Uzayda Mesafe Nasıl Ölçülür?

Mesafe veya boyut ölçmek için gerekli olan materyaller nelerdir? Metre, cetvel, kumpas… Peki ama milyarlarca kilometreden bahsedilen uzayda mesafeleri ölçmek için gerekli olan materyaller? Çoğu kişide hiçbir fikir ortaya çıkamıyorken, ”Lazer metre mi acaba?” diye düşünenler de vardır elbet. Lazer metre maalesef doğrudan kullanılamayacak kadar ilkel bir cihaz. Hesaplama yapmak için referans olarak gönderdiğiniz lazer ışığının hedefe ulaşması birkaç bin yıl ya da milyon yıl alabilir ki; sebebi ışığın da bir hıza sahip olması ve bu mesafelerde çok uzun süreler kat etmek zorunda kalması ve bizim o kadar vaktimiz yok.

Öncelikle mesafelerin ölçümüne başlamadan önce çok kısa bir şekilde mesafe birimleri hakkında bilgi vermek istiyorum.

Işık yılı:

Işık yılı bir zaman kavramından ziyade bir mesafe birimidir. Çok basit bir şekilde tanımı, ışığın bir yıl içerisinde kat ettiği mesafeyi tanımlar. Işık boşluk içerisinde sadece bir saniyede 299.792.458 metre yani yaklaşık olarak 300 bin km mesafe kat eder. Buradan yola çıkarak basit bir matematiksel işlem ile 1 ışık yılı mesafesi yaklaşık olarak 9,5 trilyon kilometredir.

Astronomik Birim (AB):

1 astronomik birim, Dünya ile Güneş arasındaki ortalama mesafeye tekabül eder. Yani yaklaşık olarak 149,6 milyon kilometre olarak kabul edilir.

Parsek:

1 parsek 3,26 ışık yılına eşdeğer mesafe birimidir. Referanslarını birazdan bahsedeceğim paralaks yönteminden aldığı için detayını paralaks yönteminde öğrenmiş olacaksınız.

Uzayda mesafe ölçümü teknoloji ile beraber yoğun bir şekilde geometri kullanımını da beraberinde getiriyor. Okulda iken gerçek hayatta ne işe yarayacak dediğimiz çok temel geometri kuramları uzay çalışmalarında sıklıkla kullanılan yöntemlerdir. Bu konuda en yoğun geometri kullanımını beraberinde getiren yöntem ile başlayacağız.

Paralaks Yöntemi

Kolunuzu olabildiğince uzatıp elinizi otostop çekme pozisyonuna getirip baş parmağınıza odaklanın. İlk olarak bir gözünüzü kapatıp diğerini açık tutun ve ardından açık olan gözünüzü kapatıp diğerini açın. Baş parmağınız yer değiştiriyormuş gibi görünüyor değil mi? İşte bu yer değiştirme ve sizin gözleriniz arasındaki mesafelerden oluşturulan hayali bir üçgen ile baş parmağınızın kafanıza olan mesafesini ölçebilirsiniz. Bu yöntemin aynısını uzayda gerçekleştirdiğiniz zaman kullanmış olduğunuz yöntem paralaks yöntemidir. Peki ama bu yöntem uzaydan nasıl kullanılıyor?

Bu yöntemi uygulayabilmek için hedeflediğiniz cismin hareketinin kayda değer olması gerek çünkü ortada algılanamayan bir hareket olursa bu yöntem için uygun referans açıları belirlenemez. Bu yüzden de istediğiniz trigonometrik hesabı yapamazsınız. Bu sefer mesafesini hesaplamak istediğiniz cisim milyonlarca hatta milyarlarca kilometre uzakta olabilir. Bir gözünüzü kapatıp diğerini açmak bu yıldızlarda kayda değer bir hareketlilik sağlamayacaktır. Bu yüzden olayın temeline inmemiz gerekiyor. Biz neden gözlerimizi açıp kapatıyoruz ve neden parmağımız hareket ediyormuş gibi gözüküyor?

Gözlerinizi açıp kapatırken siz aslında çok az yani yaklaşık 3 yada 4 cm hareket etmiş oluyorsunuz çünkü bir gözünüz ile diğeri aynı yerde değil ve birinden bakarken diğeri ile farklı yerden bakmış oluyorsunuz. Sonuç olarak çok uzak bir cisimde bir hareketlilik varmış gibi görüntü almak istiyorsanız çok uzak mesafeler kat etmek zorundasınız. Dünyanın öbür ucuna gitmek bile bu uygun ortamı sağlamaya yetmeyecektir. Peki daha ne kadar uzağa gitmemiz gerek? Dünyadan gözlem yapan bir insan olarak en fazla güneş sisteminde dünyanın yörüngesi ile mesafe kat edebiliyoruz. Yani olabilecek en uzak mesafe için yapmamız gereken şu; öncelikle hedef olan yıldız ya da gök cismi için hesaplama prosedürünü başlattığımız gün gerekli verileri topluyoruz ve ardından tam 6 ay sonra ilk çalışma günündeki konumunuzdan olabilecek en uzak noktaya yani yörüngedeki ulaşabileceğiniz en uzak mesafeye vardıktan sonra tekrar veri topluyorsunuz.

Paralaks Yöntemi [1]

Sistem üstteki şekil sayesinde iyice kafanızda canlanmıştır. Şimdi sıra bu sistemi detaylı bir şekilde açıklamaya geldi. Öncelikle şekilde belirtilen 1 AB üstte de belirttiğim gibi Dünya ile Güneş arasındaki mesafenin ortalamasını belli eder. Bildiğiniz gibi Dünya Güneş’in etrafında dairesel değil eliptik bir yol kat eder, bu yüzden Güneş’e olan uzaklığımız sabit değildir. Genel kültür amaçlı küçük bir bilgi eklemek gerekir ise çoğu insanın tahmininin haricinde, Dünya Güneş’e kışın daha yakın yazın daha uzaktır. Kış ve yaz mevsimlerine sebep mesafeden ziyade Dünya ile Güneş arasındaki açı ile belirlenir ki bunun detaylarını kısa süre sonra bir yazı ile paylaşacağım. Şimdi şekilde 1 AB’yi anladığımıza göre sıra “d”de. “d” mesafe hesabını yapmak istediğimiz yıldızın bize olan uzaklığıdır. Peki bir şey ilginizi çekti mi? Güneş ile Dünya, hedef olan yıldıza ‘d’ uzaklıkta yani aynı uzaklıkta. Peki ama neden? Sebep yine lise seviyesinde trigonometri ile açıklanabilir. Radyan cinsinden geçerli olmak üzere açılar çok küçük olduğu zaman o açının tanjantı ile o açı eşittir. Örnek vermek gerekir ise kabul gereği tan(0.00000000001)= 0.00000000001 anlamına gelir, tabi açıyı radyan cinsinden düşünürsek mantıklı olur. Sadece 1 AB mesafe kat ederek hedefteki milyonlarca kilometre uzaktaki yıldızımız için oluşturacağımız açı aşırı küçük olacağından yukarıda belirttiğimiz kabul kullanıma uygun hale gelmektedir.

Şimdi hesabımızı yapalım. d=1AB/p’dir ve burada ‘p’ bizim bulduğumuz açı olmaktadır ve paralaks açısı olarak isimlendirilmektedir. Bu işlem sonucunda ortaya çıkan ‘d’ değeri parsek cinsindendir. Parsek birimi hakkında yukarıda kısaca bahsetmiştik. Yer değiştirme sonucunda ortaya çıkan ‘p açısı’ arc saniye cinsindendir. Liseden yine hatırlayabileceğiniz üzere 1°=60′ dakika=3600” saniyeye denk gelmektedir. Arc saniye cinsine çevirdiğimiz ‘p’ açısını 1/p” şeklinde yazdığımız zaman ortaya çıkan sonuç aramızdaki mesafeyi parsek cinsinden verir ve 1 parsek 3,26 ışık yılı mesafeye denk gelmektedir. Yalnız unutulmaması gereken çok önemli bir konu var ki paralaks yöntemi sadece göreceli olarak yakın olan yıldızlarda yani birkaç bin ışık yılı mesafelerde kullanılabilen bir yöntemdir. Daha uzak mesafeler için kullanılan yöntemleri bir sonraki yazımda sizler ile paylaşacağım.

Kaynakça