Kuzey Işıkları ile Güney Işıkları Arasındaki Farkın Nedenleri Araştırılıyor

Uzun yıllardır, bilimciler kuzey kutbu çevresinde görülen ‘Aurora Borealis’ yani “kuzey ışıkları” ile güney kutbu çevresinde görülen ‘Aurora Australis’ yani “güney ışıkları”nın özdeş olduklarını varsayıyordu. Kutuplar manyetik alan çizgileri ile bağlı olduklarından ve kutup ışıklarına da bu alan çizgileri boyunca akan yüklü parçacıklar neden olduğundan, “aurora”ların birbirlerinin ayna görüntüsü olması akla yatkındı. Ancak 2009 yılında araştırmacılar iki kutup çevresindeki ışıkların farklı görünebildiğini keşfetti. Şekilleri farklı olabildiği gibi, oluştukları konumlar da aynı olmayabiliyordu; yani bir asimetri söz konusuydu.

Bir süre önce Journal of Geophysical Research: Space Physics dergisinde yayımlanan bir çalışmada, bu asimetrinin nasıl ortaya çıktığı ve kutup ışıkları arasındaki farkların nedenleri ele alındı. Makalede, güneş rüzgarı ve güneşin manyetik alanı nedeniyle, dünyanın manyetik kuyruğunun sıkışmasının, kutup ışıkları arasındaki farkın muhtemel nedeni olduğu belirtildi.

Güneşin dünyaya ulaşan manyetik alanı doğu-batı doğrultusunda olduğunda, dünyanın manyetik alanı ile kuzeydeki ve güneydeki etkileşimi aynı olmuyor. Bu da dünyanın manyetik alanı üzerinde asimetrik bir basınç yüklemesine yol açıyor ve dünyanın gece tarafı üzerindeki manyetik alanında bir eğiklik yaratıyor. Bu eğiklik, kutup ışıklarının neden bazen farklı şekiller alabildiğini ve iki kutup bölgesinin farklı konumlarında oluştuklarını açıklıyor.

Yeni bulgular, asimetriye ilişkin olarak dünyanın manyetik kuyruğundaki manyetik alan çizgilerinin kopup yeniden birleşmesinin neden olduğunu ileri süren önceki kuramlarla çelişiyor. Yeni çalışmaya göre aslında kuyruktaki böyle kopma ve birleşmeler asimetriyi düşürüyor. Norveç Bergen Üniversitesi’nde doktora öğrencisi olan ve makalenin başyazarlığını yapan Anders Ohma, çalışmalarının heyecan verici yanının, eskiden sistemdeki asimetrinin manyetosfere kuyruktaki yeniden birleşme mekanizması dolayısıyla dahil olduğu düşünülürken, durumun aslında tam tersi olabileceğinin anlaşılması olduğunu belirtiyor. “Bu yeniden birleşmeler aslında asimetriyi azaltıyor,” diyor.



Yapılan çalışma, gece göğünde kuzey ve güney ışıklarının neden farklı göründüğünü açıklamanın yanı sıra, bilimcilerin Dünya ile Güneş arasındaki etkileşimleri daha iyi anlamasına da yardım ediyor. Edinilen bilgi, elektrik şebekelerimiz, uydularımız ve uzaydaki astronotlarımızı tahrip edebilecek uzay iklimi olaylarının zamanlamasını ve yerini doğru şekilde öngörmek açısından önem taşıyor.

Annales Geophysicae dergisinde yayımlanan ve başyazarlığını Bergen Üniversitesi Birkeland Uzay Bilimi Merkezi’nden Nikolai Østgaard’ın yaptığı ilgili bir başka makalede de 2001 yılının Ağustos ayında gerçekleşen jeomanyetik fırtına sırasında görülen asimetri ayrıntılı olarak ele alınıyor. Çalışmada, jeouzayın yani Güneş ile Dünya arasındaki etkileşimlerin bir asimetrik sistem olarak düşünülmesinin önemi ortaya konuyor. “Bu asimetrileri dahil etmezsek, Güneş-Dünya sistemine ilişkin kavrayışımız eksiksiz olmaktan çok uzak olur ve modeller, jeouzay olaylarının zamanını ve yerini doğru şekilde öngöremez,” diyor Østgaard.

Kutup Işıklarının Oluşumu

Dünya’nın çekirdeği, gezegenimizin çevresindeki dış uzaya kadar uzanan bir manyetik alan üreterek, Dünya’yı Güneş’ten gelen yüklü parçacıklardan koruyan “manyetosfer” adlı bir manyetik kalkan oluşturur. Güneş de kendi manyetik alanını yayar ve bu alana “gezegenler-arası manyetik alan” (İng. interplanetary magnetic field – IMF) adı verilir. Gezegenler-arası manyetik alan, güneş rüzgarı ile taşınır ve Dünya’nın manyetik alanı ile etkileşir.

Belirli koşullar altında, Dünya’nın gündüz tarafında, Güneş’in gezegenler-arası manyetik alan çizgileri ile Dünya’nın manyetik alan çizgileri parçalanabilir ve kesişebilir; böylece Dünya’nın manyetik alanı, gezegenler-arası manyetik alana bağlantılı duruma gelir. Güneş’ten akan güneş rüzgarı, bu kesişmiş alan çizgilerini Dünya’nın gece tarafına hareket ettirir ve bir kuyruk şeklinde uzatır. Dünya’dan uzayan bu kuyruğa manyeto-kuyruk adı verilir.



En sonunda, bu kesişen alan çizgileri ayrılır ve Dünya’nın alan çizgileri yeniden Dünya’nın alan çizgileriyle, gezegenler-arası manyetik alan çizgileri de gezegenler-arası manyetik alan çizgileriyle birleşir. Alan çizgileri kapanır kapanmaz Dünya’ya doğru geri teperek, yakınlardaki parçacıkları ivmelendirir ve Dünya’nın üst atmosferinde kutup ışıklarının görünmesine neden olur.

Bu alan çizgileri başlangıçta birbirleriyle bağlantılı olmayan çizgiler olabileceğinden, bilimciler bu yeni alan çizgilerinin simetrik hizalanmış olmayabileceğini, eğrilerek kuzey ve güney yarıkürelerdeki farklı yerlerden Dünya’ya tekrar bağlanmış olabileceklerini düşünmüştü. Yani kuzey ve güney yarıkürelerdeki kutup ışıkları arasındaki farkın nedeninin, bu kuyruk yeniden bağlanmsı olduğunu sanıyorlardı.

Ama yeni çalışma durumun böyle olmadığını gösterdi. Kuzey ve güney yarıkürelerdeki eşzamanlı asimetrik kutup ışıklarının çok sayıda görüntüsü incelendi; zaman içindeki evrimleri izlendi ve böylece aynı görüngünün tekrar tekrar gerçekleştiği görüldü. Ardından manyeto-kuyruktaki etkinlik ile ilişkilendirildi. Kuyruk yeniden birleşmesi ilerlerken, kutup ışıklarındaki asimetrinin azaldığı saptandı. Dahası, çok az yeniden bağlanma olsa veya hiç yeniden bağlanma olmasa bile asimetrinin sürdüğü anlaşıldı. Yani asimetrinin sorumlusu “kuyruk yeniden birleşmesi” değildi.

Kutup ışıkları arasındaki farka, manyeto-kuyruk üzerine etkiyen basınçtaki farkların neden olduğu anlaşıldı. Manyeto-kuyruk sürekli olarak güneş rüzgarı ve gezegenler-arası manyetik alan tarafından sıkıştırılır. İşte iki kutupta görülen kutup ışıklarının birbirlerinden farklı olmasına neden olan şey, farklı yönlerden uygulanan bu sıkıştırmanın üniform olmamasıdır. Sıkıştırma, gezegenler-arası manyetik alanın yönelimine bağlıdır.