Yıllık hareket ve mevsimler

Ocak başında Selin, montunu çıkarmadan dershanenin kaloriferine yaslanmış, telefonuna bakıyor. Sidney'de yaşayan teyzesi yılbaşını kumsalda kutlamış, fotoğrafta herkes şortlu. Aynı gün fen öğretmeni derste bir bilgi vermişti: Dünya her yıl ocak başında Güneş'e en yakın konumuna gelir. Fotoğrafla bu bilgi Selin'in kafasında bir türlü birleşmiyor. Güneş'e en yakınken Ankara neden donuyor, Sidney neden yanıyor? Uzaklık mevsimi belirleseydi iki şehrin de aynı anda ısınması gerekirdi. Bu dersin sonunda Selin'in sorusunu tek bir eğik çizgiyle yanıtlayabileceksin: Dünya'nın ekseni.

• Dünya'nın Güneş çevresindeki dolanımının yönünü, süresini ve artık yılla ilişkisini açıklarsın.
• Mevsimlerin Güneş'e uzaklıktan değil eksen eğikliğinden doğduğunu gerekçeleriyle gösterirsin.
• Dönencelerin ve kutup dairelerinin enlemlerini eksen eğikliğinden türetirsin.
• Yörünge üzerindeki dört konumu çizerek her konumda ışınların dik geldiği yeri ve yarım kürelerin mevsimini belirlersin.

Güneş'in çevresinde bir tur

Önceki derste Dünya kendi ekseni çevresinde dönüyordu. Aynı anda Dünya, Güneş'in çevresinde de bir yörünge üzerinde ilerler. Bu harekete yıllık hareket ya da dolanım denir. Yönü günlük hareketle aynıdır: batıdan doğuya, yani Kuzey Kutbu'nun üstünden bakıldığında saat yönünün tersine.

Bir tam dolanım 365 gün 6 saat sürer. Takvim ise yılı 365 tam gün olarak sayar; her yıl artan 6 saat dört yılda 24 saate, yani bir güne ulaşır. Takvimin Güneş'le uyumunu korumak için dört yılda bir şubat ayı 29 gün çeker. Bu yıllara artık yıl denir ve 366 gün sürer.

Yörünge elips, ama mevsimi uzaklık yapmıyor

Dünya'nın yörüngesi tam bir daire değil, daireye çok yakın bir elipstir. Bu yüzden Dünya yıl içinde Güneş'e biraz yaklaşır, biraz uzaklaşır. Ders kitaplarında Dünya'nın Güneş'e en yakın olduğu konuma günberi denir ve yaklaşık 3 Ocak'a, en uzak olduğu konuma günöte denir ve yaklaşık 4 Temmuz'a denk geldiği anlatılır. Dünya günberide yörüngesinde daha hızlı, günötede daha yavaş ilerler.

Selin'in takıldığı yer tam burası. Kuzey Yarım Küre kışını Güneş'e en yakın dönemde yaşar. Üstelik Güneş'e uzaklık bir anda bütün gezegen için aynıdır; mevsimi uzaklık belirleseydi iki yarım küre aynı mevsimi yaşardı. Oysa ocakta Ankara kıştayken Sidney yazdadır. Demek ki mevsimlerin nedenini başka bir yerde aramak gerekir.

Eğik eksen hep aynı yöne bakar

Dünya'nın ekseni yörünge düzlemine dik durmaz; dik doğrultuyla 23°27'lik bir açı yapar. Buna eksen eğikliği denir. Aynı açı, Ekvator düzlemi ile yörünge düzlemi arasında da ölçülür.

Mevsimleri doğuran asıl ayrıntı, eksenin dolanım boyunca doğrultusunu korumasıdır. Eksenin kuzey ucu yıl boyunca uzayda hep aynı noktaya, Kutup Yıldızı yönüne bakar. Dünya Güneş'in bir yanından öbür yanına geçtiğinde eksen dönmez; Güneş'e göre konumu değişir. Bu yüzden yılın bir döneminde Kuzey Yarım Küre Güneş'e doğru, altı ay sonra Güneş'ten öteye eğik kalır.

Mevsimleri yapan iki etken

Karanlık bir odada el fenerini masaya dik tut: masada küçük, parlak bir daire oluşur. Feneri yatırınca aynı ışık uzun, soluk bir lekeye yayılır. Güneş ışınlarında da durum budur. Işın dik ya da dike yakın açıyla geldiğinde enerjisi dar bir alana toplanır ve yeri güçlü ısıtır; eğik geldiğinde aynı enerji geniş alana dağılır, ayrıca atmosferde daha uzun yol alıp daha çok zayıflar.

Güneş'e doğru eğik duran yarım kürede iki şey birden olur. Işınlar öğle vakti daha büyük açıyla gelir ve gündüzler gecelerden uzun sürer, dolayısıyla yer hem daha güçlü hem daha uzun süre ısınır. Bu yarım kürede yaz yaşanır. Öteki yarım kürede ışınlar daha eğik düşer, gündüzler kısalır ve kış yaşanır. Dünya yörüngede ilerledikçe hangi yarım kürenin Güneş'e döndüğü değişir; mevsimler bu yüzden yıl içinde sırayla gelir ve iki yarım kürede hep terstir.

Kâğıtta dört konum

Bir kâğıda yatay, basık bir elips çiz; ortasına Güneş'i koy. Yörüngeye kuzeyden ve hafif yandan bakıyorsun: elipsin üst kenarı senden uzak, alt kenarı sana yakın taraftır. Elipsin üzerine bir ok çiz; ok, saat yönünün tersini göstersin. Şimdi dört Dünya çiz: biri elipsin sol ucuna, biri sağ ucuna, biri üst kenara, biri alt kenara. Her Dünya'ya bir eksen çizgisi ekle ve dördünde de eksenin kuzey ucunu aynı açıyla sayfanın sağına yatır.

Sol uçtaki Dünya'nın kuzey ucu sağa, yani Güneş'e doğru eğiktir: bu 21 Haziran konumudur. Sağ uçtaki Dünya'nın kuzey ucu yine sağa bakar, ama Güneş artık onun solunda kaldığı için bu kez Güneş'ten öteye eğiktir: bu 21 Aralık konumudur. Oku izlersen Haziran'dan sonra alt kenara, 23 Eylül'e; Aralık'tan sonra üst kenara, 21 Mart'a varırsın. Bu iki konumda eksen Güneş'e ne yaklaşır ne uzaklaşır, yana yatık durur. Çizimde elipsi abarttığını unutma; gerçek yörünge neredeyse dairedir.

Tablodaki tarihlerden sayarsan Kuzey Yarım Küre'de 21 Mart ile 23 Eylül arası 186 gün, 23 Eylül ile 21 Mart arası 179 gün tutar. Dünya bu dönemde günöteye yakın olduğu için yörüngede daha yavaş ilerler; Kuzey Yarım Küre'nin ilkbahar ve yazı bu yüzden biraz uzun sürer.

Dönenceler ve kutup daireleri

Işınların dik gelebildiği en kuzeydeki enlem, eksen eğikliğine eşittir: 23°27' Kuzey. Bu paralele Yengeç Dönencesi denir. Güneydeki karşılığı 23°27' Güney'deki Oğlak Dönencesi'dir. İki dönencenin dışında kalan hiçbir yere güneş ışınları dik gelmez. Türkiye 36°–42° K arasında uzanır ve Yengeç Dönencesi'nin epey kuzeyinde kalır; ülkemizde güneş bu yüzden hiçbir gün tam tepeye çıkmaz.

Kutup daireleri de aynı açıdan türer. Eksen 23°27' eğik olduğu için kutbun çevresindeki bir alan, yılın bir döneminde Dünya dönse bile Güneş'e dönük kalır, başka bir döneminde ondan bütünüyle saklanır. Bu alanın sınırı kutuptan eğiklik kadar uzaktadır; enlemi bulmak için 90°'den eğikliği çıkarmak yeter: 90° − 23°27' = 66°33'. Kuzey Kutup Dairesi 66°33' Kuzey, Güney Kutup Dairesi 66°33' Güney paralelidir. Bu dairelerin içinde 24 saatten uzun süren gündüz ve gecelerin görüldüğü bilgisini şimdilik bir başlık olarak not et.

Işınlar dönenceler arasında gidip gelir

Tabloyu sırayla okursan dik ışının yıl içindeki yolunu görürsün. 21 Mart'ta Ekvator'da olan dik ışın her gün biraz kuzeye kayar, 21 Haziran'da Yengeç Dönencesi'ne ulaşır ve geri döner. 23 Eylül'de yeniden Ekvator'dadır, güneye devam eder, 21 Aralık'ta Oğlak Dönencesi'ne varır ve tekrar kuzeye yönelir. Bu gidiş dönüş yüzünden dönencelerin arasındaki bir enleme ışınlar yılda iki kez, biri gidişte biri dönüşte, dik gelir. Dönencelerin üzerine ise yılda yalnız bir kez dik gelir; ışın orada yön değiştirir.

Eğiklik değişseydi

Bütün bu düzenin tek kaynağı 23°27'lik açıdır. Eksen dik olsaydı ışınlar yıl boyu Ekvator'a dik gelir, iki yarım küre Güneş'e hep aynı biçimde bakar, belirgin mevsimler oluşmazdı; dönenceler ile kutup daireleri de ortaya çıkmazdı. Eğiklik büyüseydi dönenceler kutuplara, kutup daireleri Ekvator'a yaklaşır ve mevsim farkları sertleşirdi. Soru kökünde varsayımsal bir eğiklik verildiğinde yapacağın şey hep aynıdır: dönence için açının kendisini, kutup dairesi için 90°'den farkını al.

Bu derste dört tarihi yörüngedeki yerleriyle ve dik ışının uğradığı paralelle tanıdın. Sıradaki ders, aynı dört tarihe bu kez yeryüzünden bakıyor: 21 Mart, 21 Haziran, 23 Eylül ve 21 Aralık'ta ışınlar nereye dik düşüyor, gündüzler iki yarım kürede ne kadar uzayıp kısalıyor ve gece ile gündüzün eşitlendiği günler hangileri.

Örnek 1 — Çizimde Haziran'ı bulmak

Soru: Bir yörünge çiziminde eksenin kuzey ucu dört konumda da sayfanın soluna eğik çizilmiştir. Güneş ortadadır. Dünya'nın hangi konumu 21 Haziran'ı gösterir?

• A) Güneş'in solundaki konum
• B) Elipsin üst kenarındaki konum
• C) Güneş'in sağındaki konum
• D) Elipsin alt kenarındaki konum
• E) Dört konumun hiçbiri

Çözüm: 21 Haziran'da kuzey ucu Güneş'e doğru eğik olmalıdır. Kuzey ucu sola yatıksa Güneş'in Dünya'nın solunda kalması gerekir; bu da Dünya'nın Güneş'in sağında olduğu konumdur. Eksen yönü çizimden çizime değişebilir, bu yüzden ezberlenen konum değil, "kuzey ucu Güneş'e bakıyor mu?" sorusudur. Cevap: C.

Örnek 2 — Varsayımsal eğiklik

Soru: Eksen eğikliği 25° olan bir gezegende dönenceler ve kutup daireleri hangi enlemlerde olur?

• A) Dönenceler 25°, kutup daireleri 65°
• B) Dönenceler 65°, kutup daireleri 25°
• C) Dönenceler 25°, kutup daireleri 75°
• D) Dönenceler 12°30', kutup daireleri 77°30'
• E) Dönenceler 50°, kutup daireleri 40°

Çözüm: Dönencenin enlemi eğikliğe eşittir: 25°. Kutup dairesi 90°'den eğikliğin çıkarılmasıyla bulunur: 90° − 25° = 65°. Cevap: A.

Örnek 3 — Ters mevsimler

Soru: Buenos Aires Güney Yarım Küre'dedir. Ankara'da kışın ortası yaşanırken Buenos Aires için hangisi doğrudur?

• A) Orada da kış yaşanır.
• B) Orada ilkbahar başlar.
• C) Dünya Güneş'ten uzak olduğu için orada soğuktur.
• D) Işınlar orada en eğik açıyla gelir.
• E) Güney Yarım Küre Güneş'e doğru eğik olduğundan orada yaz yaşanır.

Çözüm: Ankara'da kışın ortası ocak ayıdır; bu dönemde Kuzey Yarım Küre Güneş'ten öteye, Güney Yarım Küre Güneş'e doğru eğiktir. Güneyde ışınlar daha dik gelir, gündüzler uzundur ve yaz yaşanır. Cevap: E.

Örnek 4 — Uzaklık yanılgısı

Soru: "Dünya temmuzda Güneş'e en uzak konumdadır, bu yüzden Kuzey Yarım Küre'de temmuz serin geçmelidir." Bu yargı için hangisi doğrudur?

• A) Doğrudur, çünkü uzaklık ışınların gücünü belirler.
• B) Yanlıştır; mevsimleri belirleyen uzaklık değil, eksen eğikliğinin yol açtığı geliş açısı ve gündüz süresidir.
• C) Doğrudur, ama yalnız Ekvator için geçerlidir.
• D) Yanlıştır, çünkü Dünya temmuzda Güneş'e en yakındır.
• E) Doğrudur, çünkü yörünge tam bir dairedir.

Çözüm: Dünya günöteye temmuz başında ulaşır, yani yargıdaki uzaklık bilgisi doğrudur; çıkarım yanlıştır. Kuzey Yarım Küre o dönemde Güneş'e doğru eğiktir, ışınları dike yakın alır ve uzun gündüzler yaşar. Cevap: B.

• Mevsimi Güneş'e uzaklığa bağlamak. Kuzey Yarım Küre kışını günberi dönemine yakın yaşar; iki yarım kürenin aynı anda zıt mevsim yaşaması uzaklık açıklamasını çürütür.
• Eksenin Güneş'e göre döndüğünü sanmak. Eksen uzayda hep aynı yöne bakar; değişen, Dünya'nın Güneş'e göre konumudur.
• Dönenceyle kutup dairesini karıştırmak. Dönence eğikliğin kendisi (23°27'), kutup dairesi 90°'den farkıdır (66°33'); varsayımsal sorularda bu iki işlem yer değiştirerek çeldirici yapılır.
• Türkiye'ye dik ışın gelebileceğini düşünmek. Türkiye Yengeç Dönencesi'nin kuzeyindedir; ışınlar hiçbir gün dik gelmez.
• Dönencedeki yere de yılda iki kez dik ışın geldiğini sanmak. Dönenceler arasındaki yerlere iki kez gelir; dönencenin kendisine ışın yılda bir kez ulaşır ve orada geri döner.
• Yıllık hareketin yönünü ayrı ezberlemek. Dolanım da dönüş gibi batıdan doğuyadır; kuzeyden bakışta saat yönünün tersine.