Kuzey Işıkları (Aurora Borealis) Nasıl Oluşur?

Doğal bir fenomen olan kuzey ışıkları nedir ve nasıl oluşur, gelin beraber bir araştıralım. Bu ışıkların aslında kaynağının Güneş olduğunu söyleyebiliriz. Fakat, Güneş’ten dünyaya ulaşan ışık dalgaları değil, ışıktan daha yavaş ilerleyen yüklü parçacıklar olayı başlatan!

Parçacıkların Uzayda Seyahati

Güneşimizde sürekli patlamalar meydana gelmektedir. Bu patlamalar neredeyse her dakika gerçekleşir ve çoğu elektron ile protonlardan oluşan parçacıklar gaz halinde Güneş’in çekim alanından kurtularak saniyede 500 km hızla uzaya yayılırlar. Astronomide bu yayılma olayına “güneş rüzgarı” da denilmektedir. Güneş ışınları ışık hızında hareket ettikleri için Dünya’ya yaklaşık 8 dakikalık bir zamanda ulaşırken, yüklü parçacıklar birkaç gün uzayda yolculuk ederek yerküremizin etrafındaki manyetik kalkana varır.

Dünya’nın Manyetik Kalkanı

Dünya’yı aslında bir çubuk mıktanıs olarakta düşünebiliriz. Yerkürenin en iç tabakalarında bulunan sıvı metaller, dünyanın dönmesi ile, sürekli hareket halindedir. Bu hareket bir dinamo gibi mıknatıs etkisi meydana getirmektedir. Mıknatısların etrafındaki manyetik alan çizgileri gibi Dünya’mızın etrafında da güney ve kuzey manyetik kutuplar arasında bu çizgiler uzanmaktadır. Çıplak gözle bu manyetik alanı göremesek de yapılan ölçümler manteyik alan olduğunu kanıtlamaktadır. Bu manyetik alana atmosferin en üst tabakası olan “manyetosfer” adı verilir. Manyetosferin içten dışa doğru değişik tabakaları vardır, ve kuzey ışıklarının oluşmasında rol oynayan kısmına Van Allen kuşakları adı verilir.

Işıkların Oluşması

Yüklü parçacıklar Dünya’ya yaklaştıkları zaman manyetik alanına yakalanırlar. Parçacıklar direkt yeryüzüne ilerlemek yerine, spiral şeklinde manyetik alan çizgileri etrafında dolanmaya ve kutuplara doğru ilerlemeye başlarlar. Bu ilerlerleme sırasında parçacıklar ve atmosferdeki gazlar arasında alışveriş başlamaktadır. Parçacıklar havayı iyonize ederler, mesela normalde artı veya eksi yükü olmayan oksijen ve azot gazları yüklü hale gelir. Fakat bu uzun sürmez. Elektronlar tekrar atomlarına geri döndükleri (rekombinasyon) zaman, bu atomlardan ışık saçılır. İşte bu ışıklar olağanüstü bir görüntü sergileyen kuzey ışıklarıdır. Işıkların farklı renklerde olmasının sebebi ise enerji alışverişinin farklı miktarlarda oluşudur. Örneğin; kırmızı ışığın dalga boyu büyük olduğu için az enerjilidir, mor ise küçük dalga boyu ile daha yüksek enerjilidir.

Kuzey Işıklarını Nerede Görebiliriz?

Bu muhteşem fenomeni genelde yerkürenin kuzey kutbuna yakın olan bölgelerinde görmek mümkündür. Kanada ve İskandinavya bölgelerinde turistik firmalar bu ışıkları görmek isteyen insanlara hizmet sunmaktadır. Hatta Finlandiya’da bu ışıkları yattığınız yerden izleyebilmek için camdan yapılmış iglular (eskimo evleri) dahi bulunmaktadır. Kuzey ışıkları daha çok bilinen bir kavram olmasına rağmen bu ışıkları aslında Dünya’nın güneyinde de görebiliriz. Bunlara da güney ışıkları (Aurora Australis) adı verilir ve adı üstünde Avustralya’dan görmek mümkündür.

Güneş’ten yola çıkan yüklü parçacıklar aynı zamanda Güneş sistemi içerisinde bulunan diğer gezegenlere de ulaşmaktadır. Jupiter gaz gezegeninin kuzey ve güney kutuplarında aurora ışıkları gözlenmektedir. NASA’ya göre bu ışıklar Dünya’mızda oluşan kuzey ışıklarından 8 kat daha parlaktır. Enerji bakımından ise 100 kat daha güçlü olduğu hesaplanmaktadır. Jüpiter’de gözlemlenen ışıkların en büyük farkı ise aslında gözle görülmeyen X ışınları olmasıdır. Aşağıda gördüğünüz resim dünyanın yörüngesine yerleştirilmiş Hubble teleskobundan çekilen bir fotoğraf ile yine uzayda bulunan Chandra X ışınları gözlemevinden toplanan bilgilerin üst üste bindirilmesi ile oluşturulmuştur.

Son olarak dünyanın manyetik tabakası olmasaydı, güneşimizden gelen yüklü parçacıklar yerküre üzerindeki yaşama ciddi zararlar verebilirdi. Hatta bazı bilim adamları manyetosferin eksik olması durumunda dünya üzerinde yaşam dahi oluşamayacağını düşünmenin mümkün olduğunu söylemektedir.

Sizde şimdi bir düşünün; eğer bir gezegenin kuzey ve güney ışıkları yoksa, bu bize gezegenin iç kısmının aktif olup olmadığı hakkında bilgi verir mi? Güzel düşünmeler!

Kaynaklar:

• Eric Chaisson, Steve McMillan, Astronomy – A Beginner’s Guide to the Universe, 7th edition, 2013, Pearson Education Inc.
• Adam Frank, Astronomy – At Play in the Cosmos, Preliminary edition, 2016, W. W. Norton, Inc.
• https://www.nasa.gov/mission_pages/chandra/solar-storms-ignite-xray-northern-lights-on-jupiter.html
• Douglas C. Giancoli, Physics – Principles with Applications, 7th edition, 2014, Pearson Education Inc.