Gökyüzünün adres sistemi nasıl çalışır?

Kanca

Bir arkadaşın telefonla arıyor: "Şu an güneydoğuda, ufuktan yarım kol yukarıda parlak bir yıldız var, adı ne?" Sen başka bir şehirdesin ve yarım saat sonra bakıyorsun. O yıldız artık orada değil. Gökyüzü döndü, senin ufkun da onunkinden farklı.

Oysa bir yıldız kataloğunda Vega'nın yanında, yıllarca neredeyse hiç değişmeyen iki sayı yazar: on sekiz saat otuz yedi dakika ve artı otuz dokuza yakın bir derece. Gökyüzündeki her noktanın bir adresi var. Bu adres saatten, mevsimden ve şehirden bağımsızdır.

Merkezi soru

Gökbilimciler bir gökcisminin yerini, gözlemcinin saati ve konumu ne olursa olsun geçerli kalacak biçimde nasıl tarif eder?

Anlatım

Ufka göre adres: kullanışlı ama geçici

Gökyüzünde bir noktayı göstermenin en doğal yolu, ufku kullanmaktır. İki bilgi yeter: hangi yöne bakılacağı ve ufuktan ne kadar yukarıda olduğu. Yön kuzeyden başlayıp doğuya doğru derece derece sayılır; buna yön açısı (azimuth) denir. Ufuktan yukarı doğru ölçülen açıya da yükseklik (altitude) denir. Ufuk sıfır derece, tam tepe noktası doksan derecedir.

Bu sistem sahada çok işe yarar. Kutup Yıldızı'nın yüksekliğini kol boyunda yumruklarla ölçmek, tam da bu sistemi kullanmaktır. Ama bir kusuru var: yazdığın adres birkaç dakika sonra eskir. Dünya döndükçe yıldızların yönü ve yüksekliği sürekli değişir. Üstelik aynı anda Ankara'da ve Berlin'de bakan iki kişi, aynı yıldızı farklı yön ve yükseklikte görür. Ufka göre adres, yalnızca belli bir yer ve belli bir an için geçerlidir.

Dünya'nın ağını göğe germek

Kalıcı bir adres için gökbilimciler başka bir yol seçti: Dünya'daki enlem ve boylam ağını gökyüzüne yansıtmak. Dünya'nın ekvatorunu dışarı doğru, göğe kadar genişlettiğini düşün. Gökyüzünü ikiye bölen bu dev çembere gök ekvatoru denir. Dünya'nın kutuplarından çıkan çizgiler de göğü kuzey ve güney gök kutuplarında deler.

Bu ağ yıldızlara bağlıdır, ufka değil. Gökyüzü döndüğünde ağ da yıldızlarla birlikte döner. Bu yüzden bir yıldızın ağ üzerindeki yeri, gece boyunca ve yıllar boyunca neredeyse değişmez. Tıpkı bir şehrin enleminin ve boylamının, Dünya kendi çevresinde dönerken değişmemesi gibi.

Dik açıklık: göğün enlemi

Adresin ilk sayısı, bir yıldızın gök ekvatorunun ne kadar kuzeyinde ya da güneyinde olduğudur. Buna dik açıklık (declination) denir ve tıpkı enlem gibi derece ile ölçülür. Gök ekvatoru sıfır derecedir. Kuzey gök kutbu artı doksan, güney gök kutbu eksi doksan derecedir.

Kutup Yıldızı'nın dik açıklığı artı seksen dokuz derecenin biraz üstündedir; kutba bu kadar yakın olduğu için neredeyse kıpırdamaz. Vega artı otuz dokuz dereceye yakındır. Sirius ise eksi on yedi derece dolaylarında, gök ekvatorunun güneyindedir.

Sağ açıklık: göğün boylamı

Adresin ikinci sayısı, yıldızın gök ekvatoru boyunca doğuya doğru ne kadar ilerde olduğudur. Buna sağ açıklık (right ascension) denir. Dünya'da boylamı saymaya Greenwich'ten başlarız. Gökyüzünde bunun karşılığı ilkbahar noktasıdır.

Ders 5.2'de tutulumu, yani Güneş'in yıldızların önündeki yıllık yolunu görmüştük. Tutulum gök ekvatorunu iki noktada keser. Güneş mart ekinoksunda bu noktalardan birinden geçerek gök ekvatorunun güneyinden kuzeyine çıkar. İşte bu noktaya ilkbahar noktası denir ve sağ açıklık buradan başlayarak ölçülür. Öbür kesişme noktası sonbahar noktasıdır; Güneş eylülde oradan geçer.

Sağ açıklığın ilginç bir özelliği var: derece yerine saat, dakika ve saniye ile ölçülür. Gök ekvatoru yirmi dört eşit dilime bölünür ve her dilim bir saat sayılır. Gökyüzü yirmi dört saatte bir tur attığı için, her saatlik dilim on beş derecelik bir açıya karşılık gelir. Vega'nın sağ açıklığı on sekiz saat otuz yedi dakika, Sirius'unki altı saat kırk beş dakikadır.

Saatle ölçmenin pratik bir yararı var. Sağ açıklıkları arasında iki saat fark olan iki yıldızdan doğudaki, öbürünün kaldığı yere aşağı yukarı iki saat sonra gelir. Sağ açıklık, gözlemciye bir yıldızın ne zaman en yükseğe çıkacağını hesaplamanın anahtarını verir.

Adresten ne okunur?

Bir yıldızın dik açıklığı, onu nereden görebileceğini de söyler. Ders 5.3'te Kutup Yıldızı'nın ufuktan yüksekliğinin, gözlemcinin enlemini verdiğini görmüştük. Bundan basit bir kural çıkar. Doksandan enlemini çıkar: kalan sayıdan daha büyük dik açıklıktaki yıldızlar senin için hiç batmaz, bu sayının eksi işaretlisinden daha küçük dik açıklıktakiler ise hiç doğmaz.

İstanbul'un enlemi yaklaşık kırk bir derecedir. Doksandan kırk biri çıkarınca kırk dokuz kalır. Dik açıklığı artı kırk dokuzdan büyük yıldızlar İstanbul'dan bakınca bütün gece kutbun çevresinde döner ve ufkun altına inmez. Dik açıklığı eksi kırk dokuzdan küçük yıldızlar ise İstanbul'dan hiç görünmez.

Güney Haçı'nın en parlak yıldızının dik açıklığı eksi altmış üç derecedir. Türkiye'nin en güney ucunda bile bu sınır eksi elli dört dolaylarında kalır; bu yüzden Güney Haçı Türkiye'nin hiçbir yerinden görünmez. Vega ise İstanbul'un enlemine çok yakın bir dik açıklıkta olduğu için, yaz gecelerinde neredeyse tam tepeden geçer.

Adresin tarihi

Ders 5.4'ün konusu olan eksen kayması, bu adres sistemini de etkiler. Gök kutbu ve gök ekvatoru yavaşça kaydıkça ilkbahar noktası da kayar ve bütün yıldızların sayıları yıllar içinde biraz değişir. Bu yüzden kataloglar koordinatların hangi yıla göre verildiğini de yazar. Bugün en yaygın kullanılan başvuru tarihi 2000 yılıdır ve kataloglarda J2000 olarak geçer. Adres gibi bir sayının bile bir tarihi vardır.

Aslında…

Bu iki sistem birbirinin rakibi değildir. Gözlem yaparken ufka göre yön ve yükseklik, bir yıldızı katalogda bulurken ya da bir arkadaşa tarif ederken sağ açıklık ve dik açıklık kullanılır. Gökyüzü haritası uygulamaları ikisi arasındaki dönüşümü senin yerine saniyeler içinde yapar.

Büyük resim

Sağ açıklık ve dik açıklık, gökbilimin ortak dilidir. Bir teleskoba hedefini bu iki sayıyla verirsin; bir kuyruklu yıldız keşfedildiğinde dünyanın dört bir yanındaki gözlemcilere yeri bu iki sayıyla duyurulur. Uzay teleskoplarının gözlem planları da bu adreslerle yazılır.

Bu sistemin arkasında sade bir fikir var: gökyüzünü, Dünya'yı tanımlamak için kullandığımız ağın büyütülmüş bir kopyası gibi düşünmek. Enlem ve boylamı bilen biri, gökyüzünün adres sistemini de zaten yarı yarıya biliyor demektir.

Özet

1. Ufka göre yön ve yükseklik gözlemde kullanışlıdır, ama gökyüzü döndükçe ve gözlemci yer değiştirdikçe değişir; kalıcı bir adres vermez.
2. Kalıcı adres, Dünya'nın enlem ve boylam ağının göğe yansıtılmasıyla elde edilir: dik açıklık gök ekvatorundan kuzeye ya da güneye derece ile, sağ açıklık ilkbahar noktasından doğuya saat ile ölçülür.
3. Dik açıklık, bir yıldızın hangi enlemlerden görülebileceğini söyler; eksen kayması yüzünden kataloglar koordinatların hangi yıla göre verildiğini de yazar.

Görev

Quiz

1. Ufka göre verilen yön ve yükseklik neden kalıcı bir adres değildir?
2. Dik açıklık neyi ölçer ve hangi değerler arasında değişir?
3. Sağ açıklık hangi noktadan başlayarak ölçülür ve neden saat birimiyle verilir?
4. İstanbul'dan bakınca hangi dik açıklıktaki yıldızlar hiç batmaz?
5. Yıldız kataloglarında koordinatların yanına neden bir yıl yazılır?

Cevaplar

1. Çünkü gökyüzü döndükçe yıldızın yönü ve yüksekliği değişir; ayrıca farklı yerlerdeki gözlemciler aynı yıldızı farklı yön ve yükseklikte görür.
2. Bir yıldızın gök ekvatorunun ne kadar kuzeyinde ya da güneyinde olduğunu ölçer; artı doksan ile eksi doksan derece arasında değişir.
3. Tutulumun gök ekvatorunu kestiği ve Güneş'in mart ekinoksunda geçtiği ilkbahar noktasından; gökyüzü yirmi dört saatte bir tur attığı için gök ekvatoru yirmi dört saatlik dilime bölünür, her saat on beş dereceye karşılık gelir.
4. Dik açıklığı artı kırk dokuz dereceden büyük olanlar.
5. Eksen kayması yüzünden gök ekvatoru ve ilkbahar noktası yavaşça kaydığı için koordinatlar yıllar içinde değişir; hangi yıla göre verildikleri belirtilmelidir.

Kaynaklar

Sonraki derse köprü

Sağ açıklığı saatle ölçtük, çünkü gökyüzü yirmi dört saatte bir tur atıyor. Ama bu tur gerçekten yirmi dört saat mi sürüyor? Bir yıldızın bu gece tam güneye geldiği an ile yarın gece aynı yere geldiği an arasındaki süreyi ölçsen, saatinin gösterdiği süre seni şaşırtabilir.