Doğal Süreçler Yıldızlar, gezegenler, Güneş sistemi, gök adalar, meteorlar sonuçta evren nasıl oluşmuştur? Evren ve bilinmeyenlerini anlamak, dünyanın oluşumunu öğrenmek için bilim insanları tarih boyunca değişik görüş ve teoriler ileri sürmüştür. Dünya gök cisimleri ile birlikte Dünya mızın da içinde bulunduğu sonsuz boşluğa uzay denir. Bu sınırsız boşlukta sayısız gök ada (galaksi), yıldız, gezegen, meteor, nebula (ışık enerjisi yayarak görünür haldeki gaz ve toz bulutları) bulunur. Uzay boşluğu ile bu boşlukta bulunan gök cisimlerinin hepsine birden evren (kainat) denir. Etrafımızda gördüğümüz her şey evrenin bir parçasıdır. Eski çağlarda düşünceleri uzun süre benimsenmiş, kabul edilmiş astronom İskenderiyeli Batlamyus tur. Batlamyus a göre Dünya evrenin merkezindeydi, gök cisimleri Dünya nın etrafında hareket ediyordu. Daha sonraları Mikoloj, Kopernik, Galileo Galiler ve Johannes Kepler gibi bilginler Güneş sistemimizdeki gezegenlerin Güneş in çevresindeki yörüngelerde hareket etkilerini ispatladılar. Isaac Newton, gezegenleri Güneş çevresindeki yörüngelerinde tutan evrensel çekim kuvvetini kanıtladı. 5
FİZİK 8. Sınıf Bütün bu bilimsel çalışmalara rağmen insanoğlunun en önemli sorularından biri olan; Evren nasıl oluştu? sorusunun yanıtı araştırılmaya devam edildi. EVREN NASIL OLUŞTU? Evrenin oluşumu hakkında iki temel görüş vardır. 1. görüş: 1600 lü yıllarda Newton hareketsiz ve başlangıcı olmayan evren görüşünü ortaya atmıştır. Newton a göre; evren, sonsuzdan beri var olmuştur. Sonsuza kadar da varlığını ve şu anki halini aynı şekilde sürdürecektir. Newton un görüşünün günümüzde hiç bir bilimsel dayanağı ve geçerliliği yoktur. 20.yy ile birlikte astronomi alanında yaşanan gelişmeler ve elde edilen bulgular evrenin bir başlangıcı olduğunu görüşünü desteklemiştir. 2. görüş: 1927 yılında Belçika lı bilim adamı Georges Lemaitre (Jörj Lemötr) Büyük patlama (Bing Bang) teorisini ortaya atmıştır. Bu teoriye göre evrenin bir başlangıcı vardır ve evren sürekli genişlemektedir. Evren başlangıçta sıkışık bir haldeydi. Evrenin genişlemesi şişirilen bir balonun genişlemesine benzetilebilir. Balonu genişleyen evren, balonun üzerindeki noktaları da evrendeki gök adaları olarak düşünebiliriz. Balon şiştikçe noktalar birbirinden uzaklaşacaktır. Amerikalı astronom Edwin Hubble (Edvin Habıl) 1929 yılında kullandığı dev teleskopla yıldızların ve galaksilerin birbirinden uzaklaştığını gözlemlemiştir. Büyük Patlama Teorisine göre evren günümüzden 15 milyar yıl önce büyük bir patlamayla oluşmaya başladı. Patlama anında yüksek sıcaklıkta olan evrenin daha sonra hızla soğuduğu tahmin edilmektedir. Bu patlama sonrasındaki süreçte gök adalar, yıldızlar, gezegenler ve diğer gök cisimleri meydana geldi. Büyük Patlama Teorisinin bilim insanlarınca kabul görmesine rağmen cevaplayamadığı sorular vardır. Patlamanın sebebi nedir?" sorusu henüz tam olarak açıklanmamıştır. Bilim insanları cevapları bulabilmek için çalışmalara devam etmektedirler. Böylece gelecekte evrenin nasıl oluştuğu ve nasıl yok olacağı ile ilgili bilgilere ulaşılabileceği düşünülmektedir. 6
Doğal Süreçler Meraklı anlatıyor Büyük Patlama Teorisini destekleyen deliller bilim insanları tarafından bulunmuştur. 1965 yılında Arno Penzias ve Robert Wilson adlı iki bilim adamı Bell labaratuarlarında uzayı incelerken uzayda her yönde gerçekleşen bir ışımanın varlığını tespit ettiler. Kozmik Işın adı verilen bu ışımayla 1978 de Nobel ödülü kazandılar. 1989 yılında George Smoot ve John Mather, NASA nın uzaya gönderdiği Kozmik Işınım Kaşifi (COBE) uydusu ndan gelen verilerle büyük patlamadan geriye kaldığı düşünülen ışımaların varlığını tespit ettiler. Kozmik arka plan ışınımı (CBM), Büyük Patlama Teorisini güçlendirmekte ve özellikleri sayesinde evrenin gelişimi hakkında ipuçları vermektedir. Günümüzde yapılan ölçümlerde hidrojen ve helyumun evrendeki oranı, yapılan teorik hesaplamalara göre Big Bang'dan arta kalması gereken hidrojen ve helyum oranıyla uyuşmaktadır. Evrenin bir başlangıcı olmasaydı, evrendeki hidrojenin tümüyle yanarak helyuma dönüşmüş olması gerekirdi. 7
FİZİK 8. Sınıf ÖRNEK- 1: Evrenin oluşum süreci büyük patlama ile başlamıştır. Büyük patlama anındaki sıcaklık için aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur? A) Sıcaklık, suyun kaynama sıcaklığındadır. B) Sıcaklık, yaşam ortamı sıcaklığındadır. C) Sıcaklık çok yüksektir. D) Sıcaklık çok düşüktür. ÇÖZÜM: Patlama anında evrenin çok yüksek sıcaklıkta olduğu tahmin edilmektedir. Doğru yanıt C seçeneğidir. ÖRNEK- 2: Büyük patlama teorisi aşağıda verilenlerden hangisini açıklar? A) Dünya'nın güneş etrafında dönüşü B) Güneş sistemini C) Evrenin oluşumunu D) Nebulaların varlığını ÇÖZÜM: Büyük patlama teorisi evrenin oluşumunu açıklar. Doğru yanıt C seçeneğidir. ÖRNEK- 3 : Evrenin oluşumunda gerçekleşen bazı olaylar aşağıda verilmiştir. I. Hızla soğumaya başladı. II. Sıkışık bir haldeydi. III. Gök cisimleri oluştu. Bu olayların gerçekleşme sırası nedir? A) III - II - I B) II - I - III C) I - II - III D) III - I - II ÇÖZÜM: Evren başlangıçta sıkışık bir haldeydi. Sıcaklığı düşen evren büyüyerek parçacıklarından oluşan bir karışım haline geldi. Kütle çekiminin etkisiyle gök cisimleri oluştu. Doğru yanıt B seçeneğidir. 8
Doğal Süreçler ÇALIŞMA KAĞIDI -1 I II III IV V VI VII I. Evren, çok yüksek sıcaklıkta, atom büyüklüğünden çok kısa bir sürede üzüm büyüklüğüne ulaştı. Hızlı bir şekilde büyümeye devam etti. II. Elektronlardan ve küçük parçacıklardan oluşan 10 27 C sıcaklıkta bir karışım haline geldi. III. Sıcaklığı 10 13 C ye düşen, hızlı soğuyan evrende küçük parçacıklar proton ve nötronlara dönüştü. IV. Evren, sıcaklığı 10 8 C olan bir parçacık bulutu durumundaydı. V. Elektronlar, protonlar ve nötronlar atomları oluşturdu. Çoğu hidrojen ve helyum olan atomlar oluştu. Hidrojen atomları birleşerek helyum atomlarına dönüşmesiyle ışık oluştu. Evrenin sıcaklığı 10.000 C idi. VI. Evren soğumuş, sıcaklığı - 200 C olmuştu. Kütle çekimi ile hidrojen ve helyum atomları gök adaları oluşturacak dev bir bulut haline geldi. Küçük gaz kümeleri ise yıldızları oluşturmak üzere yoğunlaştı. VII. Gök adalar kütle çekimi ile kümelendiler. Bu durum ilk oluşan yıldızların ölümüne sebep oldu ve uzaya ağır elementler yayıldı. Bu ağır elementler yeni yıldızların ve gök adaların oluşmasına sebep oldu. Evrenin sıcaklığı artık -270 C idi. Aşağıdaki soruları yukarıdaki açıklamalara göre cevaplandıralım. A) Evren kaç o C sıcaklıkta nelerden oluşan bir karışımdı?... B) Hidrojen ve helyum atomları hangi etki ile bir araya gelmiştir? Bu durum neye sebep olmuştur?... C) Büyük patlamadan 3 saniye sonra evren hangi sıcaklıktaydı?... D) Işık nasıl oluşmuştur?... E) Uzaya yayılan ağır elementlerin kaynağı nedir?... 9
FİZİK 8. Sınıf Test 1 4. Evrenin oluşumu ve yapısıyla iligili sohbet eden dört öğrencinin arasında aşağıdaki diyalog geçmiştir. 1. Evrensel çekim kuvvetini aşağıdaki bilim adamlarından hangisi kanıtlamıştır? A) Batlamyus B) Kopernik C) Galileo D) Newton ALİ Evrenin bir başlangıcı ve sonu yoktur. NUR Evren sürekli genişlemektedir. YEŞİM Gök cisimleri bundan milyarlarca yıl önce birbirine daha yakındı. Evren büyük bir patlama sonucu oluşmuştur. ATAY 2. Yıldızların ve galaksilerin birbirinden uzaklaştığını gözlemleyerek Büyük Patlama Teorisi ni destekleyen astronom kimdir? A) Robert Wilson B) Edwin Hubble C) Georges Lemaitre D) George Smoot Buna göre, hangi öğrencinin savunduğu teori diğer öğrencilerin savunduğu teoriden farklıdır? A) Ali B) Nur C) Yeşim D) Atay 5. Dünya evrenin merkezindedir ve gök cisimleri Dünya nın etrafında hareket eder. düşüncesi aşağıdaki bilim adamlarından hangisine aittir? 3. Evrenin oluşumuyla ilgili en çok kabul gören teori Büyük Patlama Teori sidir. Bu teori, aşağıdakilerden hangisini açıklamada yetersiz kalmıştır? A) Kepler B) Georges Lemaitre C) Batlamyus D) Newton 6. Büyük patlama teorisi ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır? A) Patlamadan sonra çok sıcak bir gazla dolmuş ve küçük parçacıklar ortaya çıkmıştır. A) Evrenin genişlemesi B) Gök cisimlerinin oluşumu C) Patlamanın nedeni D) Gök cisimlerinin birbirinden uzaklaşmasını B) Evren soğumaya başlayınca küçük parçacıklardan önce helyum sonra hidrojen oluşmuştur. C) Big Bang adı verilen büyük bir patlama ile aniden madde ve zaman oluşmuştur. D) Dünyanın oluşumunu açıklayan en çok kabul gören görüştür. 10
Doğal Süreçler EVREN NASIL OLUŞTU? Dünyanın oluşumuyla ilgili günümüze kadar gelen görüşler vardır. En önemli iki teori Dünya nın Güneş ten koptuğu teorisi ve Dünya nın büyük patlamayla birlikte bir gaz ve toz bulutundan oluştuğu teorilerdir. 1. görüş: Dünya mızın Güneş'ten kopan madde yığınından meydana geldiğidir. Güneş in çok süratli dönmesi ya da başka bir yıldızın kütle çekimi ile gerçekleşti. Kopan parçalar Güneş in etrafında dağılarak toz bulutu oluşturdu. Toz bulutu soğuyarak küçük ve yoğun bölgeler olan gezegenimsi denilen kütleleri meydana getirdi, Bu kütleler çarpışarak ya da önlerine gelen kütleleri de kendilerine katarak gezegenleri oluşturdu. 2. görüş: Evren oluştuğunda Dünya bir gaz ve toz bulutuydu. Büyük Patlama nın etkisiyle evren, genişleyip soğumaya başladı. Dünya yı oluşturacak bu gaz ve toz bulutu kızgın gaz kütlesi halindeyken kendi ekseni etrafında dönmesi sonucu dıştan içe doğru soğumaya başladı. Soğuma sırasında Dünya nın katmanlı yapısı oluştu. Önce dış kısmı katılaştı, yüzeyi sertleşti. Dünya nın iç kısımları halen sıcaktır. Meteorların düşmesi ve volkanik hareketler sonucunda atmosfer oluştu. Evrendeki sıcaklığın düşmesiyle su buharı yoğuşarak yağış şeklinde yeryüzüne düştü. Bu yağışlar, yerküredeki boşlukları doldurarak su küreyi oluşturdu. ÖRNEK -4: Aşağıda verilen olaylardan ilk önce ve en son gerçekleşenler sırasıyla hangileridir? 1 3 A) 1 ve 2 Dünya atmosferinin oluşması Gezegenlerin oluşması B) 4 ve 1 2 Gezegenimsi kütlelerin oluşması 4 Büyük patlama C) 2 ve 4 D) 4 ve 3 ÇÖZÜM : Evren yaklaşık 15 milyar yıl önce Büyük Patlamayla meydana geldi. Dünya mızın Güneşten kopan bir madde olduğu görüşüne dayanarak soğuyan toz bulutun önce gezegenimsi kütlelerin oluştuğu söylenir. Daha sonra bu kütleler gezegenleri oluşturmuşlardır. En son ise meteor düşmesi ve volkanik hareketler sonucunda atmosfer oluşmuştur. Doğru yanıt B seçeneğidir. 11
FİZİK 8. Sınıf ÖRNEK- 5 : I. Evrenin oluşumu ile ilgili olarak günümüzde kabul edilen görüş Newton un Büyük Patlama Teorisi dir. II. Dünya nın oluşumu ile ilgili olarak herşey bilinmektedir. III. Büyük Patlama sonrasında gök adalar, gezegenler, yıldızlar ve diğer gök cisimleri oluşmuştur. Yukarıdaki ifadelerden hangileri yanlıştır? A) Yalnız II B) I, II ve III C) I ve IIl D) I ve II ÇÖZÜM: Günümüzde kabul edilen Büyük Patlama Teorisi Georges Lemaitre e aittir. Dünya nın oluşumu ile ilgili pek çok şey hala bilinmemektedir. Gelişen teknoloji ile birlikte araştırmalar devam etmektedir. I. ve II. ifadeler yanlıştır. Doğru yanıt D seçeneğidir. Meraklı anlatıyor GENİŞLEYEN NEBULA NEDİR? Toz ve gazlardan oluşan bir bulut olan Nebula'nın, birçok farklı büyüklüğü şekli vardır. Genişleyen nebulalar, dış hatları olmayan, bulut görünümünde genellikle birçok ışık yılı uzakta olan çok büyük yapılardır. Ya parlak ya da karanlıktırlar. Genişleyen Nebula, komşu olan yıldızların ışığıyla parlar. Güneş sisteminde, binlerce parlak nebula vardır. ÖRNEK - 6 : Türk bilim insanlarının da katıldığı Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi, (CERN) nde büyük bir deney yapılıyor. Yerin 100 metre altında 27 kilometrelik bir yörüngede Büyük Patlama (Big Bang) teorisini açıklaması beklenen bu deney ile çok sayıda protonun ışık hızına yakın bir hazla çarpıştırılması planlanıyor. Yüzyılın Deneyi olarak tanımlanan bu deneyin sonuçlarından elde edilen bilgiler aşağıdakilerden hangisinin oluşumunun açıklanmasında kullanılabilir? (2010 SBS) A) Evrenin B) Yer kabuğunun C) Dünyanın atmosferinin D) Mevsimlerin ÇÖZÜM: Big Bang teorisi evrenin oluşumunu açıklar. Yüzyılın Deneyi ile evrenin oluşumu araştırılmaktadır. Doğru yanıt A seçeneğidir. 12
Doğal Süreçler ÇALIŞMA KAĞIDI -2 Aşağıdaki resimle ne anlatılmak istenmiştir? Bu basamaklarla ilgili yorumlarınızı boşluklara yazınız. 1. 2. 3. 4. 5. 13
FİZİK 8. Sınıf ÇALIŞMA KAĞIDI -3 Aşağıdaki cümleleri okuyarak uygun cevabı parantez içlerine yazınız. I. Geliştirdiği teleskopla uzayın genişlediğini keşfetmiş, Büyük Patlama Teorisi ne katkı sağlamıştır. (...) dıştan İçe II. Bu keşif Büyük Patlama Teorisi nin en güçlü delillerinden biridir. (...) III. Dünya, buradan kopan bir madde yığınından meydana geldi. (...) Güneş IV. Hareketsiz ve başlangıcı olmayan evren görünüşünü ortaya atmıştır. (...) Edwin Hubble V. Dünya kendi etrafındaki dönüşünün etkisi ile bu yönde soğumuştur. (...) Newton VI. Volkanik hareketler ve meteor düşmesi sonucunda Dünyamızın kendine özgü bir oluşumu var olmuştur. (...) Atmosfer VII. Büyük Patlama Teorisi ni 1927 yılında ortaya koymuştur. (...) Kozmik ışın VIII. Gök cisimlerinin hangi hareketi Büyük Patlama Teorisi ni destekler. (...) George Lemaitre Yaklaşma Uzaklaşma 14