Gök Kuşağı

Neden gökkuşağı olur, bilir misiniz? Bilseniz bile, yanılıp yanılmadığınızı anlamaya çalışın. Kağıdı, kalemi alıp, kırılma, yansıma, tam yansıma, renklere ayrışma gibi optik kurallarını kullanarak kendinizi bir kere sınayın.

BİLİM TEKNOLOJİ 29.11.2020, 17:49 Ramazan Peri
130
Gök Kuşağı

Eski Arap inancında, bulutları yöneten melek Kuzah’la fırtına tanrısı şeytan Kuzah’ın alâmetleri... Yunan mitinde Zeus’un, Hera’nın habercisi, yerle göğü birleştiren yağmur kuşağı tanrıçası İris... Altından geçen erkeği kadın, kadını erkek yapan, üstünden atlamayı kimsenin düşünmediği tılsımlı köprü... Yağmur damlalarının Güneş’i optik ve matematikle yontarak yaratıp sundukları renk şöleni...

Neden gökkuşağı olur, bilir misiniz? Bilseniz bile, yanılıp yanılmadığınızı anlamaya çalışın. Kağıdı, kalemi alıp, kırılma, yansıma, tam yansıma, renklere ayrışma gibi optik kurallarını kullanarak kendinizi bir kere sınayın. Çok küçük olduğu için küresel bir şekil alan yağmur damlacığını çizin; güneşten gelip damlacık içine giren-çıkan değişik ışınları dikkatle belirtin; şunları göreceksiniz:

Damlacık yüzeyine 0-90° arasındaki her açıyla düşen sayısız güneş ışını vardır.

Bunların hepsi kısmen yansır, kısmen de kırılarak damlacık içine girer; yani her ışın, damlacık yüzeyinde iki çatala bölünür.

Damlacık içine giren her ışın, onun yüzeyinde başka bir noktada yine kısmen yansıyarak damla içinde kalır, kısmen kırılarak dışarı çıkar. Tam yansıma dediğimiz, ışının tümüyle yansıyarak içeride kaldığı durum hemen hemen hiç olmaz.

Işının damlacık içinde kalan kolu, tekrar tekrar yukarıda sözü edilen yansıma-kırılma değişikliğine uğrayarak çatallaşır; fakat her seferinde kırılarak dışarı kaçan kayıp ışın yüzünden, gittikçe zayıflar.

Güneş ışığının saf renkte bileşenlerine ayrışması, girişteki ilk kırılma ile, sıfır, bir ya da daha çok sayıdaki iç yansımadan sonra, son çıkıştaki kırılma sırasında iki kez olur. Ama pek çok ışın ve pek çok yansıma olduğu için, damlacığın her tarafından âdeta dışarı fışkıran, pek çok da basit renkte ışın vardır.

Gök Kuşağı

Buraya kadar iyi. Ama saf renklerin iç içe nasıl düzgün daire şeklinde sıralanarak oluşabildiğini açıklayamadık henüz. Göğün bakmakta olduğumuz kısmında, etrafa her yönde, her renkte ışınlar saçan sayısız damlacık varken, nasıl oluyor da bazı "özel" damlacıklar sıralanarak, gökkuşağı görüntüsü vermek üzere "bizi" seçiyor? Cevap basit, ama açıklanması biraz karışık.

Kırılma sonucunda bileşik bir ışık ışını saf renk bileşenlerine ayrışır. Bu, kırılma indeksinin ışığın dalga boyuna bağlı olmasından ileri gelir. Bir saydam ortamdan diğerine geçen ışının yönü, kısa dalga boyunda uzun dalga boyunda olduğundan daha fazla sapar. Böylece, kırmızıdan mora bütün bileşenler dar bir yelpaze oluşturur; prizmada olduğu gibi... Damlacığa giren ışınla, belirli bir sayıda iç yansımadan sonra dışarı çıkan, renklerine ayrışmış fakat zayıflamış ışın genellikle aynı yönde olmaz; bunların arasındaki, "sapma açısı" diyebileceğimiz yön değişikliğini ele alalım. Damlaya giren ışının geliş açısı (ışının damlacık yüzeyine dik yönle yaptığı açı) 90° den başlayarak azaldıkça, sapma açısı da önce azalıyor; en düşük bir değere eriştikten sonra tekrar artmaya başlıyor. İşte bu kritik dönüş noktasında, oldukça geniş bir açısal yelpaze içinden gelerek damlacık üzerine düşen fazla miktarda güneş ışını, hemen hemen aynı (en düşük) sapmayı gerçekleştirdikleri için, birbirlerini destekleyerek kuvvetli bir huzme oluşturabiliyorlar. Bu huzmeleri gözümüze erişen bütün damlacıklar ise, güneşle gözümüzü birleştiren eksen etrafında, tepe yarı açısı en küçük sapma açısı olan bir koni üzerinde bulunuyor. Böylece renkli huzme, sanki tam tepe noktasından seyredilen bir koni yüzeyi gibi, yani bir daire yayı şeklinde görünüyor; bu yüzden belki de gökkuşağına "renk konisi" demek daha doğru olurdu. Görüldüğü sanılan dairenin tam merkezinde de başımızın güneş ışığı altındaki gölgesi bulunur (tabii bir yere gölgesi düşüyorsa).

Gök Kuşağı

Şimdi, havadaki kırılma indeksi 1.33 olan bir su damlacığını daha yakından ele alabiliriz. Damlacık içinde sadece bir defa yansıdıktan sonra dışarı çıkan ışınlar, yaklaşık 42° lik bir koni ile ilk gökkuşağını; iki defa yansıdıktan sonra çıkanlar ise 52° lik bir koni olarak daha dıştaki ikinci gökkuşağını verir. Biraz dikkatli bir inceleme, renk sıralamasının ilk kuşakta içte mor dışta kırmızı; ikincide içte kırmızı dışta mor olacağını gösterir. Damlacık içindeki yansıma sayısı arttıkça, oluşacak her yeni kuşağın eni daha genişlerken, renkleri gittikçe zayıflar. Üçüncü ve dördüncü kuşaklar, sadece daha zayıf olmakla kalmayıp ayrıca güneş tarafında oluştukları için, daha sonrakiler ise görülemeyecek kadar zayıf oldukları için, ikiden fazla gökkuşağı görmek herhalde kimseye nasip olmamıştır.

Böylece, ikincisi biraz nazlı görünen iki taneyle sınırlı da olsa, herkesin tamamen kendine ait bir gökkuşağı takımı olduğu ortaya çıkıyor. İkimiz de aynı şekilde görsek, hatta birbirimize "göstersek" bile, benim gökkuşağımı sizin, sizinkini benim görmemiz mümkün değil; çünkü iki ayrı gözün aynı anda aynı noktadan bakmasına izin yok. Sivri ucu daima gözümüzden başlayan ve bizden hiç ayrılmayan, kişisel renk konilerimiz, yani gökkuşaklarımız, daima bizimle birlikte hareket edecekler, açıları hep aynı kalacak; yani "gökkuşağı altından geçme" fantezisi hiçbir zaman gerçekleşemeyecek.

Başka Yağmurların Kuşakları

Yağmuru su yerine başka sıvılardan olabilecek hayali gezegenlerde gökkuşağı olabilir mi? Genellikle birinci gökkuşağının oluşması biraz kritik. Metan, amonyak, kükürtlü hidrojen, ... yağmurları altındaki gökkuşakları, kırılma indeksi 2’nin altında olduğu sürece, bizimkinden farklı açılarda (yani çaplarda) olmak üzere görülebilirdi. Her ne kadar sıvı halde bulunamasa da, elmas "damlacıklarıyla" yüklü bir atmosfer düşünmemiz yadırganmazsa, elmasın yüksek indeksi (2.42) birinci kuşağa izin vermediği için, gökkuşakları ancak ikinciden itibaren görülebilecek, fakat bunlar daha geniş ve parlak olacaklardı.

Yansımaların Oyunu

Durgun bir göl ya da deniz kıyısında iseniz, asıl gökkuşağınızla birlikte iki tür yansıma görme şansı elde edebilirsiniz. Bunlardan biri, hem Güneş hem de göl arkanızda iken olur: Güneşin gölden yansıyarak, gölün "içindeki" görüntüsünden çıkıyormuş gibi gelen ışınlarının oluşturduğu, daha yüksek bir gökkuşağı. Bu kuşağın ufuk çizginize göre simetriğini hayalinizde canlandırabilirseniz, asıl gökkuşağınız ile tam bir daire oluşturduğunu göreceksiniz. Gölden, onun arkanızda bir yerlerde olduğunu unutacak kadar uzakta iseniz, gördüğünüz manzarayı mucize olarak kabul etmeniz mümkün. Bir diğer yansıma, güneş yine arkanızda fakat göl önünüzde ise meydana gelebilir: Göl aynasındaki kendi görüntünüzün "görebileceği", aslında size ait olmayan bu kuşağı oluşturan ışınlar, size ancak gölden yansıyarak görünebileceği için, asıl gökkuşağınızla, onun göl yüzeyinden yansıyan simetrik hayalini birlikte görürsünüz. Eğer kıyıdan uzakta, göl ortasında iseniz, her iki tür yansıma da mümkün olabilir. Ve önünüzde, birbirleri ile ufuk çizgisi üzerinde kesişen,simetrik, iki ayrı tam daire kuşak oluşur. Etrafta başka kimse yoksa, bu çok ender görülebilecek hazinenin sadece size ait olduğuna artık inanabilirsiniz.

Gök Kuşağı

Akşama Doğru

Gökkuşağının çoğunlukla yağmurdan sonra ve akşama doğru görüldüğünü farketmişsinizdir. Acaba neden? Bunun açıklaması kolay: Bir kere, atmosfer yaygın şekilde su damlacıkları ile yüklü olmalı ki renk konisi yeterince derin olabilsin; böylece koni üzerinde bulunan, birbirlerini destekleyecek damlacık sayısı çoğalsın; o halde yağmur biraz önce yağmış ya da yağıyor olmalı... İkincisi, renklere ayrışacak güneş ışığı olmalı... Yağmurla birlikte güneş ışığı ise, genellikle üstümüzdeki yağmur bulutları kütlesinin batıya doğru son bulduğu yerden güneşin açığa çıkmasıyla, yani akşama doğru (bazan da sabah, gün doğduktan biraz sonra) gözlenir.Bu da, çoğu zaman, yağmurun son bulma eğilimine bir işarettir. Güneşin çok alçakta, ufuk çizgisinin hemen üstünde olması durumunda, kırmızı dışındaki renklerini atmosferde kaybetmiş olabilir; ama üzülmeyin, gökkuşağınız bu sefer kırmızı bir kuşak olarak yine belirecektir.

Güneş daha yüksekte iken de gökkuşağı olabilir. Ama, başımızın yerdeki gölgesi bize yakın olduğu için, merkezi bu gölge olan dairesel, renkli kuşak, yerdeki güneşle iyice aydınlanmış, açıklı-koyulu diğer görüntülerle yarışmak, onları yenerek ayırdedilebilmek zorluğu ile karşı karşıyadır. Gine de, dikkatli bir gözlemci, basınçlı hortumdaki bir iğne deliğinden fışkırarak toz halinde havaya dağılan su damlacıklarının meydana getirdiği bir "mini" gökkuşağını; hatta Güneş tepedeyse kuşağın tam bir daire tamamladığını farkedebilir (Bilim ve Teknik Çocuk, Eylül 1997). Tabii ki kuşağın koni açısı hep aynı kalır: 42 derece.

Çarpık Bir Kuşak

Alışık olduğumuz daire yayı şeklindeki gökkuşakları, arka plandaki, genellikle uzak, yeri ve derinliği pek iyi anlaşılamayan, bulutlu bir göğe karşı görüldüğünden, tam tepesinden bakılan bir dairesel koninin algılanabileceği gibi, daire yayı olarak yorumlanır. Yağmur damlacıkları bu koni yüzeyinin herhangi bir yerinde, bizden belki 1 metre, belki 1000 metre uzakta bulunabilir. Bazan, çok seyrek te olsa, çok özel bir başka durumla da karşılaşabiliriz. Gece radyasyonla soğuyan atmosferin yerdeki bazı bitki yüzeyleri üzerinde çiğ şeklinde oluşturduğu su damlacıkları, sabah güneşiyle aydınlanınca, bunlardan sadece renk konimiz üzerinde bulunanlar bize renkli kuşağın bir parçası olarak görünür. Üzerinde bulundukları zeminden bağımsız olarak algılayabilseydik, bunları yine bir daire üzerinde imiş gibi görecektik. Fakat zemin belirgin bir referans düzlemi teşkil ettiği için, kuşak yere yapışık şekilde, yani sanki koni ile zeminin arakesiti şeklinde yere çizilmiş bir "hiperbolik yerkuşağı" olur, çıkar.

Bazı güzelliklerin, altında yatan gerçek nedenlerin açıklanmasıyla, hatta başkalarınca biliniyor olmasıyla büyüsünden, değerinden kaybedeceğini düşünüyor olabilirsiniz. Bunun tam tersine, nedenini bilmenin verebileceği heyecanı tatmak da isteyebilirsiniz. Göreceğiniz ilk gökkuşağında kendinizi sınayın. Güzelliğinde ve yarattığı duygularda herkesin birleşebildiği belki de tek olayın, gökkuşaklarının, ancak seyredenler varsa varolduğunu, herkes gibi sizin de gökkuşağınızın (bütün renk kuşaklarınızın) tümüyle size ait olduğunu düşünerek tekrar bakın. 

Yorumlar (0)
9
hafif yağmur
Namaz Vakti 17 Nisan 2021
İmsak 04:43
Güneş 06:15
Öğle 13:09
İkindi 16:52
Akşam 19:52
Yatsı 21:19
Puan Durumu
Takımlar O P
1. Beşiktaş 33 71
2. Fenerbahçe 33 66
3. Galatasaray 33 65
4. Trabzonspor 34 59
5. Alanyaspor 34 52
6. Hatayspor 33 50
7. Gaziantep FK 32 50
8. Sivasspor 33 50
9. Karagümrük 33 49
10. Göztepe 34 46
11. Antalyaspor 34 42
12. Konyaspor 33 41
13. Rizespor 33 39
14. Malatyaspor 33 37
15. Ankaragücü 33 37
16. Kasımpaşa 33 36
17. Kayserispor 33 34
18. Başakşehir 32 33
19. Erzurumspor 34 31
20. Gençlerbirliği 33 31
21. Denizlispor 33 26
Takımlar O P
1. Giresunspor 31 63
2. Adana Demirspor 31 61
3. Samsunspor 30 58
4. Altay 30 54
5. İstanbulspor 30 54
6. Altınordu 30 52
7. Ankara Keçiörengücü 31 49
8. Tuzlaspor 31 47
9. Ümraniye 30 44
10. Bursaspor 30 43
11. Bandırmaspor 30 39
12. Boluspor 30 35
13. Adanaspor 30 34
14. Balıkesirspor 30 32
15. Menemenspor 30 31
16. Akhisar Bld.Spor 30 25
17. Ankaraspor 30 23
18. Eskişehirspor 30 8
Takımlar O P
1. Man City 32 74
2. M. United 31 63
3. Leicester City 31 56
4. West Ham 32 55
5. Chelsea 31 54
6. Liverpool 31 52
7. Tottenham 32 50
8. Everton 31 49
9. Arsenal 31 45
10. Leeds United 31 45
11. Aston Villa 30 44
12. Wolverhampton 31 38
13. Crystal Palace 31 38
14. Southampton 31 36
15. Newcastle 32 35
16. Brighton 31 33
17. Burnley 31 33
18. Fulham 32 26
19. West Bromwich 31 24
20. Sheffield United 31 14
Takımlar O P
1. Atletico Madrid 30 67
2. Real Madrid 30 66
3. Barcelona 30 65
4. Sevilla 30 61
5. Real Sociedad 30 47
6. Real Betis 30 47
7. Villarreal 30 46
8. Granada 30 39
9. Levante 30 38
10. Celta de Vigo 30 37
11. Athletic Bilbao 30 37
12. Cádiz 30 35
13. Valencia 30 34
14. Osasuna 30 34
15. Getafe 30 30
16. Huesca 30 27
17. Real Valladolid 30 27
18. Elche 30 26
19. Deportivo Alaves 30 24
20. Eibar 30 23
Günün Karikatürü Tümü