birgün

14° PARÇALI BULUTLU

BİLİM 07.03.2021 08:42
author

Gökkuşağının fiziği

Su damlacıklarına giren ışık beyaz olsa da, bu damlacıklar bir tarak gibi o beyaz ışığı farklı renklere ayrıştırıyor. Gözlemlediğimiz gökkuşağını oluşturan damlaların belirli bir açıda olması gerekiyor. Yani belki de bir gözümüzün gördüğü gökkuşağı diğerinden farklı. Ama yine de ulaşan renk dağılımı her zaman aynı, çünkü fizik bunu söylüyor.

Gökkuşağının fiziği

Bazı insanları niyeyse korkutan rengârenk bir doğa olayı gökkuşağı. Gökkuşağına olan bu karşıtlığa karşı bilimle savaşmak belki de en yararlı tutum değil, ama sizlere gökkuşağının fiziğinden bahsetmek istiyorum.

Gökkuşağı karşımıza, mesela, yağmur sonrası güneş açtığında ya da bir şelaleye bakarken çıkar. Güneş ve suyun birleşip gökkuşağı oluşturması tesadüfi değil. Gökkuşağı bir ışık huzmesinin prizma gibi bir yapıdan geçerken kırılması ve yansıması ile oluşur. Yağmur veya başka bir su taneciği de prizma görevi görür. Işık havadan başka bir ortama girerken, mesela su veya cam, yansıma ya da kırılmaya uğrar. Işığın kırılmasını en açık şekilde görmek için bir bardak suya bir pipet veya kalem koymak yeterli. Kalem sanki tam suya girdiği noktada kırılmış gibi görülecektir. Bu kırılma olayı, belli bir yönde hareket eden ışınların, iki ortam arasındaki fiziksel özelliklerden dolayı, yeni girdiği ortamda hareket açısının, yani yönünün, değişmesi ile olur. Kalemi kırılmış gibi görmemizin sebebi de bu: Suyun içindeki ve dışındaki ortamdan gelen ışınlar farklı yönlerden gözümüze geldiği için bir bütün oluşturmuyorlar.


RENK DAĞILIMI HER ZAMAN AYNI

Gökkuşağı oluşumunu anlarken yağmur damlalarını minik su küreleri gibi varsayabiliriz. (Fizikçilerin küreyi niye sevdiklerini daha önceki bir yazımda anlatmıştım.) Güneş ışığı bu su küresine girerken kırılıyor, daha sonra kürenin arkasına çarpıp yansıyor ve küreden çıkarken tekrar kırılıyor. Bu kırılma ve yansımaların sonunda su kürelerinden çıkan ışık da gökkuşağını oluşturuyor. Gökkuşağının bizi en çok sevindiren özelliği tabii ki rengârenk olması. Ama fark etmişsinizdir ki bu renkler karman çorman bir şekilde değil de çok nizamlı bir sırayla mor, mavi, yeşil, sarı, turuncu ve kırmızı olarak diziliyorlar havada. Bu dizinin sebebi farklı dalga boylarındaki ışığın farklı açı ile kırılması. (Dalga boyu ışığın rengini belirliyor.) Yani su damlacıklarına giren ışık beyaz olsa da, bu damlacıklar bir tarak gibi o beyaz ışığı farklı renklere ayrıştırıyorlar. Burada gözlemcinin de bir rolü var. Gözlemlediğimiz gökkuşağını oluşturan damlaların belirli bir açıda olması gerekiyor. Yani belki de bir gözümüzün gördüğü gökkuşağı diğerinden farklı. Ama yine de bize ulaşan renk dağılımı her zaman aynı, çünkü fizik bize bunu söylüyor.

YÜZYILLAR BOYUNCA ARAŞTIRILDI

Bu harika doğa olayı insanları hep büyülemiş. Nors mitolojisinde bu dünyayla ve tanrıların dünyasını bir gökkuşağı birbirine bağlıyor. İncil’de Nuh Tufanı sonrası Tanrı bir gökkuşağı ile iyi insanlığa karşı iyi niyetini belirtiyor. Gökkuşağı tabii ki bir doğa olayı olarak bilim insanlarını da binlerce yıldır meşgul etmiş.

Şimdi her yağmur sonrası heyecanla beklediğimiz gökkuşağının su damlacıkları ile ilişkisini kurmak ise zaman aldı. Mesela Aristoteles gökkuşağının bulutlardan yansıyan güneş ışığı ile oluştuğunu düşünüyordu. 11’inci yüzyıla gelindiğinde ise İbn-i Sina güneş çarpmış su damlacıklarının gökkuşağı oluşumu için gerekli olduğunu biliyordu. Yine aynı yüzyılda Çinli bir bilim insanı Shen Kuo gökkuşağı oluşumunu optik açıdan anlattı. 13’üncü yüzyılda Farslı bilim insanları el-Şirazi ve el-Farisi gökkuşağı teorilerini deneylerle doğruladılar. Gökkuşağı oluşumu teorileri sonraki yüzyıllarda gelişmeye devam etti. Fransız filozof ve matematikçi Descartes 1637 yılında bu konuda detaylı bir hesaplama sundu. Fakat Descartes gökkuşağının renklerini açıklamamıştı. Farklı renklerin farklı kırılma açıları olduğunu gösteren 17’nci yüzyıl bilim insanı Newton oldu. 18’inci yüzyılda yine bir İngiliz bilim insanı, Thomas Young, ışığın bazı durumlarda dalga olarak davrandığını fark etti ve dalga boyları ile ışığın rengi arasındaki ilişkiyi kurdu. 19 ve 20’nci yüzyılda gökkuşağı fiziğinde atılan en büyük adımlar su damlacıklarını tam bir küre olarak varsaymayı bırakmaktı. Küçük damlalar küreye benzese de, 1 mm’den büyük damlalar hamburger ekmeğine benzeyen bir yapı gösterirler ve bu değişik geometri gökkuşağı oluşumunu etkiler. Gitgide karmaşıklaşan gökkuşağı hesaplamaları için günümüzde bilgisayarlara ihtiyaç var.

Gökkuşakları hâlâ bizi şaşırtmaya ve büyülemeye devam ediyor. Güneş ışığının bir yağmur damlasından geçip bize içindeki renkleri göstermesi gibi keşke biz de kendi içimizdeki ve çevremizdeki çoğulluğu anlayıp benimsesek. Gökyüzünde gördüğümüzde hepimizi muhakkak mutlu eden bu muazzam doğa olayını bayraklara taşıyınca tehlikeli bulmasak keşke.