli devam ettirilen bu çıkıntı, Dünya'nın Ay'ı adeta kancalayabileceği kütleçekimsel bir alan sağlıyor. Bu sayede, bir süre sonra kütleçekimsel kilit oluşuyor.
Güneş Sistemi'nde Kütleçekim Kilidi
Bahsettiğimiz bu etki, yalnızca Ay ve Dünya arasında gözlemlenen bir olgu değil. Tam tersine aslında kütleçekim kilidi, Güneş Sistemi'ndeki pek çok gezegen ve uyduları arasında gözlemlenebiliyor. Örneğin Mars'ın 2 uydusu, Jüpiter'in 8 uydusu, Satürn'ün 15 uydusu, Uranüs'ün 5 uydusu ve Neptün'ün 2 uydusu kütleçekim kilidine bağlı biçimde hareket ediyorlar. Bunların yanı sıra cüce gezegen Plüton ve uydusu Charon arasında da kütleçekimsel kilit bulunuyor.
Güneş Sistemi'nin ötesinde ise çoğu ötegezegenin bu etkiye maruz kaldığı biliniyor ve bu nedenle evrende kütleçekim kilidi etkisinin oldukça yaygın olduğu tahmin ediliyor.
Kütleçekim Kilidi Nedeniyle Ay'ın Yalnızca Yarısını Mı Görebiliyoruz?
Yukarıda anlattığımız kütleçekimsel etkiler nedeniyle, Ay'ın daima yalnızca %50'lik kısmını görüyor olduğumuz kanısına varmış olabilirsiniz. Ancak bu tam olarak doğru değil. Aslında Ay'ın yarısından biraz daha fazla, yani %59'luk bölümünü görebiliyoruz. Bu, Ay'ın kuzey - güney ve doğu - batı yönlerine doğru yaptığı yalpalama hareketinden kaynaklanıyor.
Ay librasyonu ya da Ay sallantısı2 olarak adlandırılan bu olay, Ay'ın eliptik yörüngesi sebebiyle meydana geliyor. Çünkü Ay'ın yörünge hızı, günberi (Dünya'ya en yakın) ve günöte (Dünya'ya en uzak) konumlarında değişkenlik gösteriyor. Aynı zamanda Ay'ın kendi etrafındaki dönüş ekseni, Dünya etrafındaki dönüş sırasında çizdiği eksene göre bir miktar eğik olduğundan bu sallantı etkisi oluşuyor. Ay'ın yaptığı bu hareket, time - lapse kayıtlarında çok daha net biçimde fark edilebiliyor.
Kemal Cihat Toprakçı
Kaynaklar ve Referanslar:
- Cain, F. (2015, Kasım 17). What is tidal locking? Phys.org. https://phys.org/news/2015-11-tidal.html.
- What is lunar libration?: Astronomy Essentials. EarthSky. (2021, Mayıs 25). https://earthsky.org/astronomy-essentials/how-much-of-the-moon-can-we-see-from-earth-lunar-libration/.
