yıldızlar bilgisi - Astronomi Bilgisi


Yıldızlara gidemeyiz; sadece onlardan
gelen ışınımı teleskopların yardımıyla
gözleyebilir ve çözümleyebiliriz.

Işık genellikle titreşen elektromanyetik
dalga olarak düşünülür; bu suda ilerleyen
dalgaya benzetilebilir.

Bir sakin göle bir taş bırakıldığı zaman
yayılan bir dalga katarı oluştuğunu biliriz.

Su molekülleri yaklaşık aynı yerde yükselip
alçalırlar.

Işık titreşen yüklü parçacıklar tarafından
üretilebilir, fakat bir yerden başka bir yere
parçacıkların hareketi ile iletilmez.

Işığın
boşlukta,
yani
parçacıkların
olmadığı yerde yayıldığını biliyoruz.

Işık, titreşen bir yük tarafından aynı anda
oluşturulan değişen elektrik ve değişen
manyetik alanın ürettiği elektromanyetik
dalgadır.

Her türlü elektromanyetik dalga boş
uzayda saniyede 300000 km hızla yayılır.

Bir ışık demeti 1 saniyede Yer çevresini 8
kez dolanır, Ay’a 1.3 saniyede ulaşır.
Herhangi bir dalga iki bağımsız nicelik ile
temsil edilir

Dalga boyu(λ) ve frekans(f)

Dalga boyu, elektromanyetik alanın tam bir
titreşimi süresince elektromanyetik dalganın
uzayda kat ettiği yol; frekans (f), herhangi
bir noktadan bir saniyede geçen dalga
sayısıdır.

Dalga boyunun birimi metre, frekansın birimi
hertz (Hz) dir. Bu iki niceliğin çarpımı yayılma
hızını verir.

Işığın dalga olarak açıklanması yetersiz
kalmaktadır.

Deneyler göstermiştir ki bazı durumlarda
ışık dalga gibi değil parçacık gibi
davranır.

Dalga özelliğini de taşıyan böyle bir
parçacığa foton denir.

Evrende enerji, bir noktadan başka bir
noktaya esas olarak ışık ile taşınır (kozmik
parçacıklar hariç).

Bir fotonun taşıdığı enerji, o fotonun
frekansına bağlıdır ve E=hf ile verilir.

γ
ışını
fotonları,
radyo
dalgaları
fotonlarından 1015 katı daha fazla enerji
taşırlar.

Radyo yayınlarının insan sağlığına zarar
vermemelerinin ya da mor ötesi ve
gama ışınlarının zararlı olmalarının nedeni
budur.

Çevremizde
gördüğümüz
cisimlerin
renkleri kendi yaydıkları ya da yansıttıkları
ışığın dalga boyu aralığının göstergesidir.

Bir portakal turuncu gözükür, çünkü
üzerine düşen güneş ışığının yalnızca
turuncu olanını yansıtır.

Beyaz bir gelinlik tüm renkleri yansıttığı
için beyaz görünür.

Kömür üzerine düşen ışığı yansıtmadığı
fakat soğurduğu için siyah gözükür

Üzerine düşen tüm ışınımı
cisimlere karacisim denir.

Işık
enerjisinin
soğurulması,
sıcaklığını yükseltir.
soğuran
cismin

Ancak sıcaklık yükselmesi sonsuza dek
sürmez.

Cisim en sonunda bir dengeye ulaşmalı
ve ne kadar ışınım enerjisi soğurduysa o
kadar ışınım enerjisi salmalıdır.

Bu
durumdaki
dengededir”
ya
dengededir” denir.
cisme
da
“ışınımla
“ışımasal

Bir karacisimin saldığı ışınım enerjisi, dalga
boyunun sürekli bir fonksiyonudur; yani bütün
renkler vardır.

Bir renkten diğerine geçiş süreklidir arada
boşluklar, kesiklikler, iniş-çıkşlar yoktur. Buna,
karacisim eğrisi ya da kara cisim tayfı
(spektrumu) denir.

Her sıcaklıkta ışınım salınır. Birkaç K
sıcaklığındaki
karacisim
yalnız
radyo
bölgede ışıma yapar.

T sıcaklığı birkaç yüz K ise hem radyo hem
de kızılötesi bölgede ışıma yapar fakat insan
gözü göremez.

Cismin sıcaklığı arttıkça kısa dalga boyunda
salınan ışık miktarı uzun dalga boylarına
göre daha çok artar.

Işınım enerjisinin en büyük olduğu dalga
boyu, Wien yasası ile verilir:
T λmax (nm) = 2,9 106

Örnek: Wien kayma yasasını kullanarak
λmax=650nm lik bir tepe dalga boyu ile
ışıyan bir kırmızı dev yıldızın yüzey
sıcaklığını hesaplayınız.
λmaxT = 2.9 106
 650 T = 2.9 106
 T=4460K


Sıcaklığı bir karacisimin sıcaklığının 2 katı
olan bir başka karacisim birim alan
başına 24= 16 kat daha çok ışınım salar
ve dolayısıyla 16 kat daha parlak olur.

Bir karacisimin saldığı toplam ışınım, yüzey
alanı ile yüzey akısının çarpımına eşit
olacaktır. Buna ışınım gücü denir.

Isı ve ışık kaynağımız olan Güneş, kendi
enerjisini kendi içinde üreten orta
büyüklükte bir yıldızdır

Yer atmosferi dışında birim alana bütün
dalga boylarında düşen Güneş enerjisi S
= 1368 watt/m2 ölçülmüştür.

Buna Güneş sabiti denir.

Çeşitli yöntemlerle yapılan ölçümler,
Yer’in Güneş’ten ortalama uzaklığı için
r=1 GB= 1.495 1011 m vermektedir.

Bu uzaklığı ışık hızına bölersek Güneş’in
ışığı Yer’e 8.3 dakikada ulaşır.
Güneş her yöne ışınım saldığına göre,
Güneş’ten bir saniyede çıkan toplam
ışınım 8.3 dakika sonra yarıçapı 1 GB olan
küre yüzeyine ulaşmıştır.
 Güneş her yöne ışınım saldığına göre,
Güneş’ten bir saniyede çıkan toplam
ışınım 8.3 dakika sonra yarıçapı 1 GB olan
küre yüzeyine ulaşmıştır.

Böylece kürenin yüzey alanı 4πr2 olduğuna
göre, Güneş’in ışınım gücü:
L = S4πr2 = (1368 watt/m2) 4π (1.495 1011 m)2
= 3.8 1026 watt


Bu büyük bir enerjidir. Yer üzerine bunun
milyarda birinden daha azı düşmektedir.

Güneşin yarı çapı yaklaşık 696 000 km dir.

Güneşin kütlesi
bulunmuştur.
de
M=2
1030
kg

Yani Güneş, Yer’den yaklaşık 300000 kez
daha kütlelidir.

Kütle ve hacimden ortalama yoğunluk
1,4 g/cm3 bulunur.

Güneş, sıcaklık basıncın belli koşullar
altında, kütle çekimi ile dengede olan
kararlı bir gaz küresidir.

Güneş yüzeyinden birim zamanda
salınan enerji yaklaşık 4 1026 J’dür.

Bu müthiş enerji kaynağı, Güneş’in
merkezinde,
hidrojen
bombasına
benzeyen denetim altında işleyen
çekirdek tepkimeleridir.

Bu tepkimelerde atomlar kaynaşır, daha
ağır elementler oluşur.

Bu arada açığa çıkan enerji Güneş’in
yüzeyinden uzaya salınır.

Olağan koşullarda iki artı yük birbirini iter.

Güneş merkezinde yüksek sıcaklık ve
basınç koşullarında protonlar birbirine
öyle yaklaşırlar ki güçlü çekirdek kuvveti
elektrostatik itme kuvvetini yener ve iki
proton birbirine kenetlenir.

Böylece yeni bir izotop ya da element
oluşur.

Güneş merkezinde sıcaklık 15 milyon K ve
basıncı 1 milyar atmosferdir.

Merkezdeki yakıt hidrojendir.

Güneş’in merkezinde meydana gelen
proton-proton
zinciri
adı
verilen
tepkimelerin özeti:

4H He+E olur.

Burada H atomunun çekirdeğini, He
helyum atomunun çekirdeğini, E de
çıkan enerjiyi göstermektedir.

4 tane H atom çekirdeği birleşip bir He
atomu çekirdeği oluşturmaktadır.

Bir He çekirdeğinin kütlesi 4 tane H
kütlesinden 0.029 akb kadar daha azdır.

Bu kütle fazlalığı Einstein’in E=mc2
formülüne göre ışık enerjisine dönüşür.

E= 0.029 akb ˣ 1.66 10-27 kg/akb ˣ (3 108)2
= 4 10-12 J

4 tane hidrojenden bu kadar enerji elde
edildiğine göre Güneş’in yüzeyinden
saniyede salınan 4 1026 J enerjiyi
karşılamak için saniyede 4.5 milyon ton
kütle harcanır.

Güneş bu tempoda 5 milyar yıl daha
hidrojen yakabilir.

Bu enerji üretimi merkezde başlıyor ve
sürdürülüyor.

Sıcaklık dışa doğru azaldığından merkez
dışında enerji üretimi yoktur.