Güneş Etkinliğine Ne Oldu?

Sırada Güneş çevrimi konusu var. Elbette Ethem hocamın diliyle...

Geçtiğimiz hafta medyamızda da yanlış bir başlık (Güneşte Beklenmedik Soğuma) ile yer alan haber çok dikkat çekti. ABD'de bulunan New Mexico Üniversitesinin “Güneş Fiziği Bölümünde” her yıl yapılan bir toplantıda sunulan üç çalışma Güneş etkinliğinde bir anlamda çok beklenmeyen bir düşüş yaşandığını ortaya kondu. Birbirinden bağımsız olan bu araştırmalar güneşin yüzeyi, taç katmanı ve içyapısına ait gözlemlere dayanıyordu. İçyapıda her zaman gözlenen plasma akımlarının yok olması, kutup bölgesindeki etkinliğin yavaşlaması ve yüzeydeki manyetik alanın zayıflaması gözlemlerden çıkarılan sonuçtu. Her üç çalışmanın da ortak yanı güneş etkinliğinde bir yavaşlamanın olduğu, hatta bundan sonraki çevrimde etkinliğin ya çok az ya da hiç meydana gelmeyeceği ileri sürülüyordu. Güneş artık kış uykusuna yatmak için mi hazırlanıyordu. Bu notumuzda konuyu inceleyeceğiz.

Güneş etkinliğinin minimum ve maksimum olduğu yıllarda güneş fotosferindeki lekelerin sayısı.

1609 yılında Galileo teleskobu bulduğundan bu yana güneş yüzeyi incelenmektedir. Önce doğal olarak lekeler görülmüştür ama günümüzde sadece lekeler değil, patlamalar, radyo ışınımı, X-ışınımı, leke alanları ve sayıları, yüzeyindeki manyetik alan şiddeti gibi bir çok fiziksel gözlemin sonucunda bu güneş etkinliğinin yaklaşık olarak her 11 yılda bir maksimuma eriştiğini görüyoruz. Bazı yıllarda 9, bazen de 13 yıl olduğu için bu değişime dönem değil çevrim veya döngü diyoruz. Güneşin manyetik kutupları ise her 22 yılda bir yer değiştirir. Güneş ile ilgili çalışmalar yapan gökbilimciler belirli bir yıldan başlayarak numara vermişlerdir. Aşağıdaki şekilde de görüleceği üzere 23. çevrim 2008-09 yıllarında bitmiş ve şu anda 24. çevrimin çıkış kolundayız.

1870 yılından bu yana yapılan kelebek diyagramı. Dikkat edilirse 24. çevrime ait ilk lekeler kutup bölgelerinde çıkması gerekirken daha aşağı enlemlerde oluşmuştur. Hemen altındaki şekilde ise leke alanlarının ortaya çıkardığı çevrimleri ve onların kaçıncı çevrim olduğunu görmektesiniz. Çevrimlerin çıkış kolları çok dik, iniş kolları ise daha yayvandır. En kuvvetli güneş etkinliği 1960'larda görülen 19. çevrimdir.

Güneş lekeleri şiddetli manyetik akı tüplerinin içyapıdan yüzeye çıkarak hareketli gazı hapsetmesi sonucu ortaya çıkar. Normal bir güneş lekesinde manyetik alan şiddeti 2500-3500 gaus arasında değişir. Dünyamızın manyetik alan şiddetinin yüzeyde 1 gaus olduğunu unutmayalım. Güneş yüzeyinde bir lekenin meydana gelmesi için manyetik alan şiddetinin en az 1500 gaus olması gerekir. Son 13 yılda lekelerin tam karanlık bölgelerinde ölçülen ortalama manyetik alan şiddetinin 23. ve 24. çevrimde gittikçe düştüğü saptanmıştır. Bu düşüş ortalama her yıl 50 gaus'dur. Eğer lekelerin manyetik alanında bu azalma devam ederse tahmini olarak 2020 yıllarında yani 25. çevrimin başlangıcında 1500 gaus'un altına düşecek ve güneş yüzeyinde leke oluşamayacak.

Güneş lekelerinde ölçülen manyetik alan şiddeti son zamanlarda gittikçe azalmakta. Manyetik alan, tayf çizgilerinin bileşenlere ayrılmasına neden olur. Bu bileşenlerin arasındaki uzaklık arttıkça alan şiddeti de artar. Bu nedenle büyük duyarlılakla ölçülür.

Güneşte yeni bir çevrim başladığında ilk lekeler kutuplara yakın bölgelerde çıkarlar ve çevrim ilerledikçe güneş ekvatoruna doğru yol alırlar. Lekelerin zamanla bu enlem değiştirmesi grafiğine kelebek diyagramı denir. 23. çevrim bittiğinde bir türlü 24. çevrim başlamadı, minimumdaki zaman beklenmedik şekilde uzun oldu. 24. çevrimin ilk lekeleri de o nedenle daha düşük enlemlerde meydana geldi. Güneşin taç katmanı yaklaşık 2 milyon derece sıcaklığındadır ve yüzeyden yükselen manyetik alanı takip edebilmek için gökbilimciler bu sıcaklıkta elektronlarının yarısını kaybetmiş (Fe XIV) demir iyonunun şiddetini kullanırlar. Bu gözlemler güneşin içindeki meydana gelen manyetik alanın taç katmanındaki görünüşüdür. Bir önceki çevrim minumumda iken ekvator bölgesindeki artık manyetik alanlar hızla kutuplara taşınır ve taç katmanının kutuplar yöresinde şiddetli demir iyonu gösteren bölgeler oluşur. 2008-09 yıllarında minimum olmasına karşın son üç yıldır kutup yöresinde parlak demir iyonu bölgeleri henüz görülmedi. Bu durumu aşağıdaki şekilde ayrıntılı olarak görebilirsiniz.

Taç katmanındaki parlaklığın enleme göre grafiği güneşin kutup bölgelerindeki yüzey altı oluşumu aynen gösterir. Bu grafikten de gördüğümüz gibi manyetik alanın kutuplara taşınımı gecikmiş veya çok zayıftır. Bu ise güneşin fotosferi altındaki akımların olmadığının kanıtıdır. Grafik kelebek diyagramının bir başka görüntüsü olduğuna dikkat edelim.

Güneş yüzeyindeki parlaklık değişimindeki salınımları inceleyerek güneşin iç yapısı hakkında bilgi almak olasıdır. Güneş fiziği çalışan gökbilimciler son zamanlarda uzaya yerleştirilen SDO ve SOHO güneş gözlemevleri ile güneşin sismolojisini incelemektedirler. Bu yöntemle güneş yüzeyinin hemen altında doğu-batı yönünde plasma akıntısını bulmuşlardı. Bu plasma akıntısı bir sonraki çevrim için güneş lekelerinin başlangıcını işaret eder. Fakat bu akıntı son zamanlarda zayıfladı, dolayısyla bir sonraki çevrim olan 25. çevrimin hiç meydana gelmeyeceği gibi bir durum ortaya çıktı.

Güneş yüzeyinin hemen altındaki plasma akıntılarının çevrim boyunca (yani yaklaşık 11 yıl boyunca) zamana karşılık enlem değişimi güneş çevrim mekanizmasını kapattığını göstermektedir. Yeni akıntılar 1999 yılında olduğu gibi 50 derece enlemlerinde oluşmalı ve bir sonraki çevrimin göstergesi olarak ortaya çıkması gerekiyor ama henüz bir iz yok. Bu ise bir sonraki 25. çevrimin ya çok geç olacağını veya hiç olmayacağını göstermektedir.

Üç çalışmanın da ayrıntıları yukarıda anlatıldı. Peki bu sonuç bize ne gösteriyor? 1645-1715 yılları arasında da güneşte hiç leke gözlenmemişti. Bu aralığa Maunder minimumu adı veriliyor. Sözkonusu yıllarda kutup bölgesindeki buzların Paris'e kadar indiği ve “Küçük Buzul Çağı” denilen çok soğuk yılların yaşandığı biliniyor. Bu ise bize yer iklimi ile güneş etkinliği arasında bir ilişkinin olduğunun göstergesidir. Bu ilişki bugüne kadar tam olarak açıklanamamıştır. Eğer 25. çevrim ve ondan sonraki çevrimlerde leke görülmez ise dünyamızı soğuk bir gelecek beklemektedir. Maunder minimumu sırasında dünyanın ortalama sıcaklığı 0.3 derece azalmıştı. Bu değer çok önemli bu kadar küçük bir artım dahi çok uzun soğuk günlerin habercisi.

Güneşteki hareketli plasma akıntıları çevrim boyunca kutuplarda ekvatora doğru göç eder. Sola tarafta güneş etkinliği minimum iken kırmızı renkle gösterilen plasma akıntıları kutuplara yakın, sağ taraftaki şekilde ise güneş etkinliği maksimum iken ekvatora yakın görülüyor. Bu plasma akıntıları çevrim boyunca güneş lekelerinin çıktığı bölgelerdir ve güneşteki manyetik alanın oluşmasında önemli rol oynarlar.

Küresel soğuma kavramına karşı çıkan iklim bilimciler ise insanlar tarafından üretilen sera gazları sonucu meydana gelen küresel ısınmayı hiç bir şeyin durduramayacağını ileri sürmektedirler. Onların beklentilerine göre bu yüzyılın sonunda küresel ısınma dünyamızın sıcaklığını 3.7-4.5 derece santigrad artıracaktır. Eğer önümüzdeki 20-30 yılda bu büyük minimum küresel ısınmayı durdursa dahi daha sonra hızla artacağını ileri sürmekteler. Bu iki grup arasındaki tartışmayı kimin kazanacağını zaman ortaya koyacaktır ama ben göremeyeceğim. Bununla birlikte küresel ısınma bir aldatmacadır diyenlerin sayısı da günden güne artmaktadır. BBC dahi bu konuda bir belgesel yayınlamıştır.

orta boy bir güneş lekesinin büyüklüğü yeri içine alır. Bazı zamanlar neptün büyüklüğünde lekeler bile görülebilir güneş yüzeyinde.

Sonuç, her ne kadar güneşte çalışacak bir şey kalmamıştır diyen gökbilimciler varsada gördüğümüz gibi teknolojik gözlem araçları ve uzaya yerleştirilen gözlemevleri hala ilginç bulgular ortaya koymaktadır. Her ne kadar 2012 kıyamet senaryoları arasında güneş patlaması varsa da bu notta gördüğünüz gibi 24. çevrim çok zayıf olacak, bu demektir ki patlamaların şiddeti de sayısı da az olacaktır. Sonuç siz de güneşi çalışmak ister misiniz?

Prof. Dr. Ethem Derman (Ankara Üniversitesi, Astronomi ve Uzay Bilimleri Bölüm Başkanı