Eksen eğikliği

Eksen eğikliğini açıklamanın en kolay yolu sağ el kuralıdır.

Eksen eğikliği; Gökbiliminde bir gökcisminin dönme ekseni ile yörünge ekseni arasındaki açıdır.

177 derecelik bir eksen eğikliğine sahip olan Venüs bu özelliğiyle diğer gezegenlerden ayrılmaktadır. Bu, Venüs'ün kuzey kutbunun yörüngeye göre güneyde olduğu anlamına gelmektedir.

Uzayda yön kavramı yoktur. Fakat insanoğlu bu eğikliği şuna göre hesaplamaktadır. Dünya güneşin etrafında dönmektedir. Oluşan yörünge yatay kabul edilir. Dünya'nın ekvatoru ile bu yörünge tam olarak çakışmamaktadır (Bu çizgiler hayalidir). Ekvator ile yörüngenin birbirleri ile kesişme açısı 23° 27 dakikadır.

Eğiklik sıfır olduğunda dönme ekseni yörünge düzlemine diktir. Bir yörünge boyunca, eğiklik genellikle önemli ölçüde değişmez ve eksenin yönü, arka plan yıldızlarına göre aynı kalır. Bir kutbun yörüngesinin bir tarafını Güneş'e doğru daha fazla yöneltmesi Dünya’daki mevsimlerin oluşma nedenidir. Dünya'nın eksen eğikliği, 41.000 yıllık bir döngüde 22.1° ila 24.5° derece arasında değişir. Şu an 23 ° 26′ 13.5′′ (veya 23.4371°) ve azalıyor.

Eksen Eğikliğinin Tarihi

Dünya'nın eksen eğikliği şu anda yaklaşık 23.4° dir.

Eksen eğikliğini hesaplayan ilk kişi, 14. yüzyılda İbnü'l-Şatir'dir ve eksen eğikliğinin nispeten sabit bir oranda azaldığını anlayan ilk kişi de 1538'de Fracastoro olmuştur. El-Ma'mun, El-Tusi, Purbach, Regiomontanus ve diğerleri de dahil olmak üzere pek çok kişinin gözlemlerine rağmen, eksen eğikliğinin ilk doğru ve modern gözlemlerini muhtemelen Danimarka'dan Tycho Brahe 1584'te yapmıştı.

M.Ö. 1100 yıllarında Dünya'nın eğikliği, Hindistan ve Çin'de de doğru bir şekilde ölçülmüştür.

M.Ö. 350 yıllarında Antik Yunanda Marsilya Pytheas, bir gnomonun gölgesini ölçerek eksen eğikliğini yaz gündönümünde yüksek doğrulukta ölçmüştür.

MS 830’ da Bağdat’taki Halife El- Mamun gökbilimcilere eksen eğikliğini ölçtürdü ve sonuçları uzun süre Arap dünyasında kullanıldı.

Orta Çağ döneminde, hem prezesyon(yalpalama) hem de Dünya'nın eğikliği ortalama bir değer etrafında hesaplanmış ve "ekinoksların dehşeti" olarak bilinen bir düşünceyle insanlar tarafından 672 yıl boyunca yaygın olarak inanılmıştır.

Kuvaterner Dönemi'ndeki Etkisi
Yaklaşık 40 yıl önce yapılan çalışmalara göre Kuvaterner dönemdeki iklimsel dalgalanmaların sebebinin Dünya’nın, uydusu ile kendisi arasındaki çekim kuvveti ve Güneş etrafındaki uydu-dış merkezlilik durumu olduğu anlaşılmıştır.

Dünya, günlük hareketi, yıllık hareketi, eksen eğikliği ve Güneş’in etrafındaki eliptik yörüngesindeki hareketi sonucu geniş aralıklı ve daimi olan bu döngülere girmektedir. Dünya Güneş'in etrafında dönerken Ay'ın ve diğer gezegenlerin üzerinde yarattığı çekim kuvveti ile meydana gelen uzun dönemli ve geniş aralıklı bu dalgalanmalar Milankovitch döngüleri olarak adlandırılmaktadır.

Salınım
Eksen eğikliği, yerküre ekseninin güneş etrafındaki dönüş düzlemi arasındaki açı olup, jeolojik zamanda 41,000 yıllık periyot boyunca 22.1° ile 24.5° arasında değişmektedir. Günümüzde 23.440 düzeyinde olan eksen eğikliği azalma eğiliminde olup bu durumun (iklimde antropojenik değişimler oluşmaması durumunda) ılık yazlar ve soğuk kışlara neden olarak yeni bir buz çağını başlatması gerekmektedir. Eksen eğikliğinin yüksek enlemlerde yer alan bölgeler üzerindeki etkisi, düşük enlemlerde yer alan bölgelerdeki etkisine oranla daha fazladır. Eksen eğikliği arttıkça, yüksek enlemlere yaz aylarında ulaşan güneş enerjisi miktarı da artmaktadır. Kış aylarında ise tam tersi bir süreç meydana gelmekte ve ulaşan güneş enerjisi miktarı azalmaktadır.

Mevsimler

Laskar'da eksen eğikliğinin 20.000 yıllık değişimi.
Kırmızı nokta 2000 yılını temsil etmektedir.

Eksen eğikliği, Yerküre üzerinde mevsimlerin oluşumundan sorumludur. On bin yıllık zaman ölçeklerinde, Yerküre’nin eksen eğikliği arttığında, mevsimlik enerji dengesi bozulduğu ve sıcaklık zıtlıkları kuvvetlendiği için, her iki yarımkürede de kışlar daha soğuk ve yazlar daha sıcak olur. Başka bir deyişle, insolasyon(güneşlenme) yaz mevsiminde polar bölgelerde daha yüksek olurken, kışın uzun polar gece süresince sıfır olur. Yerküre’nin eksen eğikliği azaldığındaysa, mevsimler daha az şiddetli geçer; yazlar daha serin, kışlarsa daha ılıman olur. Daha serin yaz mevsimlerinin, yüksek enlemlerde (kutup ve polar bölgelerde) kar ve buz örtüsünün daha az erimesine ve yerde daha fazla kalmasına neden olarak, kutup bölgelerinde kütlesel buzul kalkanlarının oluşmasına yol açtığı düşünülmektedir. Ayrıca, yine uzun zaman ölçeklerinde olmak koşuluyla, daha fazla kar ve buz/buzullar ile kaplanan Yerküre, gelen kısa dalga boylu Güneş ışınımını uzaya daha fazla yansıtarak ek soğumaya neden olduğu için, iklim sisteminde bir buz-albedo geri beslemesi düzeneği oluşturur.

Son birkaç milyon yılda, Yerküre’nin eksen eğikliği, ortalama yaklaşık 41,000 yıllık yarı dönemsellikle birlikte yaklaşık 22.5° ve 24.5° arasında değişim göstermiştir. Bu değişimin enerji karşılığı, günlük ortalama insolasyon tutarında kutuplarda 50 W/m2’ye ulaşan önemli değişiklikler olmuştur. Eksen eğikliğinin değeri, yıllık ortalama insolasyon üzerinde de, yüksek enlemlerde birkaç W/m2’lik artış, Ekvator’daysa büyüklük olarak daha küçük bir azalma şeklinde beliren bir etki yapmaktadır. Sonuç olarak, eksen eğikliğindeki değişimler mevsimlik zıtlıkları düzenlemekle birlikte, yıllık ortalama gelen kısa dalga boylu Güneş ışınımı değişimleri alçak enlemlerde yüksek enlemlere göre bir zıt etki yaptığı için, küresel ortalama insolasyon üzerinde önemli bir etki oluşmaz.

Son olarak, mevsimlerin zamansal olarak perihel (günberi) noktasına göre konumu olarak tanımlanabilecek olan Yerküre’ nin ‘iklimsel presesyon’ hareketinin, insolasyon ve iklim değişikliği üzerindeki etkisinin önemli olduğunu söylemek gerekir.

Eksen Eğikliği'nin kutup noktalarıyla ilişkisi

Milankovitch Döngüleri

Atmosferin rolü ihmal edildiğinde, yeryüzünün belirli bir yerinde ve belirli bir zamandaki İnsolasyon (güneşlenme),

1. Güneş-Yerküre uzaklığının
2. ve Güneş’in zenith uzaklığının kosinüsünün bir fonksiyonudur.

Bu iki değişken, günün zamanı, enlem ve Yerküre yörüngesinin karakteristiklerinden yararlanarak hesaplanabilir. Klimatolojide, Yerküre ile Güneş arasındaki astronomik ilişkiler Milankovitch döngüleri olarak adlandırılır. Astronomik ilişkiler, özellikle dünyanın Güneş’in çevresindeki yörüngesinin durumu,

1. Eksen Eğikliği (T),
2. Eksantrite (E) ve
3. Presesyon (P) olarak bilinen üç orbital parametre tarafından belirlenir.

Kısaca, eğiklik (T), ekliptik düzleminin ekvator düzlemine göre olan eğikliğinin bir ölçüsü (daha eğik ya da daha dik) ve eksantrite (E), Yerküre’nin Güneş’in çevresindeki yörünge şeklinin bir ölçüsü olarak tanımlanırken, iklimsel presesyon (P), yaz gündönümünde (solstis) Güneş- Yerküre uzaklığındaki daha açık bir söyleyişle, ‘günberi zamanındaki’ değişikliklerle bağlantılıdır.

Bu yüzden, küresel iklimin değişmesine neden olabilecek başlıca astronomik ilişkiler, Yerküre’ nin Güneş’in çevresindeki yörüngesinin şeklindeki değişiklikler (orbital zorlama) ile Yerküre’nin eksen eğikliğindeki ve presesyonundaki (günberi zamanındaki) değişiklikleri içerir. Başka bir deyişle, Milankovitch döngüleri bir dizi dönemsel değişiklikleri içermekte ve uzun dönemli iklim değişikliklerinin açıklanması açısından önemli kanıtlar sunabilmektedir.