Dünyanın kendi ekseni etrafında döndüğünü hepimiz biliyoruz. Gündüz ve gecenin oluşumu bu dönme hareketinin bir sonucudur.

Dünyanın kendi etrafında dönüş hızı saatte 1670 km.dir. Bu dönme işlemi sırasında Güneş’in de etrafında dönüş işlemini gerçekleştiren Dünya 108000 km. hızla da Güneş’in etrafında döner.

Dünya’nın dönmekte olduğunu ilk kanıtlayan Fransız Fizikçi Jean Bernard Leon Faucalt olmuştur. 1851 yılında gerçekleştirmiş olduğu bu deneyde 67 metre uzunluğundaki bir tele bağladığı 25 kilogramlık ağırlıkla yaptığı sarkacı Paris’teki Pantheon’un kubbesine astı. Sarkaç her yöne serbestçe hareket edebiliyordu. Sarkaç belirli bir doğrultuda hareket ettirildikten sonra salınım doğrultusu sürekli olarak değişiyor, yaklaşık bir gün sonra başlangıç konumuna geliyordu. Aslında üzerinde belirgin bir kuvvet olmadığı için sarkaç salınım yönünü korumaktadır. Dönen onun çevresindeki her şey, yani Dünya’dır.

Peki, sarkacın bu hareketinden Dünya’nın döndüğünü nasıl anlıyoruz?

Sarkacın salınım doğrultusunun değişmesi için Newton Fiziğine göre; Foucault Sarkacına yerçekiminden farklı bir kuvvet etki etmelidir. Dönen sistemlerle ilgilenen Fransız matematikçi Gaspard Gustave Coriolis kendi adıyla anılan bu etkiyi 1932 yılında yayınlamıştır.

Coriolis etkisini anlamak için basit bir düşünce deneyi yapabiliriz. Dönen bir atlıkarıncada birbirine zıt yönlerde oturan iki çocuk düşünelim. Çocuklardan biri diğerine doğru bir top fırlatsın. Bu atış sırasında atlıkarınca dönme hareketine devam edeceği için top diğer çocuktan uzak bir noktaya (çocuk atlıkarıncayla birlikte hareket ettiğinden), çocuğun gerisinde bir yere düşer. Çocukları dışarıdan izleyen bir gözlemci atlıkarıncanın dönüş hareketini gördüğünden topun havada doğrusal bir yol izlediğini görür ve bu olay ona normal gelir. Fakat atlıkarıncadaki bir gözlemciye göre durum oldukça farklıdır. Bir de kendilerine oyuna kaptırıp dönen bir atlıkarıncada olduklarını unuturlarsa durum iyice şaşırtıcı olabilir. Çocuklar attıkları topun havada eğri bir yol izlediğini görür. Bunun nedeni Coriolis etkisidir.

 

Coriolis etkisi çoğu zaman bir kuvvet gibi algılanır. Newton fiziğine göre topun böyle eğri bir yol izleyebilmesi için bir kuvvet (itme ya da çekme kuvveti) uygulanması gerekmektedir. Ancak böyle bir kuvvet mevcut değildir. Bu durum tamamen gözlemcinin yönünün sürekli olarak değişmesinden kaynaklanmaktadır.

Daha geniş ölçekte düşünürsek, aslında hepimiz yaklaşık 24 saatte bir tur dönen dev bir atlıkarıncanın üzerindeyiz.

Coriolis kuvveti enerjinin korunumu ilkesinin sonucu olarak sahte bir kuvvet olmakla birlikte gerçekmiş gibi belirmektedir. Dünyanın dönüşü iki farklı kürede farklı etkiler yaratıyor. Kuzey yarım kürede sarkaçların salınım yüzeyi saat yönünde dönerken, güney yarım kürede saat yönünün tersine döner. Coriolis etkisinin sıfır olduğu ekvatorda bir Foucault sarkacı doğrultusunu değiştirmeden salınır.

Coriolis etkisinin  “şiddeti” hareket eden nesnenin hızına, Dünya’nın dönüş hızına ve ekvatora olan uzaklığına bağlıdır. Kuzey yarım kürede Coriolis etkisi cisimleri yollarından sağa doğru sapmaya zorlar. Bir tabancadan çıkan mermi, menzili kısa olduğundan bu durumdan fazla etkilenmese de, uzun menzilli toplar ve uzağa giden roketler Dünya’nın dönüşünden fazlasıyla etkilenir. Bu nedenle topların atış yönü ve roketlerin rotaları da buna göre düzenlenmesi gerekir. Yine uzun mesafeler kat eden uçaklarında rotaları Coriolis etkisi hesaba katılarak yapılır.

Doğaya baktığımızda özellikle “siklon” olarak adlandırılan hava sistemlerinin gerçekten bu şekilde hareket ettiği görülüyor. Güneş ışınlarının geliş açısına bağlı olarak, ekvatordaki deniz suları kutuplardakine göre daha çok ısınır. Okyanusların sıcaklığı atmosferi de etkiler ve bu dengesiz ısınma büyük hava hareketlerine neden olur. Siklonlar, sıcaklığın çevreye göre yüksek, dolayısıyla hava basıncının görece düşük olduğu bölgelerdir. Siklonlara “alçak basınç sistemleri” de denir. Bu bölgeler genellikle yüksek nem içerdikleri için bulutludur. Siklonun içindeki hava, basıncı düşük olduğu için yükselme eğilimindedir. Yükselen havanın yerini doldurmak üzere, onu çevreleyen yüksek basınçlı hava, siklonun içlerine doğru hareket eder. Bu durum Coriolis etkisiyle birleşince, siklonun içindeki hava dönerek yükselmeye başlar ve üst katmanlara nemli hava taşınır. Siklonların dönüş yönü kuzey yarımkürede saat yönünün tersinde, güney yarımküredeyse saat yönündedir. Coriolis etkisi başka gezegenlerde de gözleniyor. Ekseni çevresinde yaklaşık dokuz saatte bir dönen Jüpiter’in atmosferi Coriolis etkisiyle oluşan siklonlar bakımından oldukça zengindir.

“Foucault sarkacı” adı verilen bu aygıt, günümüzde birçok müzede sergilenmektedir. Dünya’nın kendi ekseni etrafında döndüğünün ilk bilimsel kanıtı olarak literatürde oldukça önemli bir yere sahiptir.

HAZIRLAYAN: Uğurtan ÖZGÜN

https://www.youtube.com/watch?v=VYi6HXhPIHI

KAYNAKLAR: BİLİM VE TEKNİK – 2010 ŞUBAT