Mevsimler Nasıl Oluşur

Eğer Dünya'nın düz olduğunu, dağlar ve vadiler dolayısıyla fazlasıyla pürüzlü olduğunu veya kendi etrafında döndüğünü hissetmediğiniz için hareketsiz olduğunu zannediyorsanız, tamamen yanılıyorsunuz, bunu daha önceki yazılarımızda anlatmıştık. Benzer şekilde, Güneş'in Dünya etrafında döndüğünü zannetmek veya Güneş'in hareketsiz bir gök cismi olduğunu zannetmek, yani kendi etrafında dönmediğini veya bir diğer gök cismi etrafında yörüngede olmadığını sanmak da sık yapılan hatalar arasında yer alıyor. Ancak halk arasında astronomiye yönelik en yaygın hata, kuşkusuz, mevsimlerin oluşma nedenidir.

Birçok insan; Dünya'daki ilkbahar, yaz, sonbahar ve kış gibi mevsimleri oluşturan ana unsurun, Dünya'nın eliptik yörüngesinden kaynaklandığını düşünür. Daha önceden izah ettiğimiz gibi, Dünya gerçekten de Güneş etrafındaki yörüngesi boyunca kimi zaman Güneş'e milyon kilometre kadar yakındır, kimi zamansa Güneş'ten milyon kilometre kadar uzaktır. Yani gezegenimizin yörüngesi dairesel değil, eliptiktir. Ancak bu durumun Dünya'da mevsimlerin oluşumuyla hiçbir alakası yoktur; hatta ilginç bir şekilde, Dünya'nın Güneş'e en yakın olduğu dönemde (yani milyon kilometrelik mesafede) kuzey yarımkürede yaz değil, kış yaşanır! Benzer şekilde, Dünya'nın Güneş'e en uzak olduğu dönemde (yani milyon kilometrelik mesafede) kuzey yarımkürede kış değil, yaz yaşanır! Neler oluyor?

Socratic Q&A

Mevsimlerin oluşmasını belirleyen ana faktör Dünya'nın Güneş'e olan mesafesi değil, eksen eğikliği dediğimiz kavramdır. Yukarıdaki görseli dikkatlice inceleyecek olursanız, Dünya'nın güney kutbundan kuzey kutbuna doğru uzanan bir çizgi (bir "eksen") çekecek olursanız, bu eksen Güneş'e olan çizgiye dik açı yapmamaktadır. Daha ziyade Dünya'nın ekseni, derece civarında bir eğikliğe sahiptir. Bu eğik taraf, presesyon adı verilen ufak yalpalama hareketleri haricinde neredeyse hiç yön değiştirmez. Görselde, eksen eğikliğinin yörüngenin her noktasında aynı tarafa doğru dönük olduğuna dikkat ediniz.

Dolayısıyla Dünya Güneş'ten en uzaktayken, yani milyon kilometre mesafedeyken, kuzey yarımküre Güneş'e doğru derece eğiktir; tabii güney yarımküre de Güneş'ten derecelik açıyla uzaktadır, ters taraftadır. Bu sırada (ki bu tarih yaklaşık olarak 3 Temmuz'a denk gelmektedir), kuzey yarımkürede yaz yaşanırken, güney yarımkürede kış yaşanır. Benzer şekilde Dünya Güneş'e en yakın noktadayken, yani milyon kilometre mesafedeyken, kuzey yarımküre Güneş'ten uzak tarafa doğru derece eğiktir; tabii güney yarımküre de Güneş'e doğru derecelik eğimle yaklaşmış haldedir. Bu sırada (ki bu tarih yaklaşık olarak 3 Ocak'a denk gelmektedir), kuzey yarımkürede kış yaşanırken, güney yarımkürede yaz yaşanır.

Bu, ilk etapta şaşırtıcı gelebilir. "Nasıl olur da Güneş'e mesafe yıl içerisinde 5 milyon kilometre kadar devasa miktarlarda yaklaşırken, mevsimler bu yakınlaşıp uzaklaşmadan etkilenmez?" diye düşünebilirsiniz. Ancak unutmayın: Uzaydaki cisimlerin sıcaklığını etkileyen tek faktör, yıldızlarına olan uzaklıkları değildir. Elbette Güneş'e milyonlarca kilometre yaklaşacak olursanız veya Dünya'yı Güneş'ten sadece birkaç milyon kilometre uzağa değil, yüz milyonlarca kilometre uzağa götürecek olursanız, gezegenimizde sıcaklıklar bundan etkilenecektir. Fakat 5 milyon kilometre kadar devasa mesafelerde bile gezegenimizin mevsimi, bu yakınlaşıp uzaklaşmadan pek az etkilenmektedir. Çünkü on milyonlarca kilometrelik bir yörüngeden söz ederken, 5 milyon kilometrelik yakınlaşmalar sadece %3 gibi ufacık değişimlere karşılık gelmektedir ve bu, mevsimlerde anlamlı bir değişime sebep olamamaktadır.

Şöyle düşünün: Şu anda astronot kıyafetiniz olmadan uzaya çıkacak olsanız, Güneş'e dönük tarafınız kavrulurken, Güneş'ten uzak tarafınız donardı. İki tarafınız arasındaki fark birkaç santim olmasına rağmen! Çünkü vücudunuzun hangi kısmının nasıl davranacağını belirleyen şey, Güneş'e olan mesafesinden ziyade, Güneş ışınlarını ne diklikte aldığıdır.

Bunun sebebi ise ısı transferiyle ilgili önemli bir konudur. Isı, 3 farklı şekilde yayılabilir: Dokunma, yani kondüksiyon yoluyla, akışkanlar, yani konveksiyon yoluyla ve ışınım, yani radyasyon yoluyla. Güneş'ten yayılan ısı, aslen radyasyon yöntemi ile yayılmaktadır, kondüksiyon veya konveksiyon yoluyla değil. Çünkü Dünya ile Güneş birbirine temas etmez (dolayısıyla kondüksiyon yoluyla transfer yaşanamaz) ve Dünya ile Güneş arasında herhangi bir akışkan bulunmaz (dolayısıyla konveksiyon da yaşanamaz).

Dünya'nın yörüngesindeki mesafe değişimleri, Güneş'ten aldığı radyasyonu dikkate değer miktarda değiştirmemektedir. Ancak hangi yüzünün Güneş'e dönük olduğu, bu radyasyonun gezegene düştüğü açıyı doğrudan etkilemektedir. Açı dikleştikçe, daha yoğun bir enerji transferi mümkün olmaktadır; açı azaldıkça, bu ısı transferi başarısı düşmektedir. Bu da mevsimleri belirleyen ana unsurdur.

Konuya daha teknik yaklaşmak isterseniz, kara cisim ışıması yoluyla bunu anlamanız mümkün olacaktır. Bir cisimden yayılan radyasyonun (örneğin Güneş'ten yayılan radyasyonun) bir diğer cisme uyguladığı net radyasyon ısı transferi (Q˙1→2\dot{Q}_{1\to2}Q˙​1→2​) şu şekilde hesaplanır:

Q˙1→2=σA1F1→2(T14−T24)\LARGE{\dot{Q}_{1\to2}=\sigma{A_1}F_{1\to2}(T_1^4-T_2^4)}Q˙​1→2​=σA1​F1→2​(T14​−T24​)

Burada σ\sigmaσ Stefan-Boltzmann sabiti, yani ×10−8Wm−2K\times{10^{-8}}Wm^{-2}K×10−8Wm−2K olarak gösterilen sabit bir sayıdır, AAA cisimlerin kesit alanıdır, TTT ise cisimlerin sıcaklıklarıdır. Bunların hiçbiri, Dünya'nın Güneş etrafındaki hareketi boyunca dikkate değer miktarda değişmez. Buradaki kritik faktör, F1→2F_{1\to2}F1→2​ olarak gösterilen ve görüş faktörü olarak bilinen faktördür. Dünya-Güneş sisteminde durmaksızın değişen şey, görüş faktörüdür.

Wikimedia

Görüş faktörünü belirleyen formülü aşağıdaki gibi vermek mümkündür:

F1→2=1A1∫A1∫A2cosθ1cosθ2πS2dA2dA1\LARGE{F_{1\to2}=\frac{1}{A_1}\int_{A_1}\int_{A_2}\frac{cos{\theta_1}cos{\theta_2}}{\pi{S^2}}dA_2dA_1}F1→2​=A1​1​∫A1​​∫A2​​πS2cosθ1​cosθ2​​dA2​dA1​

Bu karmaşık formülde özellikle de θ1\theta_1θ1​ ve θ2\theta_2θ2​ açılarının değişimi, görüş faktörünü değiştirmekte, buna bağlı olarak da radyoaktif ısı transferinin miktarı değişmektedir. Bu faktörün nasıl değiştiğini, aşağıdaki grafikten de görebilirsiniz:

Wikimedia

Güneş ışınlarının Dünya'ya taşıdığı enerjiyi iki faktör etkilemektedir: atmosfer kalınlığı ve düşen yüzeyin açısı. Daha eğik açıyla gelen ışınlar (görselde "a" ile gösterilenler), sadece daha geniş bir atmosfer katmanını, yani daha uzun bir mesafeyi kat etmek ve bu sırada enerji kaybetmek zorunda olmakla kalmaz; aynı zamanda açıdan ötürü birebir aynı miktarda ışın, daha geniş bir alana ısı transferi yapmaktadır. Ancak daha dik açıyla gelen ışınlar, hem atmosferde daha kısa mesafe kat ederler hem de daha küçük bir alana ısı transferi yaparlar. Bunu, şu şekilde göstermek de mümkündür:

Wikimedia

Görebileceğiniz gibi, ışınların geliş açısı ile kapladıkları alan arasında şu şekilde bir ilişki kurmak mümkün:

dk=dgsin(θ)\LARGE{d_k=\frac{d_g}{sin(\theta)}}dk​=sin(θ)dg​​

Burada dkd_kdk​ kaplanan alanın karakteristik mesafesi, dgd_gdg​ gelen ışınların karakteristik mesafesi, θ\thetaθ ise geliş açısıdır. θ=30o\theta=30^oθ=30o durumunda kaplanan alan, gelen alanın iki katı olmaktadır. θ=90o\theta=90^oθ=90o durumunda kaplanan alan ile gelen alan birebir aynı olmaktadır.

İşte tüm bu nedenlerle, ortalama milyon kilometrelik bir yörüngedeki milyon kilometrelik sapmalar Güneş'ten alınan ısı transferini dikkate değer miktarda etkilemezken, alınan bu miktarın yüzeyi ne düzeyde ısıttığı, eksen eğikliği ile doğrudan belirlenmektedir. Eksen eğikliği, bu ışınların düştüğü yüzeyin alanını ve atmosferde kat edeceği mesafeyi etkilemekte, buna bağlı olarak da ışınların ne verimlilik ile yüzeyi ısıttığı belirlenmektedir. Bu durum da, mevsimlerin oluşma sebebinin Güneş'e olan mesafeden ziyade, eksen eğikliği olmasına neden olmaktadır.

Alıntı Yap

Okundu Olarak İşaretle

Paylaş

Sonra Oku

Notlarım

Yazdır / PDF Olarak Kaydet

Bize Ulaş

Yukarı Zıpla

İçeriklerimizin bilimsel gerçekleri doğru bir şekilde yansıtması için en üst düzey çabayı gösteriyoruz. Gözünüze doğru gelmeyen bir şey varsa, mümkünse güvenilir kaynaklarınızla birlikte bize ulaşın!

Bu içeriğimizle ilgili bir sorunuz mu var? Buraya tıklayarak sorabilirsiniz.

İçerikle İlgili Sorular

• Y. A. Cengel, et al. (). Heat And Mass Transfer: Fundamentals And Applications. ISBN: Yayınevi: McGraw-Hill Education.
• M. F. Cohen, et al. (). Radiosity And Realistic Image Synthesis. ISBN: Yayınevi: Morgan Kaufmann Publishers.
• D. Conners. Why Earth Has 4 Seasons. (22 Eylül ). Alındığı Tarih: 26 Aralık Alındığı Yer: Earth Sky Son Güncellenme:

  Dünya'nın Güneş etrafında gerçekleştirdiği dönme hareketinin sonucunda ortaya çıkan değişkenlik, Güneş'ten alınmış olan ısı miktarının da farklılığını oluşturur. Mevsimler arasında gerçekleşen sıcaklık değişimlerinin, özellikle ılıman bölgelerde kendisini en çok gösterir iken, ekvator bölgesinde bu etki oldukça azdır. Kutup bölgeleri her zaman soğuktur. Fakat sıcaklık, mevsimlerin etkisine göre bir miktar değişkenlik gösterebilmektedir.
  
  Mevsimler Nasıl Oluşur?
  
  Mevsimler, eliptik adı verilen Dünya'nın Güneş etrafında olan yörüngesinin düzlemi ile, Dünya'nın dönme ekseninin yapmış olduğu açı neticesinde ortaya çıkmaktadır. Bu nedenle Dünya'nın Güneş etrafında gerçekleştirdiği dönme hareketi esnasında güney ve kuzey yarım kürelerin yönelmesi değişmektedir.
  
  21 Mart ile 23 Eylül arasındaki geçen sürede kuzey yarım küre, güney yarım küreye oranla Güneş'e daha çok dönüktür. Bu sayede daha çok ısı almaktadır. Bu sayede kuzey yarım kürede mevsimlere 21 Mart'tan itibaren şu isimler verilir:
  
  - İlkbahar Mevsimi: 21 Mart - 22 Haziran
  - Yaz Mevsimi: 22 Haziran - 23 Eylül
  - Sonbahar Mevsimi: 23 Eylül - 22 Aralık
  - Kış Mevsimi: 22 Aralık - 21 Mart
  
  Güney yarım kürede ise durum tam tersidir. İlkbahar mevsimi güney yarım kürede 23 Eylül tarihinde başlamaktadır.
  
  Mevsimler, Dünya'nın kendi etrafında gerçekleştirdiği dönme yörüngesini, Güneş'in etrafında gerçekleştirmiş olduğu dönme yörüngesi ile aynı hizada gerçekleştirmemesinden kaynaklanmaktadır. Bu sebeple yeryüzünden gökyüzüne bakıldığı zaman Güneş Dünya'nın her yerinde değişik bir yükseklikte gökyüzünden geçer.
  
  Kuzey Kışı: Bu dönemde Dünya'nın güney küresi Güneş'e yönelmiştir. Bu sebeple kuzey küresi güney küresine oranla daha az miktarda Güneş ışığı almaktadır.
  
  Güney Kışı: Bu dönemde ise Dünya'nın kuzey küresi Güneş'e yönelmiş durumdadır. Bu sayede kuzey kısmında sıcak mevsimler başlar. Yani kısaca Dünya'nın güney küresinde kış mevsimi yaşanırken, Dünya'nın kuzey küresinde yaz mevsimi başlamaktadır. Gündönümü tarihleri ise gece ve gündüz sürelerinin uzayıp kısalması ile ilgilidir.