GÜNEŞE YAKLAŞTIKÇA NİÇİN ÜŞÜYORUZ?
Dünyamızda tüm canlı yaşamı mümkün kılan, diğer yıldız ve gezegenlerden ayıran, ona ayrıcalık kazandıran dünyanın atmosferidir.
Günlük yaşantımızda mesleğimiz ve eğitim alanımızla ilgili olmayan bazı olayları anlamakta zorlanır, cevabını nasıl ve nereden öğreneceğimizi de çoğunlukla akıl edemeyiz. Bazı olayları ise aslında biliriz de açıklamamız istendiğinde zorlanırız. Cevabını merak ettiğimiz bazı soruları şöyle sıralayabiliriz: Yeryüzünden yükseklere, mesela dağ başlarına çıktıkça güneşe yaklaştığımız halde sıcaklık niçin düşer? Özellikle uçakta 10 bin m yükseklikte uçarken pilotun hava sıcaklığının -45 oC olduğunu söylediğinde şaşırırız. Zira güneş tüm bulutların üzerinde çok parlak görünür.
Çok daha yükselsek sıcaklık hep düşmeye devam eder mi? En düşük sıcaklık niçin -273,16 oC’dır? Güneşli havada aynı süre güneşe maruz kaldığımızda dağ başında deniz kenarından daha çok yanılır ve daha kısa sürede bronzlaşılabilir. Niçin? Su berrak ve renksiz olduğu halde ırmaklar ve denizlerdeki sular mavi görülür. Denizler derinleştikçe renkleri niçin koyulaşır? Ozon tabakası nedir? Niçin ve nasıl delinir? Küresel ısınma sonucu iklimler nasıl değişir? Bir taraftan kuraklık geleceği ve hava sıcaklığının yükselmesi beklendiği halde niçin bazı bölgelerde yağışlar azalırken bazı bölgelerde sel basacak şekilde yağmurlar artmakta, kutuplarda buzlar erirken, bazı bölgelerde havaların soğuyacağı hatta buzulların oluşacağı söylenmektedir. Bunlar tezat değil mi? Daha benzeri birçok soru bizi meşgul eder.
Aslında bu soruların meteorologlar, fizikçiler, çevre bilimciler, biyologlar ve kimyacılar için basit ve doğal olmakla beraber bu meslekler dışındakiler için o kadar kolay değildir. Bu yazıda bu sorulara kısaca basit cevaplar aramaya çalışalım.
Dünyamızda tüm canlı yaşamı mümkün kılan, diğer yıldız ve gezegenlerden ayıran, ona ayrıcalık kazandıran dünyanın atmosferidir. Yukarıdaki soruların birçoğunun cevabını da atmosfer ve yapısını kısaca anlatarak daha kolay verebiliriz. Zira iklimleri oluşumundan da atmosfer sorumludur. Dünyamızı meteor yağışından koruyan da yine atmosferdir. Dünyaya doğru hızla gelen meteor atmosferle karşılaşınca ısınır ve parçalanır. Etkisi azalır. Ancak çok büyükler yeryüzeyine ulaşabilir.
Dünya hepimizin bildiği gibi başlıca azot (yüzde 78.08) ve oksijenden (yüzde 20.95) oluşan, daha az miktarda karbon dioksit (yüzde 0.036) ve başta argon (yüzde 0.93) olmak üzere soy gazları içeren atmosfer olarak adlandırılan bir gaz kütleye sahiptir. Dünya atmosferi ana yapısını oluşturan gazlar dışında bölgelere göre değişiklik gösteren su buharı (yüzde 0- 5), hidrokarbonlar (çok az), azot oksitleri ve yer kabuğundan havaya geçen tozları, denizlerden geçen tuzları da içerir.
Atmosfer tabakası, yeryüzeyinden başlayarak 500 km, hatta bazı kaynaklara göre 3200 km kalınlığında bir tabaka olup, sıcaklık değişimi, güneş ışınları ile etkileşim özelliklerine göre birçok tabakalara ayrılarak incelenir. Yeryüzünden itibaren bu tabakalar troposfer (0-15 km), stratosfer (15-50km), mezosfer (50-85 km), termosfer (85-50 km) ve iyonosfer (500 km üzeri) olarak adlandırılır. Bu verilen değerler kesin olmayıp yüzde 10-15 değişiklik gösterebileceği gibi keskin bir bitiş noktası da yoktur. Kural olarak yer kabuğuna yaklaştıkça yer çekiminin de etkisi ile yoğunluğu ve basıncı artar. Deniz seviyesinde 1.0 atmosfer (76 cm cıva sütunu ya da 10,33 m su sütunun ağırlığı) olan basınç, 5000 m yükseklikteki bir dağ başında yarı değere kadar düşer. Yeryüzünden itibaren yükseldikte basıncın düşmesi doğrusal olmayıp, her bir atmosfer katmanında farklı eğim gösterir. Atmosferi oluşturan tüm gazların yüzde 75-80’i 15 km kalınlığındaki ilk tabakada, yani troposferde, yüzde 99’u ise ilk 32 km de bulunur.
Dünya atmosferine düşen güneş ışınları dıştan itibaren atmosferi oluşturan gazlarla etkileşimlerine göre enerjilerinin bir kısmını kaybederek yeryüzüne kadar ulaşır. Yeryüzüne ulaşan ışınlar ise denizler ve karalar tarafından absorplanır ya da kısmen yansıtılır. Güneş ışınları ile etkileşimle çevreye aktarılan enerji atmosfer boyunca sıcaklık değişimini de belirler.
Genellikle X-ışınları, UV-ışınları gibi yüksek enerjili ve düşük dalga boylu güneş ışınları atmosferin üst katmanlarında, o tabakaları oluşturan gazlarla tepkimelerle soğurulurken, görünür bölge ve kırmızı ötesi ışınlar yer kabuğuna kadar ulaşırlar. Burada tutulurken alınan enerji çevreye ısı şeklinde yayılır. Yeryüzünden yayılan bu sıcak ışınlar ve enerji troposfer tabakasındaki gazlar tarafından tutulduğundan yer kabuğuna yakın atmosfer daha sıcaktır. Yer kabuğundan yükseldikçe gaz yoğunluğu azaldığından sıcaklık da her km de 6,5 oC düşer. Bu düşüş troposfer boyunca devam eder ve -60 oC’a kadar ulaşır.
Stratosfer boyunca yükseldikçe 15-50 km arasında bu katmanda geçen olaylardaki enerji aktarımı ile sıcaklık da tekrar 0 oC’a kadar yükselir. Bunu izleyen mezosfer tabakası boyunca 50 km’den 85 km’ye kadar sıcaklık -90 oC‘a kadar düşer. Bu tabakadan sonra termosfer boyunca ise sıcaklık sürekli artışla 1200 oC kadar yükselir.
Özetle atmosfer katmanları boyunca sıcaklık önce düşer, sonra yükselir, tekrar düşer ve tekrar yükselir. Bu tamamen güneş ışınları ile atmosfer gazları arası etkileşimle belirlenir.
kaynak: Popüler Bilim Dergisi
Güneşe Yaklaştıkça Hava Soğur mu?
