Gelgit kuvveti

Vikipedi, özgür ansiklopedi

Çubuklu sarmal gökada NGC 169 ile daha küçük bir yoldaş arasındaki gelgit etkileşimi[1]

Gelgit kuvveti veya gelgit oluşturan kuvvet, bir cismi, diğer cisimden gelen yerçekimi alanındaki güçteki uzamsal değişimler nedeniyle başka bir cismin kütle merkezine doğru veya bundan uzağa doğru uzatan bir yerçekimi etkisidir. Katı dünya gelgitleri, gelgit kilitlenmesi, gök cisimlerinin parçalanması ve Roche sınırı dahilinde halka sistemlerinin oluşumu ve aşırı durumlarda nesnelerin spagettileşmesi dahil olmak üzere gelgitlerden ve buna bağlı diğer etkilerin oluşumundan sorumludur. Bunun nedeni, bir cismin bir diğerinin uyguladığı yerçekimi alanının, o cismin parçaları arasında sabit olmaması nedeniyle yakın kısmın, uzak kısma göre daha güçlü bir şekilde çekilmesidir. Oluşan bu fark yakın tarafta pozitif, uzak tarafta ise negatiftir, bu da nesnenin gerilmesine neden olmaktadır. Bu nedenle gelgit kuvveti aynı zamanda diferansiyel kuvvet, artık kuvvet veya yerçekimi alanının ikincil etkisi olarak da bilinmektedir.

Gök mekaniğinde kullanılmakta olan "gelgit kuvveti" ifadesi, bir cismin veya malzemenin (örneğin gelgit suyu) esas olarak ikinci bir cismin (örneğin Dünya) yerçekimi etkisi altında olduğu, ancak aynı zamanda üçüncü bir cismin (örneğin Ay) yerçekimi etkileriyle tedirgin edildiği bir durumu ifade edebilir. Bu tür durumlarda tedirgin edici kuvvete gelgit kuvveti adı verilmektedir[2] (örneğin, Ay'daki bozucu kuvvet ) ki bu, üçüncü cismin ikinciye uyguladığı kuvvet ile üçüncü cismin birinciye uyguladığı kuvvet arasındaki farktır.[3]

Açıklama[değiştir | kaynağı değiştir]

Şekil 4: Ay'ın Dünya yüzeyindeki yerçekimi artık alanı (Güneş'ten kaynaklanan başka ve daha zayıf bir diferansiyel etki ile birlikte) gelgit üreten kuvvet olarak bilinir. Bu, gelgit hareketini yönlendiren birincil mekanizmadır ve eşzamanlı iki gelgit şişkinliğini açıklar; Dünya'nın dönüşü, aynı yerde günde iki yüksek gelgit oluşumunu daha da açıklar. Bu şekilde Dünya merkezdeki siyah daire, Ay ise sağda uzakta yer almaktadır. Hem gelgit alanını (kalın kırmızı oklar) hem de Ay'ın (S etiketi) Dünya'nın yüzeyine ve merkezine (O etiketi) uyguladığı yerçekimi alanını (ince mavi oklar) göstermektedir. Dünya'nın sağındaki ve solundaki okların dışa doğru yönü, Ay'ın zenitte veya semtikademde olduğu yeri gösterir.

Bir cisme (cisim 1) başka bir cismin (cisim 2) yerçekimi etki ettiğinde, cismin cisim 2'ye bakan tarafı ile cisim 2'den uzağa bakan tarafı arasındaki fark 1. cisim açısından önemli ölçüde değişebilir. Şekil 4, küresel bir cisim (cisim 1) üzerinde başka bir cisim (cisim 2) tarafından uygulanan diferansiyel yerçekimi kuvvetini göstermektedir. Gelgit kuvvetleri olarak adlandırılan bu kuvvetler her iki cisimde de gerilmelere neden olur ve onları deforme edebilir, hatta aşırı durumlarda birini veya diğerini parçalayabilir.[4] Roche limiti, gelgit etkilerinin bir cismin parçalanmasına neden olacağı bir gezegenden uzaklıktır, çünkü gezegenden gelen farklı kütleçekim kuvveti cismin parçalarının birbirini çekmesinin üstesinden gelir.[5] Kütleçekim alanı tekdüze olsaydı bu gerilmeler meydana gelmezdi, çünkü tekdüze bir alan yalnızca tüm cismin aynı yönde ve aynı oranda birlikte hızlanmasına neden olurdu.

Güneş, Dünya ve Ay[değiştir | kaynağı değiştir]

Dünya Ay'dan 81 kat daha büyüktür ancak yarıçapı kabaca Ay'ın 4 katıdır. Sonuç olarak, aynı mesafede, Ay'ın yüzeyindeki Dünya'nın gelgit kuvveti, Dünya'nın yüzeyindeki Ay'ın gelgit kuvvetinden yaklaşık 20 kat daha güçlüdür[8].

Gelgit kuvvetine neden olan yerçekimsel cisim Gelgit kuvvetine maruz kalan cisim Çap ve mesafe Gelgit ivmesi
Cisim Kütle ( m ) Vücut Yarıçap ( r ) Mesafe ( d )
Güneş 1,99 Dünya 6,37 1,50 3,81 5,05
Ay 7,34 Dünya 6,37 3,84 2,24 1,10
Dünya 5,97 Ay 1,74 3,84 6,12 2,44
m kütledir; r yarıçaptır; d mesafedir; 2 r çaptır

G yer çekimi sabitidir = 6,67430(15)×10-11 m3⋅kg−1⋅s−2[6]

Etkileri[değiştir | kaynağı değiştir]

Şekil 5: Satürn'ün halkaları ana uydularının yörüngeleri içindedir. Gelgit kuvvetleri, halkalardaki malzemenin yerçekimsel birleşmesine karşı çıkarak uyduları oluşturur.[7]

Sonsuz küçüklükte elastik bir küre söz konusu olduğunda, gelgit kuvvetinin etkisi hacimde herhangi bir değişiklik olmaksızın cismin şeklini bozmaktır. Küre, diğer cisme doğru ve ondan uzağa bakan iki çıkıntısı olan bir elipsoide dönüşür. Daha büyük cisimler oval bir şekle dönüşür ve hafifçe sıkışır, Ay'ın etkisi altında Dünya okyanuslarına olan da budur. Dünya ve Ay ortak kütle merkezleri ya da çift merkez etrafında yörüngede dönerler ve aralarındaki çekim kuvveti bu hareketi sürdürmek için gerekli merkezcil kuvveti sağlar. Dünya üzerinde, bu çift merkeze çok yakın bir gözlemci için durum, 1. cisim olarak Dünya'nın, 2. cisim olarak Ay'ın yerçekimi tarafından etkilendiği bir durumdur. Dünya'nın tüm kısımları Ay'ın çekim kuvvetine maruz kalarak okyanuslardaki suyun yeniden dağılmasına, Ay'a yakın ve uzak taraflarda şişkinlikler oluşturmasına neden olur.[8]

Bir cisim gelgit kuvvetlerine maruz kalarak döndüğünde, iç sürtünme dönme kinetik enerjisinin ısı olarak kademeli bir şekilde dağılmasına neden olur. Dünya ve Ay'ın durumunda, dönme kinetik enerjisinin kaybı yüzyıl başına yaklaşık 2 milisaniyelik bir kazançla sonuçlanır. Eğer cisim ana merkezine yeterince yakınsa, bu durum Dünya'nın uydusu örneğinde olduğu gibi, yörünge hareketine gelgitsel olarak kilitlenmiş bir dönüşle sonuçlanabilir. Gelgit ısınması Jüpiter'in uydusu Io üzerinde dramatik volkanik etkiler yaratır. Gelgit kuvvetlerinin neden olduğu gerilimler de Dünya'nın uydusu Ay'da aylık düzenli ay depremlerine neden olmaktadır.[9]

Gelgit kuvvetleri, ısı enerjisini kutuplara doğru taşıyarak küresel sıcaklıkları ılımlı hale getiren okyanus akıntılarına katkıda bulunur. Gelgit kuvvetlerindeki değişimlerin 6 ila 10 yıllık aralıklarla küresel sıcaklık kayıtlarındaki serin dönemlerle ilişkili olduğu[10] ve gelgit zorlamasındaki harmonik atım değişimlerinin bin yıllık iklim değişikliklerine katkıda bulunabileceği öne sürülmüştür. Bugüne kadar bin yıllık iklim değişiklikleri ile güçlü bir bağlantı bulunamamıştır.[11]

Şekil 1: Shoemaker-Levy 9 Kuyruklu Yıldızı'nın 1994 yılında, 1992 yılındaki bir geçiş sırasında Jüpiter'in gelgit kuvvetlerinin etkisiyle parçalanmasının ardından.

Gelgit etkileri özellikle nötron yıldızları ya da kara delikler gibi yüksek kütleli küçük cisimlerin yakınında belirginleşir ve bu cisimler içe doğru akan maddenin "spagettileşmesinden" sorumludur. Gelgit kuvvetleri, çeken cisimlerin Ay ve daha az ölçüde Güneş olduğu Dünya okyanuslarının gelgitini yaratır. Gelgit kuvvetleri aynı zamanda gelgit kilitlenmesinden, gelgit ivmesinden ve gelgit ısınmasından da sorumludur. Gelgitler ayrıca sismisiteye de neden olabilir.

Gelgit kuvvetleri, dünyanın iç kısmında iletken sıvılar üreterek dünyanın manyetik alanını da etkiler.[12]

Şekil 2: Bu simülasyon, süper kütleli bir kara deliğin yerçekimsel gelgitleri tarafından parçalanan bir yıldızı göstermektedir.

Ayrıca bakınız[değiştir | kaynağı değiştir]

Kaynakça[değiştir | kaynağı değiştir]

  1. ^ "Hubble Views a Cosmic Interaction". nasa.gov. NASA. 11 Şubat 2022. 11 Şubat 2022 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 9 Temmuz 2022. 
  2. ^ "On the tidal force" 10 Ocak 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi., I. N. Avsiuk, in "Soviet Astronomy Letters", vol. 3 (1977), pp. 96–99.
  3. ^ See p. 509 in "Astronomy: a physical perspective", M. L. Kutner (2003).
  4. ^ R Penrose (1999). The Emperor's New Mind: Concerning Computers, Minds, and the Laws of Physics. Oxford University Press. s. 264. ISBN 978-0-19-286198-6. tidal force. 
  5. ^ Thérèse Encrenaz; J -P Bibring; M Blanc (2003). The Solar System. Springer. s. 16. ISBN 978-3-540-00241-3. 
  6. ^ "2018 CODATA Value: Newtonian constant of gravitation". The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty. NIST. 20 May 2019. Erişim tarihi: 2019-05-20. 
  7. ^ R. S. MacKay; J. D. Meiss (1987). Hamiltonian Dynamical Systems: A Reprint Selection. CRC Press. s. 36. ISBN 978-0-85274-205-1. 
  8. ^ Rollin A Harris (1920). The Encyclopedia Americana: A Library of Universal Knowledge. 26. Encyclopedia Americana Corp. ss. 611-617. 
  9. ^ "The Tidal Force | Neil deGrasse Tyson". www.haydenplanetarium.org. 14 Aralık 2010 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 10 Ekim 2016. 
  10. ^ Keeling, Charles D.; Whorf, Timothy P. (5 Ağustos 1997). "Possible forcing of global temperature by the oceanic tides". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 94 (16): 8321-8328. ISSN 0027-8424. PMID 11607740. 
  11. ^ Munk, Walter; Dzieciuch, Matthew; Jayne, Steven (15 Şubat 2002). "Millennial Climate Variability: Is There a Tidal Connection?". Journal of Climate (İngilizce). 15 (4): 370-385. doi:10.1175/1520-0442(2002)015<0370:MCVITA>2.0.CO;2. ISSN 0894-8755. 23 Ekim 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 9 Ekim 2023. 
  12. ^ "Hungry for Power in Space". New Scientist. 123: 52. 23 Eylül 1989. Erişim tarihi: 14 Mart 2016. 

Dış bağlantılar[değiştir | kaynağı değiştir]

"https://tr.wikipedia.org/w/index.php?title=Gelgit_kuvveti&oldid=30717895" sayfasından alınmıştır