Yeryüzüne, altı bin ışık yılından fazla bir uzaklıkta “Black Widow Pulsar” isimli hızla dönen bir nötron yıldızı, her 9 saatte birbirlerinin etrafında dönerken yörüngesindeki kahverengi cüce yıldızı radyasyonla bombalıyor. Dünya’dan bu olayı gözlerken, bu vahşi dansın sadece bir izleyicisi olduğunuzu düşünebilirsiniz. Ama aslında iki yıldız da sizi kendilerine çekiyor. Siz de onları çekiyorsunuz, kilometrelerce uzaktan etkili yer çekimi sayesinde.
Yer Çekimi Nedir?
Yer çekimi kütlesi olan iki nesne arasındaki çekim kuvvetidir. Bu da demektir ki evrendeki her nesne diğer bütün nesneleri kendine çeker. Her yıldız, kara delik, her insan, akıllı telefon ve atom sürekli çekim içindelerdir.
Öyleyse neden dört bir yandan çekildiğimizi hissetmiyoruz?
iki nedenden ötürü: Kütle ve mesafe. İki nesne arasındaki yer çekimi kuvvetini açıklayan ilk denklemi 1687’de Isaac Newton yazmıştır. Bilim insanlarının yer çekimini anlayışı günümüze kadar değişti ama Newton’un evrensel kütle çekim yasası çoğu durumda iyi bir yaklaşım. Denklem şöyle: İki nesne arasındaki yer çekimi nesnenin kütlesi çarpı ikinci nesnenin kütlesi, yer çekim değişmezi olarak adlandırılan çok küçük bir sayının çarpımının iki nesne arasındaki mesafenin karesine bölünmesine eşittir. Eğer nesnelerden birinin kütlesini iki katına çıkarırsanız, aralarındaki çekim de iki katına çıkar Eğer aralarındaki mesafe iki katına çıkarsa aralarındaki çekim dörtte birine düşer. Sizin ve dünyanın arasındaki yer çekimi sizi dünyanın merkezine doğru çeker, bu çekimi ağırlık olarak tecrübe ederiz. Bu çekimin deniz seviyesinde durduğunuzda 800 Newton olduğunu varsayalım. Eğer Ölü Deniz’de dursaydınız, çekim kuvveti çok az miktarda artardı. Ya da Everest Dağı’nın zirvesinde olsaydınız, yine çok az bir miktarda çekimin kuvveti azalırdı. Daha da yükseğe tırmanmak yer çekiminin daha çok azalmasına yol açardı, ama kaçmaya yetecek kadar değil.
Yer çekimi uzay-zamanda oluşan bükülmeler arası fark sonucu oluşur— uzayın üç boyutu ve zaman— kütlesi olan her nesnenin etrafında bükülür. Dünya’nın yer çekimi 400 kilometre yükseklikte olan Uluslararası Uzay İstasyonu’na neredeyse Dünya’daki oranda etki eder. Eğer uzay istasyonu devasa bir kolonun üzerinde sabit dursaydı, yine de yeryüzündeki çekim kuvvetinin yüzde doksanını hissederdi. Astronotların ağırlıksız hissetmesinin sebebi uzay istasyonun sürekli Dünya’ya düşmesinden kaynaklanır. Neyse ki istasyonun yörüngedeki hızı Dünya’ya düşmemesini sağlıyor. 400.000 kilometre uzakta olan Ay’ın yüzeyine vardığınızda, Dünya’nın üzerinizdeki yer çekimi Dünya’da hissettiğinizin yüzde 0,03’üne iner. Hissettiğiniz tek yer çekimi Dünya’nın çekiminin altıda biri gücündeki Ay’ın çekimi olur. Daha da uzaklaştıkça Dünya’nın üzerinizdeki çekimi azalmaya devam eder, ancak asla ortadan tamamen kaybolmaz. Güvenle Dünya’ya bağlıyken bile uzaktaki gök cisimlerinin ve dünyadakilerin zayıf çekimine uğruyoruz. Güneş size yarım Newton’luk bir çekim uyguluyor. Eğer akıllı telefonunuzdan birkaç metre uzaktaysanız, birkaç piconewton kuvvetinde karşılıklı bir çekim uygularsanız. Bu çekim, 2,5 milyon ışık yılı uzakta ama güneşten bir trilyon kat büyük olan Andromeda Galaksisi ile aranızdaki çekimle aynı kuvvettedir. Konu yer çekiminden kaçmaya geldiğinde bunun ilginç bir yolu var.
Eğer etrafımızdaki her şey bizi aynı anda çekiyorsa, Dünya’nın merkezine kazdığınızda, bunu ezilmeden ya da pişmeden yapabildiğinizi varsayarsak, yer çekimi bundan nasıl etkilenirdi? Eğer kusursuz küre şeklinde olan dünyanın merkezine bir çukur kazsaydınız, Dünya’nın şekli öyle değil ama olduğunu varsayalım, tüm yönlerden eşit derecede bir çekim hissederdiniz ve sadece diğer gök cisimlerinin uyguladığı az çekim gücü ile asılı, ağırlıksız kalırdınız. Yani böyle bir düşünce deneyinde Dünya’nın yer çekiminden kaçmak mümkün— ama ancak ona doğru giderek.
Yer Çekimi Nedir?
Yer çekimi kütlesi olan iki nesne arasındaki çekim kuvvetidir. Bu da demektir ki evrendeki her nesne diğer bütün nesneleri kendine çeker. Her yıldız, kara delik, her insan, akıllı telefon ve atom sürekli çekim içindelerdir.
Öyleyse neden dört bir yandan çekildiğimizi hissetmiyoruz?
iki nedenden ötürü: Kütle ve mesafe. İki nesne arasındaki yer çekimi kuvvetini açıklayan ilk denklemi 1687’de Isaac Newton yazmıştır. Bilim insanlarının yer çekimini anlayışı günümüze kadar değişti ama Newton’un evrensel kütle çekim yasası çoğu durumda iyi bir yaklaşım. Denklem şöyle: İki nesne arasındaki yer çekimi nesnenin kütlesi çarpı ikinci nesnenin kütlesi, yer çekim değişmezi olarak adlandırılan çok küçük bir sayının çarpımının iki nesne arasındaki mesafenin karesine bölünmesine eşittir. Eğer nesnelerden birinin kütlesini iki katına çıkarırsanız, aralarındaki çekim de iki katına çıkar Eğer aralarındaki mesafe iki katına çıkarsa aralarındaki çekim dörtte birine düşer. Sizin ve dünyanın arasındaki yer çekimi sizi dünyanın merkezine doğru çeker, bu çekimi ağırlık olarak tecrübe ederiz. Bu çekimin deniz seviyesinde durduğunuzda 800 Newton olduğunu varsayalım. Eğer Ölü Deniz’de dursaydınız, çekim kuvveti çok az miktarda artardı. Ya da Everest Dağı’nın zirvesinde olsaydınız, yine çok az bir miktarda çekimin kuvveti azalırdı. Daha da yükseğe tırmanmak yer çekiminin daha çok azalmasına yol açardı, ama kaçmaya yetecek kadar değil.
Yer çekimi uzay-zamanda oluşan bükülmeler arası fark sonucu oluşur— uzayın üç boyutu ve zaman— kütlesi olan her nesnenin etrafında bükülür. Dünya’nın yer çekimi 400 kilometre yükseklikte olan Uluslararası Uzay İstasyonu’na neredeyse Dünya’daki oranda etki eder. Eğer uzay istasyonu devasa bir kolonun üzerinde sabit dursaydı, yine de yeryüzündeki çekim kuvvetinin yüzde doksanını hissederdi. Astronotların ağırlıksız hissetmesinin sebebi uzay istasyonun sürekli Dünya’ya düşmesinden kaynaklanır. Neyse ki istasyonun yörüngedeki hızı Dünya’ya düşmemesini sağlıyor. 400.000 kilometre uzakta olan Ay’ın yüzeyine vardığınızda, Dünya’nın üzerinizdeki yer çekimi Dünya’da hissettiğinizin yüzde 0,03’üne iner. Hissettiğiniz tek yer çekimi Dünya’nın çekiminin altıda biri gücündeki Ay’ın çekimi olur. Daha da uzaklaştıkça Dünya’nın üzerinizdeki çekimi azalmaya devam eder, ancak asla ortadan tamamen kaybolmaz. Güvenle Dünya’ya bağlıyken bile uzaktaki gök cisimlerinin ve dünyadakilerin zayıf çekimine uğruyoruz. Güneş size yarım Newton’luk bir çekim uyguluyor. Eğer akıllı telefonunuzdan birkaç metre uzaktaysanız, birkaç piconewton kuvvetinde karşılıklı bir çekim uygularsanız. Bu çekim, 2,5 milyon ışık yılı uzakta ama güneşten bir trilyon kat büyük olan Andromeda Galaksisi ile aranızdaki çekimle aynı kuvvettedir. Konu yer çekiminden kaçmaya geldiğinde bunun ilginç bir yolu var.
Eğer etrafımızdaki her şey bizi aynı anda çekiyorsa, Dünya’nın merkezine kazdığınızda, bunu ezilmeden ya da pişmeden yapabildiğinizi varsayarsak, yer çekimi bundan nasıl etkilenirdi? Eğer kusursuz küre şeklinde olan dünyanın merkezine bir çukur kazsaydınız, Dünya’nın şekli öyle değil ama olduğunu varsayalım, tüm yönlerden eşit derecede bir çekim hissederdiniz ve sadece diğer gök cisimlerinin uyguladığı az çekim gücü ile asılı, ağırlıksız kalırdınız. Yani böyle bir düşünce deneyinde Dünya’nın yer çekiminden kaçmak mümkün— ama ancak ona doğru giderek.
