1760'ta başladığı kabul edilen Sanayi Devrimi, 18. ve 19. yüzyılda hayal bile edilemeyecek buluşların önünü açmış, özellikle 20. yüzyılın ortalarında başlayan ileri teknoloji üretimine de zemin hazırlamıştı. İlk bilgisayarlar, transistörler, geliştirilmiş yongalar, artırılmış hafızalar derken günümüz teknolojisine kavuşan insanlık; yapay zekâ, kuantum bilgisayarları gibi günümüzün ilerisindeki teknolojiyle hiç şüphe yok ki gelecekte oldukça farklı bir dünya yaratacak.
Günümüz teknolojisi, bizleri neredeyse her şeyin mümkün olabileceğine inandırmış olsa da her gün şaşıracağımız yeni gelişmelerle karşılaşıyoruz. Bu gelişmelerden bazılarının gerçekliğine ikna olsak da bazıları oldukça uçuk gelebiliyor. İşte tam da doğruluk noktasında arada kalacağınız bazı gerçekleri derlediğimiz yazımızda, sizleri 10 ilginç bilimsel gerçek bekliyor. Şaşırmaya hazırsanız vakit kaybetmeden listemizdeki bilimsel gerçeklere geçelim.
Saatte 27.576 km hızla giden bir araç düşünün. Uluslararası Uzay İstasyonu'nun uzaydaki hızına karşılık gelen bu değer, istasyona kenetlenmenin ne kadar zor olduğunun da en büyük göstergesi. Üretilen uzay araçlarının saatte yalnızca 2.550 km hızla gittiğini de hesaba katarsak aradaki hız farkının kenetlenmeyi imkânsız hâle getirdiğini söylemek yanlış olmaz.
Neyse ki yüksek mühendislik bilgileri ve gelişen teknolojik imkânlar, bu farka rağmen kenetlenmeyi mümkün kılıyor. Uzay araçları ilk aşamada Uluslararası Uzay İstasyonu'ndan daha alçak bir yörüngeye yerleşiyor. Ardındansa daha yüksek bir yörüngeye geçiş için "Hohmann Transfer" adı verilen geçiş yöntemi uygulanır. Yörüngeler arası geçişte zaman kazanan astronotlar, böylece Uluslararası Uzay İstasyonu'ndan daha hızlı görünür.
Son aşamada hız farkını kapatmak için yavaşlayan uzay aracı, bu sefer motorlarını yavaşlamak için ateşler ve kenetlenme tamamlanır. Kenetlenme işlemi, tabii ki burada anlattığımız kadar kısa sürede gerçekleşmez ve günler alabilir. NASA ve diğer uzay ajanslarının bu noktada "Geç olsun, güç olmasın" sözünü ilke edindiğini de söyleyebiliriz.
Her yıl karşımıza çıkan “Dünya tarihinin en sıcak yazını yaşıyoruz” haberlerine artık alıştık diyebiliriz. Küresel ısınma ve iklim değişikliğinin etkilerini bu denli hissettiğimiz günümüzde, kliması olmayan ortamlarda alternatif yöntemlere yönelebiliyoruz. Peki bu alternatif yöntemlerden biri, her evde bulunan buzdolapları olabilir mi?
Yanıt aslında beklemediğimiz cinsten. Buzdolabı, her ne kadar soğutma görevini üstlenen bir beyaz eşya olsa da bu işlev yalnızca kapısı kapalıyken geçerli. Bu gerçek, aslında buzdolabının ısıyı bir yerden alıp başka bir yere taşımaya dayanan çalışma prensibini temel alıyor.
Buzdolapları, temelde iç kısmını soğuturken içeriden aldığı ısıyı da odaya aktarır. Bu da aslında kapısı açık bir buzdolabının, kısa bir süreliğine soğukluk hissi verse de uzun vadede, soğutma sisteminden odaya aktarılan ısının odayı soğutmak için verdiği ısıyı geçmesiyle odayı ısıttığı anlamına gelir.
Evlerde temizlik esnasında elektrik süpürgesinin yerden bir şeyleri içine çektiğine hepimiz en az bir kez şahit olmuşuzdur. Aslında burada kavramsal bir karmaşa, gördüklerimizin yanlış olduğuna yönlendiriyor. Bunu açıklamak için ilk olarak emişin nasıl gerçekleştiğine göz atmamız gerek.
Elektrik süpürgesi gibi daha birçok üründe karşımıza çıkan emiş, aslında yalnızca hava basıncında fark olması durumunda ortaya çıkar. Kısa bir deneyle açıklamak gerekirse bir pipetin ucuna parmağınızı koyup diğer ucundan içerideki havayı çekin. Bu, parmağınızın ucunun pipetin içine doğru emilmesiyle sonuçlanacaktır ancak buradaki asıl olay, pipetin içindeki hava basıncının düşmesi sonrası dış hava basıncı ve vücut içi basıncının parmak ucunuzu pipetin içine itmesidir.
Uzay boşluğunda hava olmaması dolayısıyla hava basıncının olmaması, aslında uzay boşluğunda neden emişin oluşmadığının da en büyük kanıtıdır.
Uçaklar, ilk bulunduğu günden beri insanlığın en önemli ulaşım araçlarından biri hâline gelmişti. Gökyüzünü adeta kuşlar gibi insanların kullanımına sunan bu dev araçlar, aslında güvenlik anlamında da birer sanat eserleridir. Öyle ki uçağın her bir parçası için harcanan mühendislik mesaisi, tahmin edilemeyecek kadar yüksektir.
Klasik bir jet motorunda yakıt etkisiyle 2.000 santigrat dereceye kadar sıcaklıklara ulaşılır. Motorun ön kısmında bulunan metal aksam ise 1.300 santigrat derecede erimeye başlar. Aradaki fark düşünüldüğünde her uçağın havada motorsuz kalması gerekiyor ancak bunun olmasını engelleyen oldukça önemli bir yapı var: soğutma sistemi.
Soğutmayı kolaylaştırmak için üzerinde deliklerle tasarlanan kanatlar, uçuş sırasında oldukça iyi çalışan bir soğutma sistemi sayesinde ayakta kalır. Tabii yüksek sıcaklıklara karşı dayanıklı malzeme seçimi de bu noktada önemli olduğundan nikel alaşımlarından yararlanılması da bir diğer önlem sayılabilir.
Sulama sistemlerinden araba yıkama merkezlerine kadar birçok yerde suyu farklı hızlarda ve basınç değerlerinde kullanmaya ihtiyaç duyarız. Bu işlem için birçok farklı tasarım karşımıza çıksa da aslında bunlar temelde suyun hızını etkiler. Suyun basıncını hortumun ya da borunun kesit alanını daraltarak artırmak mümkün olsaydı zaten baştan uca doğru sürekli daralan borular kullanılarak pompa ihtiyacı ortadan kaldırılırdı.
Bu konuda da aslında emme ve itme arasındaki gibi bir kavram kargaşası mevcut. Uç kısmı daraltılmış bir hortumdan çıkan suyun basıncı değil hızı artar. Tam da bu noktada bilime birçok katkı sunmuş olan rahmetli Daniel Bernoulli ve onun ünlü Bernoulli Prensibi’ni hatırlamakta fayda var. Bernoulli Prensibi’ne göre akışkanların hızı arttıkça basıncı düşer. Bu da aslında hortumlardan çıkan suyun basıncının yükseldiğini değil düştüğünü gösterir.
Aslında başparmağımızı kullanarak hortumun uç kısmını daraltmak ve suyun hızını artırmak da bilimsel bir isimlendirme almış ve buna “Venturi effect” denmiştir. Günümüzde sıvı ve gaz sensörlerinin birçoğunun temel aldığı bu etki, günlük hayatta da sıkça karşımıza çıkıyor diyebiliriz. Bu bilimsel gerçeğin ardından bir gerçek daha var ki elinizdeki hortumun ucunu her kıstırdığınızda bu yazımız aklınıza gelecek.
Aklınıza fizik derslerinde gösterilen sayfalar dolusu termal karakteristik denklemi gelebilir ancak bu gerçek, o formüllerin pratikteki karşılığı olmasıyla oldukça önemli. Burada dikkat etmemiz gereken termal karakteristik kuralı, metallerin herhangi bir malzemeden daha iyi termal iletkenliğe sahip olması ve sıcaklığı nasıl hissettiğimiz.
İnsan vücudu, temel olarak sıcaklığı direkt tespit edemez ancak sıcaklık farkını algılayabilir. Elimizle dokunduğumuz bir nesneyle elimiz arasındaki sıcaklık farkı, nesnenin sıcaklığı hakkında bize ipucu verir. Elimizden daha soğuk bir nesneye dokunduğumuzda parmağımız ısı kaybeder ve üşüme hissi gelir. Metaller ısıyı iyi ileten malzemeler oldukları için ahşap malzemeye göre sıcaklık farkı anında hissedilir ve aslında metal malzeme daha soğukmuş gibi görünür.
Tencerede pişen bir yemeği biraz soğuttuktan sonra yiyebilirken yemeğin bulunduğu tencereye dokunamamak da aslında bu gerçeği gösteren en temel deneydir. Tabii sağlamlık testlerimizde çakmakla yaktığımız ekranların metal olmaması da en büyük şansımız.
NASA’nın uzay araçlarının içinden paylaştığı videolarda astronotların yer çekimsiz bir ortamda olduğuna dair bazı gözlemler yapsak da aslında bu durum tam olarak öyle değil. İlk olarak şu konuda anlaşalım: Yer çekimi, uzay da dâhil olmak üzere her yerde mevcut. Küçük ya da büyük olsun evrendeki her nesne, birbirine çekim kuvveti uygular. Aslında evreni bir arada tutan kuvvet de budur.
Uluslararası Uzay İstasyonu da her şeyde olduğu gibi yer çekimi etkisini yansıtır. İstasyon içindeki astronotlar, istasyon ile aynı ivmeye sahip olduklarından dolayı havada yüzüyor gibi görünürler.
Buna benzer bir ortamı aslında yeryüzünde de oluşturmak mümkündür. Bir asansörde en üst kattayken halatın koptuğunu düşünürsek, asansör içindeki kişi de aslında ağırlıksız bir durum hisseder.
Yağmur yağarken çakan şimşekler, kimi zaman korkutucu olabiliyorlar. Son dönemde sıkça duyduğumuz yıldırım düşmesi haberleri de artık yağmur ve fırtınaya dışarıda yakalananları tedirgin ediyor. Birçok uzmana göre fırtına sırasında durulması en tehlikeli yer olan ağaç altları, her şeye rağmen birçok kişinin tercihi hâline geliyor.
Oysaki düşünülenin aksine otomobillerin içleri, yıldırım düşmelerine karşı oldukça korunaklı yerler. Araçların lastiklerinin yalıtkan olması, toprakla iletimi kestiği için araçların tehlikeli olduğu düşünülebilir ancak lastiklerin yalıtkanlığı, yıldırım düşmesi gibi yüksek boyutlardaki yük transferini durduracak seviyede değildir.
Aracın içindeki kişiyi güvende kılan en önemli yapı ise aracın metal kısmıdır. Aracı sarıp sarmalayan bu metal kısım, “Faraday kafesi” görevi görür ve elektrik yükü yüzeyden toprağa akar. Tabii aracın içi ne kadar güvenliyse fırtına sırasında “Faraday kafesi” etkisi gören metal yüzeye temas etmek de o kadar tehlikelidir.
Göktaşlarının atmosfere girdikten sonra yandığı ve bunun halk arasında yıldız kayması olarak adlandırıldığı herkesçe biliniyor. Bu yanma, atmosfer ile göktaşı arasındaki sürtünmeden kaynaklı oluşur. Tabii yanma olayı, uzaya gidip gelen araçlar için en büyük tehlikelerden biridir. Atmosfere giren uzay araçlarının etrafında oluşan ısının kaynağı sorulduğunda göktaşındaki duruma dayanarak “sürtünme” yanıtını verebilirsiniz ancak doğru yanıt sürtünme değil.
Uzay boşluğundan atmosfere giren uzay araçları, saatte yaklaşık 27.500 km hız ile hareket eder. Araçlar, bu hızla ilerlerken önündeki atmosferi oldukça hızlı bir şekilde sıkıştırır. Sıkıştırma işlemi sonucu sıcaklık, 1.650 santigrat dereceye kadar ulaşır.
Sürtünme bu işin neresinde diyebilirsiniz; onu da şöyle açıklayalım. Uzay aracı atmosfere girdiğinde hava o kadar ısınır ki aracın çevresinde adeta ballı 3310’da balın yaptığı gibi bir plazma şok dalgası oluşur. Bu şok dalgası, yalıtım etkisi gösterir ve aracı sürtünmeden korur.
NASA, daha önce Voyager 1 ile ilk kez Güneş sisteminin dışına çıkmış ve adeta imkânsızı başarmıştı. Araç, yaklaşık 35 yıl boyunca uzayda yol almış, bu görev 2012 yılında hedefine ulaşmıştı. Bu alandaki bir sonraki görev de 5 Kasım 2018’de Güneş sisteminden çıkan Voyager 2 ile gerçekleşmişti. Bu görevler, Güneş sisteminin dışına çıkmanın mümkün olduğunu gösterirken henüz Güneş’e ulaşabilen bir uzay aracı üretmek hayalden farksız.
2018’de “Parker Solar Probe” projesini başlatan NASA, aracın Güneş’e 6.437.376 kilometre uzakta kalacağını açıklamıştı. Sayıyı okumadan geçmiş ya da okurken duraksamış olabilirsiniz, bu bile görevin ne kadar zor hatta imkânsız olduğunu gösteriyor.
Güneş’in çekim kuvvetinin yüksek olması nedeniyle Güneş’e doğru bir araç yollasak zaten Güneş, aracı kendine çeker diye düşünebilirsiniz ancak bu da oldukça zor. Böyle bir aracı üretmek için Dünya ile aynı hızda hareket eden ancak Dünya’nın tersine giden bir rokete ihtiyaç duyulur. Tahmin edersiniz ki günümüz teknolojisiyle bunu üretmek imkânsız olduğundan Güneş’e araç göndermek de imkânsız olarak yorumlanır.