Uzay Ansiklopedisi 2: Ön Bilgiler

İlk bölümde ışığın bazı özelliklerinden bahsetmiştik. Şimdi bir gök cisminden dünyaya ulaşan ışıktan neler öğrenebileceğimize bakalım. Ancak bilmenizde fayda var, ilk yazıyı okumadan bunu okursanız bir şey anlamayabilirsiniz. O nedenle önce şu linkteki yazıyı okumanızda yarar var.

Okumuş olanlar görünür bölge tayfımızı hatırlayacaktır.

Ancak cisimlerden elde ettiğimiz tayflar, daha farklı şekillerde de karşımıza çıkabilir. Bunu az sonra göreceğiz.

Önce Kirchhoff’un 3 temel yasasını bilmemiz gerekiyor, çünkü bu yasalar bize tayfları tanımlamamızda yardımcı olacak.

1. yasa der ki; akkor halindeki (yani aşırı derecede ısınmış) sıcak bir katı, sıvı ya da gaz, yüksek basınç altında sürekli bir tayf verir.

Sürekli tayf da ne ola ki? Bu aslında düz, daha doğrusu kesintisiz bir çizgiyle temsil edilen enerjidir. Sürekli, yani hiçbir şekilde kesintiye uğramamış bir enerji üretimini gösterir bize. Yani bir anlamda, bir kaynaktan  bütün dalga boylarında enerji üretildiğini ve bunun hiçbir şekilde bir engelle karşılaşmadığını söyler.

Bunun bir de özel ismi vardır astronomide: Kara cisim tayfı. Planck ışınımı denen sürekli enerjiyi temsil eder ve aşağıdaki şekilde gösterilir:


(Kısacık bir bilgi olması açısından değinelim; kara cisim, üzerine düşen tüm ışınımı mükemmel şekilde soğuran ve yine aynı mükemmellikle yansıtan bir cisim olarak tanımlanır. Cisimler genellikle kara cisim ışıması kadar mükemmel ışınım yapmazlar. Ancak çok sıcak yıldızlar, kara cisim ışınımına çok yakın bir ışınım yaparlar. Şu an için kafamızı bununla karıştırmamıza pek de gerek yok)

Bu resim de, daha önce gördüğünüz 400-700 nm arasındaki tayfı içeren renkli resim de, sürekli bir tayfı (yani sürekli, kesintiye uğramayan bir enerji üretimini) temsil eder. Zaten buradaki grafiğin x ekseninde o renkli tayfın nereye düştüğünü de temsili olarak görüyorsunuz.

2. yasa der ki; düşük basınç altında ve akkor halindeki bir gaz salma çizgileri üretir.

Salma çizgileri???

Bu, yukarıda bahsi geçen kesintisiz çizgiyi kesintiye uğratan ve mükemmel sürekliliği bozan bir olaydır. Gazın üreteceği salma çizgilerinin karakteristiği şunun gibidir:

 

Bazen de şu şekilde karşımıza çıkar:

 

3. ve son yasa, daha sıcak bir sürekli tayf kaynağının önüne yerleştirilen akkor halindeki bir gaz, soğurma tayfı verir, der.

Soğurma tayfından kastımız da, yukarıdaki parlak çizgili tayfın aksine, siyah çizgilere sahip bir tayftır. Şu iki şekilde karşımıza çıkar:

 

Tüm bunlar, yıldızların yapısında bulunan gazların davranışlarını açıklayan ve o yıldızlardan dünyamıza ulaşan ışığın, yıldızın tayfı üzerinde bıraktığı izlerdir aslında. Alttaki renkli resim ile gösterilen tek boyutludur ve ondan iki boyuta geçilince üstteki elde edilir. Yani özünde ikisi de aynı şeydir.

Şimdiiii… Kafamız yeterince karıştıysa baştan okuyalım ve sindire sindire bu satıra kadar tekrar gelelim. Gerekirse biraz da interneti kurcalayalım ve konuyu pekiştirelim. Bunu da yaptıysak, kaldığımız yerden devam edelim.

Bu parlak ya da siyah çizgiler ne işimize yarayacak ve bize neyin bilgisini verecek? Hemen bakıyoruz…

Periyodik tabloyu çoğumuz biliriz. Bilmeyenler için kendisi şöyle bir şey oluyor:

 

Bu arkadaş, kimyasal elementleri özelliklerine göre sınıflandırmaya yarayan bir tablo. Elementlerin tümünün, kendilerine özgü özellikleri var ve bu bize, bir tayf üzerindeki parlak ya da siyah çizgilerin, hangi elemente ait olduğunu söylüyor.

Yukarıdaki 3 yasadan gördük ki, yüksek sıcaklıklara sahip gazlar, bulundukları duruma ve sahip oldukları fiziksel parametrelere göre (sıcaklık, basınç vs…) tayf üzerinde farklı çizgiler üretebiliyorlar ve sürekli bir tayfın yapısını bu nedenle değiştirebiliyorlar. Laboratuvar gözlemlerinden, her elementin ürettiği çizgilerin dalga boyunu kesin bir şekilde bilebiliyoruz. Örneğin bunlardan en meşhuru, hidrojenin ürettiği hidrojen alfa çizgisidir ve bu çizginin dalga boyu 656.3 nm’ye karşılık gelir.

Hidrojen gibi, diğer elementlerin hangi dalga boyuna karşılık gelen çizgiler ürettiğini de, yine laboratuvar gözlemleri ve kimya bilimi sayesinde net bir şekilde biliyoruz. Bu bilgi, bir tayfla birleştiğinde bize çok şey anlatıyor.

Önce bunu yine bir tayf üzerinde görelim:

Sites.uncc.edu adresinden alınan bu resimde gördüğümüz manzarayı açıklayalım. Burada 5 elemente ait çizgiler ve en altta da dalga boyu skalası var. Hidrojen, sodyum, helyum, neon ve cıva elementlerinin tayfta bıraktıkları bu izlerin hepsinin yeri, yani denk geldiği dalga boyu bellidir. Buradan çıkan sonuç şudur: Bir yıldızın tayfındaki çizgiler, bize o yıldızda hangi elementlerin bulunduğunu kesin ve net bir şekilde söyler.

Eğer gözlemlerimizi uzaydan değil yerden yapıyorsak, kendi atmosferimize ait gazların da tayflar üzerindeki izlerini görürüz. Bu durumda bunların karşılık geldiği çizgiler tayftan çıkartılır ve geriye sadece yıldızdan gelen ışığa ait tayf kalır. Böylece “Bu tayfta şu dalga boylarına karşılık gelen çizgiler var. O halde bu yıldızda şu gazlar var” diyebilecek bilgiye sahip oluruz.

Burada bahsettiğimiz olay, görünür ışığa ait tayfla ilgili. Gözle göremediğimiz ışınıma ait bilgilerin de, yine benzer fiziksel yöntemlerle analiz edilebileceği sonucuna kendiniz de ulaşabilirsiniz.

Gördüğünüz gibi, bir teleskop ve dedektör yardımıyla, sadece bir gök cisminden gelen ışıkla, cismin kimyasal bileşimini anlayabiliyoruz. Bunlar çok garipsenecek ya da inanılmayacak yöntemler değil. Daha önce de dediğim gibi, laboratuvar ortamında erişebildiğimiz bilgilerin uzaydaki cisimlere uyarlanması sadece.

Yukarıda verdiğim resim örnekleri, olayı sizlere basit halleriyle gösterebilmek adına verilmiş temsili resimler. Gerçek tayflar ise şu şekilde ya da daha karmaşık olabilir:

 

Bu da sevgili yıldızımız Güneş’in meşhur tayfı:

 

Anlattığım bu konu, yıldızın ışığından elde edebildiğimiz bilgilerden yalnızca biri. Tayflar bize, cisimler hakkında çok daha fazla bilgi verebiliyor. Gördüğünüz gibi kullanılan yöntemler de bu bilgilere inanmamanızı gerektirecek tuhaf ve belirsiz yöntemler değil. Hepsi deneysel, bilimsel, yani ispatlı yöntemler.

Umarım bazı konular hakkındaki bakış açınız bu ve bunun gibi yazılarla biraz olsun değişir.

En kısa zamanda, ışığın ilk yazıda bahsi geçen parçacık özelliğine de biraz değineceğiz. Takibe devam 😉

Hey, Bizi Facebook’ta Takip Eder misin!

antalya escort
Meja Yazar: