ÖĞRENME ALANI : DÜNYA VE EVREN ÜNİTE 8 : DOĞAL SÜREÇLER A EVREN VE DÜNYAMIZ NASIL OLUŞTU? (2 SAAT) 1 Evren 2 Evrenin Oluşumu Hakkındaki Görüşler 3 Evrenin Oluşumunun Tarihsel Gelişimi 4 Büyük Patlama (Big Bang) Teorisi 5 Büyük Patlama (Big Bang) Teorisinin Tarihsel Gelişimi 6 Dünya nın Oluşumu ve Dünya nın Oluşumuyla İlgili Görüşler 1
ÜNİTE 8 : DOĞAL SÜREÇLER A EVREN VE DÜNYAMIZ NASIL OLUŞTU? : 1 Evren : İçinde galaksilerin, yıldızların, gezegenlerin, meteorların, asteroitlerin, kuyruklu yıldızların, uyduların bulunduğu sonsuz boşluğa evren denir. Dünya dışındaki evren parçasına uzay denir. Uzayda basınç ve hava yoktur. 2 Evrenin Oluşumu Hakkındaki Görüşler : Evrenin oluşumu hakkında tarih boyunca bilim adamları tarafından farklı görüşler ortaya atılmıştır. Ortaya atılan görüşler, evrenin oluşumu hakkında iki farklı modelin olabileceğini göstermiş ve bilim adamları bu modellerden birini savunmuştur. a) Başlangıcı Olmayan Hareketsiz Evren Görüşü : Evrenin oluşumu hakkındaki ilk görüş 1600 lü yıllarda Newton tarafından ortaya atılan hareketsiz ve başlangıcı olmayan evren görüşüdür. Bu görüşe göre evren, sonsuzdan beri var olmuştur ve sonsuza kadar da varlığını ve şu anki halini koruyacaktır. b) Başlangıcı Olan ve Genişleyen Evren Görüşü : Evrenin oluşumu hakkındaki ikinci görüş çoğu bilim adamı tarafından kabul edilen evrenin bir başlangıcının olduğu görüşüdür. Bu görüşe göre evrenin bir başlangıcı vardır ve evren sürekli bir genişleme içindedir. 1927 yılında Belçikalı bilim adamı Georges Lemaitre, evrenin oluşumu hakkındaki ortaya konan ikinci görüşe göre eğer evren sürekli genişliyorsa, evrendeki gök cisimlerinin geçmişte birbirlerine daha yakın olmaları yani evrenin daha sıkışık olması gerekir hipotezini kurarak Büyük Patlama (Big Bang) Teorisini ortaya koymuştur. c) Evrenin Oluşumu Hakkındaki Diğer Görüşler (*) : Evreni oluşturan maddelerin sonradan oluşmayıp zaten var olduğuna inanan (materyalistlerin) bilim adamlarının savunduğu iki görüş vardır. Bunlar Açılır Kapanır Evren Modeli ve Yoktan Var Olan (Kuantum) Evren Modelidir. Bu görüşler Big Bang i kabul ederler fakat savundukları görüşler yanlıştır. 1 ) Açılır Kapanır Evren Modeli : Bu modelde; Evrenin Big Bang den sonra tekrar kendi içine çökerek tek bir noktaya toplanacağı, sonra yeniden patlayıp açılacağı, tekrar kapanacağı ve bu döngünün sonsuza kadar devam edeceği öne sürülür. Big Bang den önce de sonsuz kez evren patlayıp büzülmüştür. Yani evren ve madde sonsuzdan beri vardır, ama belirli zaman aralıklarında patlamalar ve sonra içine çökmeler yaşanmaktadır. Şu an içinde yaşadığımız evren ise bu kısır döngünün içinde yer alan sonsuz sayıdaki evrenden bir tanesidir. Son 15 20 yılın araştırmaları, açılır kapanır bir evren modelinin mümkün olmadığını ortaya koymuştur. Çünkü evren kendi içine çökecek olsa bile, bilinen hiçbir fizik kanununun böyle bir Büyük Çökme yi geri çevirmesi ve evreni yeni bir Büyük Patlama ile yeniden oluşturması mümkün değildir. Bu modeli geçersizliğe uğratan en önemli faktör ise, eğer gerçekten evren sürekli kapanıp açılıyor olsa bile, bu çevrimin sonsuza kadar süremeyecek oluşudur. 2
2 ) Yoktan Var Olan (Kuantum) Evren Modeli : Bu modelde; Kuantum fiziğinde, atom altı parçacıklar, boşluk (vakum) içinde aniden oluşur ve yok olurlar. Bu özellik, madde yoktan var olabilmektedir, bu maddenin kendine ait bir özelliktir şeklinde yorumlanır. Evrenin yaratılışı sırasında maddenin yoktan var olması, maddenin kendine ait bir özelliğidir ve doğa kanunlarının bir parçasıdır. İçinde bizim yaşadığımız evren, çok daha dev bir evrenin bir atom altı parçacığı gibi davranır. Kuantum fiziğinde aslında madde yoktan var hale gelmez. Sadece ortamda var olan enerji, ani bir biçimde maddeye dönüşür, sonra bu madde dağılarak tekrar enerji şeklini alır. Yani maddenin kendiliğinden yoktan var olması gibi bir durum söz konusu değildir. 3 Evrenin Oluşum Süreci : Evrenin başlangıcı, Büyük Patlamanın gerçekleştiği an olarak kabul edilir. Büyük Patlamadan öncesinin olup olmadığı, patlayan şeyin ne olduğu, o zaman evrenin ne durumda olduğu hakkında kesin bir bilgi yoktur. Büyük Patlamadan hemen sonra oluşan ilk madde patlamanın etkisiyle her yöne dağıldı. (Enerji, maddeye dönüştü). Kısa süre sonra patlayan madde, elektronların ve diğer küçük parçacıkların bulunduğu çok sıcak bir karışım haline geldi. Hızla soğuyan evren, küçük parçacıkların proton ve nötronlara dönüşmesine neden oldu. Yeteri kadar soğuma nedeniyle elektron, protonlar ve nötronlar birleşerek hidrojen atomlarını ve bir miktar da helyum atomlarını oluşturdu. H atomlarının birleşerek He atomlarına dönüşmesi sonucu ışık oluştu. Kütle çekimi nedeniyle hidrojen ve helyum atomları dev bir bulut haline geldi. Hidrojen ve helyum atomlarının oluşturduğu dev bulut gök adaları, küçük gaz kümeleri de yıldızları oluşturdu. Gök adaların kütle çekimi ile kümelenmesi sonucu yıldızlar öldü ve uzaya yayılan ağır elementler yeni gök adalar ve yıldızların oluşmasını sağladı. Büyük Patlama ve maddenin ortaya çıkışını izleyen dönemlerden sonra ilk ortaya çıkan, dağılan yapılar gökada kümeleridir. Gökadalar ve yıldızların oluşmasından sonra önce basit, daha sonra karmaşık elementler oluştu. Başlangıç dönemlerinde evren ani ve çok hızlı bir genişleme (enflasyon) dönemi yaşamış, daha sonra gökada ve yıldızların yayılıp geliştiği dönemde normal genişleme dönemine girmiş, içinde bulunduğumuz son dönemde de evrenin genişlemesi giderek hızlanmıştır. Evrendeki maddenin büyük bölümü, halen yapısı iyi bilinmeyen karanlık madde denilen türden bir bileşen içerir. 4 Büyük Patlama (Big Bang) Teorisi : Büyük Patlama (Bing Bang) Teorisi ilk defa 1927 yılında Belçikalı bilim adamı Georges Lemaitre tarafından gözlemlere dayanmadan ortaya konmuştur. Büyük Patlama Teorisi ne göre evren bundan yaklaşık 15 milyar yıl önce büyük bir patlamayla oluşmaya başladı ve oluşan ilk madde patlamanın etkisiyle her yöne dağıldı. Büyük Patlama sonrasındaki süreçte gök adalar, yıldızlar, gezegenler ve diğer gök cisimleri meydana geldi. Bu teoriye göre evrenin bir başlangıcı vardır ve evren sürekli genişlemektedir. Fakat bu teoride patlayan şeyin ne olduğu ya da bu patlamaya neyin sebep olduğu henüz tam olarak açıklanamamaktadır. 3
Ünlü gökbilimci (astronom) Edwin Hubble, 1929 yılında gök adaların birbirinden uzaklaştığını gözlemleyerek evrenin devamlı genişlemekte olduğu hipotezini yani Big Bang Teorisi ni desteklemiştir. Evrenin oluşumuyla ilgili araştırmalar halen devam etmekle beraber Büyük Patlama Teorisi günümüzde bilim adamlarının çoğu tarafından kabul görmektedir. 5 Büyük Patlama (Big Bang) Teorisinin Tarihsel Gelişimi : Big Bang Teorisi, 1927 yılında Belçikalı bilim adamı (rahip) Georges Lemaitre tarafından ortaya koymuştur. Evrenin giderek genişlediğini ilk kez 1929 yılında Amerikalı astronom (gökbilimci) Edwin Hubble, dev Hubble teleskopuyla yaptığı gözlemlerle kanıtlamıştır. Evrenin genişlemesine kanıt olarak gök adaların ve yıldızların birbirinden uzaklaşması gösterilmiştir. Gök adaların ve yıldızların birbirinden uzaklaşması Edwin Hubble tarafından ortaya atılmıştır. Hubble, gök adaların ve yıldızların, uzaklıklarına bağlı olarak renklerinin de değiştiğini gözlemiştir. (Gökadaların ve gökada kümelerinin renk tayflarında gözlenen ve bizden uzaklaşmaya işaret eden uzun dalga boylarına (kızıla) doğru kayma ve evrenin erken dönemlerinden kalma kozmik mikrodalga fon ışınımı uzaklaşmanın göstergesidir). Hubble ın gözlemlerine göre evren genişliyorsa başladığı bir nokta da olmalıydı. Evrenin başlangıç noktası, çok büyük çekim gücü nedeniyle sıfır hacme sonsuz yoğunluğa sahip bir noktaydı. Evren, sıfır hacme sahip bu noktanın patlamasıyla ortaya çıkmıştı. Bu patlamaya Bing Bang dendi. Georges Lemaitre, Büyük Patlama sonrasında oluşan ve başlangıç anından arta kalan radyasyon olacağını ve üzerinde çalışma yapılırsa önemli verilere ulaşılacağını belirtti. 1948 yılında George Gamov, Georges Lemaitre gibi evrenin büyük patlamayla oluştuğunu ve bu patlamadan arta kalan radyasyonun evrenin her yanında eşit olması gerektiğini söyledi. Evrenin oluşumundan sonra radyasyon yayılacağı1965 yılında, Arno A. Penzias ve Robert W. Wilson adlı iki araştırmacı tarafından bulundu. Bu araştırmacılar haberleşme uydusu olarak yaptıkları radyo teleskoplarındaki kaynağı belli olmayan parazitleri gidermeye çalışırken sonradan kozmik fon radyasyonu adını verdikleri radyasyonu keşfettiler. Bu, evrenin tümüne dağılmış bir radyasyondu. Böylece uzun süredir evrenin her yerinden eşit ölçüde alınan ısı dalgasının Big Bang ten günümüze gelmiş olduğu ortaya çıktı. Uzayın her yanından gelen bu kozmik fon radyasyonu (ışıması), Evren in başlangıcını oluşturan büyük patlamadan arta kalan enerjinin göstergesidir. Big Bang in bir diğer önemli delili de uzaydaki hidrojen ve helyum gazlarının miktarı oldu. Günümüzde yapılan ölçümlerden evrendeki hidrojen helyum gazlarının oranı, Big Bang den arta kalan hidrojen helyum oranının teorik hesaplanmasıyla uyuşuyordu. NOT : 1 İlk insanlar Dünya nın Güneş in, Ay ın, yıldızların ve diğer gezegenlerin merkezinde sabit bir gezegen olduğunu savunmuşlardır. Sonraki yıllarda yapılan çalışmalar sonucunda Güneş in merkezde olduğu, Dünya nın ve diğer gezegenlerin onun çevresinde döndüğü kanıtlanmıştır. 2 Evrenin genişlemesi, üzerinde gök adaları temsil eden sembollerin bulunduğu bir balona benzetilebilir. Balon şiştikçe üzerindeki sembollerin birbirinden ayrılması gibi evren de genişlemekte ve gök adalar birbirinden uzaklaşmaktadır. 3 Büyük Patlama Teorisi ile ilgili yapılan bilimsel araştırmalar sonucunda ispatlanan bazı durumlar; NASA nın 1989 yılında fırlattığı COBE uydusu, fırlatılışından sekiz dakika sonra, bilimsel hesaplamalara göre bu patlamadan geriye kaldığı düşünülen ışımanın varlığını belirlemiştir. 4
Uzayda her yönde gerçekleşen bir ışımanın varlığı, daha önce Büyük Patlama Teorisi ne göre tahmin edilen bir durumdur. Gök adalar uzayda kendi kendilerine hareket etmez. Ancak uzay genişlediği için gök adaları taşıyarak hareket ettirir. Teleskop ile bakıldığında yıldızların Dünya dan gittikçe uzaklaştığını ilk defa keşfeden kişi, Amerikalı astronom Edwin Hubble olmuştur. Büyük Patlama Teorisi ne göre, evrende hidrojen/helyum kütle oranının 1/3 olması gerektiği tahmin ediliyordu. Yapılan deneyler ve araştırmalar evrende bu kütle oranının varlığını ortaya çıkarmıştır. 6 Dünya nın Oluşumu ve Dünya nın Oluşumuyla İlgili Görüşler : Dünya nın, günümüzden yaklaşık 4,6 milyar yıl önce oluştuğu düşünülmektedir ve Dünya nın oluşumu ile ilgili birçok görüş ortaya atılmasına rağmen temelde iki görüş kabul edilir. a) Güneş ten Kopan Madde Yığınından Oluşma : Bu görüşe göre Dünya, Güneş ten kopan bir madde yığınından oluşmuştur. Bu kopma, Güneş in hızlı dönmesi ya da bir başka yıldızın kütle çekimi etkisiyle gerçekleşmiştir. Güneş ten kopan madde, Güneş in etrafına dağılarak bir toz bulutu oluşturmuş ve oluşan toz bulutu da zamanla soğuyarak gezegenimsi denilen küçük ve yoğun bölgeler meydana getirmiştir. Gezegenimsi denilen bu küçük ve yoğun bölgeler de birbiriyle çarpışıp birleşerek veya bir çığ oluşumu gibi önlerine gelen diğer maddeleri de kendilerine katarak büyümüş ve Güneş Sistemi nde ki gezegenleri oluşturmuşlardır. b) Gaz ve Toz Bulutundan Oluşma : Bu görüşe göre Dünya, evren oluştuğunda fırıldak gibi hızla dönen kızgın gaz ve toz bulutu (kütlesi) halindeydi. Evren, Büyük Patlamanın etkisiyle gitgide genişleyerek soğumaya devam ederken Dünya da kendi ekseni etrafındaki dönüşünün etkisiyle zamanla dıştan içe doğru soğudu. Böylece Dünya nın iç içe geçmiş farklı sıcaklıktaki katmanları oluştu. Dünya nın oluşum sürecinde; Başlangıçta fırıldak gibi hızla dönen gaz ve toz bulutu halindeydi. 4,6 milyar yıl önce gaz ve toz bulutu zamanla küçülerek yarı sıvı durumundaki çok sıcak kayalardan oluşan ve hızla dönmeye devam eden ateş topuna dönmüştü. 1,5 milyar yıl önce zamanla yüzeyi soğuyarak katılaştı ve yüzeyi sert bir kabuk halini aldı. Meteorların düşmesi ve volkanik hareketler sonucunda (Dünya ya özgü) atmosfer oluştu. Sıcaklığın düşmesiyle atmosferdeki su buharı yoğunlaşarak yağış şeklinde yeryüzüne düştü ve su küre oluştu. 5