AY
Ay dünyanın tek doğal uydusudur.Ayın bilimsel adı ile Lunadır. Ay gece gökyüzünün en parlak nesnesidir ancak kendisini ışık yoktur.Bunun yerine, Güneşten gelen ışığı yansıtır.Dünya ve güneş sisteminin geri kalanı gibi, ay yaklaşık 4,6 milyar yaşında.Ay'ın çapı 3.474 km'dir. Ay'ın yarıcapı ise 1,079.6 mil (1,737.4 km)dir.Buda dünyanın yarıcapından yaklaşık yüzde 27 daha küçüktür. Güneş Sistemi içinde beşinci büyük doğal uydudur.Yüzeyinde kütleçekim etkisi yerçekiminin yaklaşık %17'sidir. Ay, Dünya'nın yörüngesinde bir turunu 27,3 günde tamamlar. Dünya, Ay ve Güneş geometrisinde görülen periyodik değişimler sonucunda her 29,5 günde tekrar eden Ay'ın evreleri oluşur. Yüzeyindeki yerçekimi dünyaya kıyasla 1/6 kadardır. Bu nedenle dünyada 120 kg ağırlığında olan bir madde ayda sadece 20 kg gelir. Kaçma hızı (bir roketin yerçekimi kuvvetinden kurtulması için gerekli olan asgari hız), ayda dünyaya nazaran çok daha azdır. Dünyadaki yerçekiminden kurtulabilmesi için bir maddeye başlangıçta saniyede 6,95 millik hız gerekirken, ayda saniyede sadece ortalama 1,5 mil gerekecektir Ay insanoğlunun üzerine yürüdükleri tek gök cismidir. Ay'ın yakınından geçen ilk yapay nesne Sovyetler Birliği'nin Luna 1 uydusudur. Ay yüzeyine çarpan ilk insan yapısı nesne Luna 2 uydusudur. Normalde görünmeyen Ay'ın öteki yüzünün ilk fotoğraflarını ise Luna 3 uydusu çekmiştir. Bu üç uydu da 1959 yılında uzaya fırlatılmıştır. Ay yüzeyine ilk yumuşak iniş yapabilen uzay aracı Luna 9, ve Ay yörüngesine giren ilk insansız uzay aracı da Luna 10'dur. Bu iki uydu da 1966'da uzaya fırlatılmıştır.ABD'nin Apollo programı 1969 ve 1972 yılları arasında 6 başarılı inişle, günümüze kadar insanlı görevleri başaran tek uzay programıdır. Ay'ın doğrudan insanlar tarafından incelenmesine Apollo programının bitişiyle son verilmiştir. Ayın üzerinde görülebilen en büyük izlere, yani karanlık bölgelere deniz denir. Bu denizler çıplak gözle görülebilirler. Uzay gözlemcileri, teleskop vasıtasıyla aya mahsus 30.000 kadar özellik göstermişlerdir. Bunlar arasında; dağlar, kraterler, küçük daireler şeklinde hendekler ve ovalar bulunmaktadır. Gözlemciler ayrıca bu görülenleri içeren haritalar hazırlamışlardır. Buna ilaveten insanlı ve insansız uzay araçları aya inip, astronotlar burada, dünyadan görülemeyen birçok ince ayrıntıları incelemişlerdir.
İç yapısı
Ay, kabuk, manto ve çekirdek gibi jeokimyasal olarak ayrımlanabilen katmanlardan oluşur. Bu yapının yaklaşık 4,5 milyar yıl önce, Ay'ın oluşumundan hemen sonra magma okyanusunun kademeli olarak kristalleşmesiyle meydana geldiğine inanılmaktadır. Ay'ın dış yüzeyini eritmek için gerekli olan enerjinin Dünya ve Ay sistemini oluşturduğu öne sürülen dev çarpma ile elde edildiği düşünülmektedir. Bu magma okyanusunun kristalleşmesi sonucu mafik manto ve plajiyoklâz zengini kabuk ortaya çıkmış olabilir.Yörüngeden yapılan jeokimyasal haritalama aykabuğunun magma okyanusu varsayımı ile uyumlu bir şekilde oldukça anortositik bir yapıda olduğunu gösterir.Aykabuğu başlıca oksijen, silikon, magnezyum,demir,kalsiyum, ve aluminyum elementlerinden oluşmuştur. Jeofiziksel tekniklere dayanılarak aykabuğunun kalınlığının ortalama 50 km. civarında olduğu tahmin edilmektedir.Ay'ın mantosunda oluşan kısmi erime ay denizlerinde bulunan bazaltların yüzeye püskürmesine neden oldu. Bu bazaltların analizi mantonun olivin, ortopiroksen ve klinopiroksen minerallerinden oluştuğunu ve ay mantosunun dünya mantosundan demir açısından daha zengin olduğunu gösterir. Bazı ay bazaltlarında ilmenit minerali içinde karşılaşılan yüksek oranda titanyum içeriği mantonun bileşiminin oldukça yüksek oranda heterojen olduğunu gösterir. Ay yüzeyinden yaklaşık 1.000 km derinde, mantoda ay sarsıntıları olduğu bulunmuştur. Aylık periyotlarla oluşan bu sarsıntılar Ay'ın Dünya çevresinde dış merkezli yörüngede dönmesi nedeniyle oluşan gelgit streslerine bağlanmıştırAy 3.346,4 kg/m³'lik ortalama yoğunluğuyla,Güneş Sistemi'nin İo'dan sonra ikinci yoğun doğal uydusudur. Ancak bazı kanıtlar Ay çekirdeğinin yaklaşık 350 km.'lik yarıçapıyla oldukça küçük olduğuna işaret eder. Bu büyüklük Ay'ın yalnızca %20'sine denk gelir, halbuki birçok gökcisminde çekirdeğin oranı %50 civarındadır. Ay çekirdeğinin bileşimi tam olarak saptanamamıştır, ama az bir miktarda kükürk ve nikel alaşımlı metalik demirden oluştuğu sanılmaktadır. Ay'ın zamanla değişkenlik gösteren dönüşünün analizi çekirdeğin en azından kısmen erimiş olduğunu gösterir.
Atmosferi
Ay'ın atmosferi öyle incedir ki yok bile sayılabilir. Toplam atmosferik kütlesi 104 kg.'dır.Atmosferinin kaynaklarından biri aykabuğunda ve mantoda oluşan radyoaktivite sonucu ortaya çıkan radon gibi gazların salınımıdır. Diğer önemli bir kaynak ise mikrogöktaşları, güneş rüzgârı iyonları, elektronlar ve günışığının bombardımanı sonucu oluşan püskürtüm süreciyle gerçekleşir.Püskürtüm yoluyla salınan gazlar ya tekrar regolit içinde hapsolur, ya da güneş radyasyon basıncı veya iyonize olmuşlarsa güneş rüzgârının manyetik alanı nedeniyle uzaya kaçar. Dünya üzerinden yapılan spektroskopik yöntemlerle sodyum(Na) ve potasyum (K) gibi elementlerin varlığı tespit edilmiştir. radon–222 (222Rn) ve Polonyum-210 (210Po) gibi elementler ise Lunar Prospector 'un alfa parçacık spektrometresi ile tespit edilmiştirAy günü boyunca yüzey sıcaklığı ortalama 107 °C, ay gecesi boyunca da ortalama -153 °C civarındadır
Ay'ın TopoğrafyaAy'ın topoğrafyası özellikle yakın zamanda yapılan Clementine görevinin sağladığı, lazer altimetri ve stereo görüntü analizi yöntemleriyle elde edilen data sayesinde ölçülmüştür. En çok görünen topografik özellik öteki yüzde bulunan ve Ay'ın en alçak noktalarını barındıran Güney Kutbu - Aitken düzlüğüdür. En yüksek noktalar bu düzlüğün hemen kuzeydoğusunda bulunur. Buranın Güney Kutbu - Aitken düzlüğünün oluşumuna neden olan gökcismi çarpması sonucunda yer değiştirmiş kalın katmanlar nedeniyle oluştuğu önerilmiştir. Diğer büyük kraterler Mare Imbrium, Mare Serenitatis, Mare Crisium, Mare Smythii, ve Mare Orientale 'de de oldukça alçak noktalar ve çevrelerinde yüksek noktalar bulunur. Ay şeklinin dikkat çekici bir noktası da ortalama yüksekliklerin öteki yüzde, görünen yüze göre 1,9 km daha yüksek olmasıdır
Manyetik alanı
Ay'ın dış manyatik alanı bir ile yüz nanotesla arasındadır yani 30-60 mikrotesla büyüklüğündeki Dünya'nın manyetik alanından yüz kat daha küçüktür. Diğer önemli farklılıklar çekirdeğindeki jeodinamo tarafından üretilmiş bir dipolar manyetik alnı yoktur ve varolan manyetik alanların kaynağı tamamen aykabuğudur.Bir varsayıma göre aykabuğundaki manyetikleşmelerin Ay daha gençken ve çekirdeğinde bir jeodinamo bulunurken oluştuğudur. Ancak ay çekirdeğinin küçüklüğü bu varsayımın doğruluğu karşısında bir engel oluşturmaktadır. Alternatif varsayımlar arasında, Ay gibi havası olmayan gökcisimlerinde süreksiz manyetik alanlar büyük gök cisimlerinin çarpması bulunur. Bu varsayımı destekleyecek şekilde en geniş aykabuğu manyetikleşmelerinin dev kraterlerin tam karşısında Ay yüzeyinde gerçekleştiğinin farkına varılmasıdır. Böyle bir fenomenin çarpışma sonucu oluşan plazma bulutunun ortamda bir manyetik alan bulunurken serbest olarak yayılmasından kaynaklanabileceği önerilmiştir.
Oluşumu
Ay'ın oluşumunu açıklayan çeşitli varsayımlar önerilmiştir. Ay'ın Güneş Sistemi'nin oluşumundan 30-50 milyon yıl sonra, günümüzden 4,527 ± 0.010 milyar yıl önce oluştuğuna inanılmaktadır.Bölünme kuramı - Ay'ın oluşumu hakkında ilk düşünceler Ay'ın merkezkaç kuvvetler nedeniyle yerkabuğundan koparak ayrıldığı ve gerisinde Büyük Okyanus çukurunu bıraktığını önermiştir.Bu bölünme kavramı Dünya'nın başlangıç dönüsünün çok büyük olmasını gerektirir. Ayrıca bu bölünme sonucu oluşan yörünge Dünya'nın ekvator düzlemini izlemek durumunda olacaktı ama böyle değildir.Yakalama kuramı - Diğerleri Ay'ın başka bir yerde oluştuğunu ve Dünya'nın yörüngesine yakalanarak girdiğini düşünmüşlerdir.Ancak bu yakalamanın gerçekleşebilmesi için gerekli olan koşulların, örneğin enerjiyi sönümleyebilmek için Dünya'nın geniş bir atmosferinin olması gibi, oluşması mümkün değildi.Birlikte oluşum kuramı - Birlikte oluşum varsayımı Dünya ile Ay'ın gezegen öncesi buluttan aynı zamanda ve yerde birlikte oluştuklarını önerir. Bu varsayımı göre Ay, Dünya'nın oluştuğu maddelerin çevresindeki maddelerden oluştuğu düşünülür. Bazıları bu varsayımın Ay üzerinde metalik demirin azlığını açıklayamadığı için doğru olmadığını belirtmiştir.Bu varsayımların önemli bir açığı Dünya ve Ay sisteminin yüksek açısal momentumunu kolayca açıklayamamalarıdır.Dev çarpma kuramı - Günümüzde, Dünya ve Ay sisteminin oluşumunu dev çarpma kuramının açıkladığı bilim çevrelerince geniş kabul görmüştür. Bu varsayıma göre Dünya'nın oluşumundan önce, Mars büyüklüğünde bir gökcisminin çarparak Dünya yörüngesine Ay'ı oluşturacak kadar yeterli miktarda madde saçmış olmasıdır.Gezegenlerin, küçük ya da büyük parçaların birikmesi sonucu oluştuğuna inanıldığı için bunun gibi dev çarpma olaylarının bir çok gezegeni etkilediğine inanılmaktadır. Bu çarpmayı simüle eden bilgisayar modelleri hem Dünya ve Ay sisteminin yüksek açısal momentumu ve ay çekirdeğinin küçüklüğünü açıklayabilmektedir. Bu kuram ile ilgili cevabı bulunmamış sorular arasında Dünya öncesi kütle ile buna çarpan gökcisminin göreceli boyutları ile bunlardan çıkan maddenin ne kadarının Ay'ı oluşturduğudur.
Ay magma okyanusu
Hem dev çarpma olayı sırasında hem de bunu izleyen Dünya'nın yörüngesinde maddenin birikmesinde çok büyük miktarlarda enerji salındığı için Ay'ın önemli bir kısmının başlangıçta erimiş olduğu düşüncesi yaygındır. Ay'ın o sırada erimiş dış yüzeyine ay magma okyanusu adı verilir ve derinliğinin 500 km ile Ay'ın yarıçapı arasında değiştiği tahmin edilmektedir.Magma okyanusu soğudukça kısmen kristalleşti ve katmanlara ayrılarak jeokimyasal olarak ayrı olan aykabuğu ve manto oluştu. Manto olivin, klinopiroksen ve ortopiroksen minerallerinin çökelmesi sonucu meydana geldiği düşünülmektedir. Magma okyanusunun dörtte üçünün kristalleşmesi tamamlandıktan sonra düşük yoğunluğu nedeniyle anortit minerali çökelmiş ve yüzeye çıkıp aykabuğunu oluşturmuştur.Magma okyanusunun kristalleşen son sıvı bölümü aykabuğu ile manto arasında sıkışmıştır ve ısı üreten, birbiriyle uyumsuz elementleri kapsar. Bu jeokimyasal bileşiğe potasyum(K), soy toprak elementleri ve fosfor(P) simgelerinden oluşan kısaltma KREEP adı verilir ve görünen yüzde Oceanus Procellarum ile Mare Imbrium'un çoğunu kapsayan küçük jeolojik bölgede toplanmış gözükmektedir.
Ay'ın magma okyanusu sonrası jeolojik evrimi gökcisimlerinin çarpması ile oluşmuştur. Ay'ın jeolojik dönemleri Nectaris, Imbrium, Orientale gibi büyük kraterlerin oluşumuna neden olan çarpma olaylarına göre ayrılmıştır. Çarpma sonucu oluşan bu yapılar yukarı fırlayan maddenin oluşturduğu çoklu halkaları ile gözlemlenir. Bu halkaların çapı genellikle yüzlerce kilometreden binlerce kilometreye kadar uzanır. Her çoklu halka düzlüğünde bölgesel stratigrafik ufuğu oluşturan püskürtü katmanları ile bağlantılıdır. Yalnızca bir kaç çoklu halka düzlüğü kesin olarak tarihlendirildiyse de stratigrafik katmanlar sayesinde göreceli yaşların tespitinde faydalıdır. Sürekli olarak gökcisimlerinin çarpması sonucunda regolit oluşur.Ay yüzeyinin oluşumunu etkileyen diğer önemli bir jeolojik süreçi ay denizlerinin oluşumunun temelindeki volkanik etkinliktir. Procellarum KREEP katmanında ısı üreten elementlerin toplanması sonucunda altında kalan mantonun ısınıp sonunda kısmen eridiği düşünülmektedir. Eriyen magmanın bir kısmı yüzeye çıkarak püskürtüldü ve Ay'ın görünen yüzünde bulunan ay denizi bazaltlarını oluşturdu.Ay'ın bu jeolojik bölgesinde bulunan bazaltların çoğu 3,0 - 3,5 milyar yıl önce Imbrian döneminde püskürtüldü. Yine de en eski tarihlenmiş örnekler 4,2 milyar yıla uzanırken en yeni püskürtüler yalnızca 1,2 milyar yıl önce oluşmuştur.Ay yüzeyinin zamanla değişiklik gösterip göstermediği konusunda bazı anlaşmazlıklar bulunmaktadır. Bazı gözlemciler kraterlerin ortaya çıktığını ya da ortadan kaybolduğunu ya da diğer geçici fenomenlerin oluştuğunu iddia etti. Günümüzde bu iddiaların çoğunun yanılsama olduğu ve farklı ışık koşulları, zayıf astronomik gözlem, ya da yetersiz eski çizimler nedeniyle oluştuğu düşünülmektedir. Yine de gaz çıkması gibi fenomenlerin ara sıra oluştuğu ve bunların iddia edilen geçici ay fenomenlerine sebebiyet vermiş olabileceği bilinmektedir. Geçenlerde, yaklaşık bir milyon yıl önce gazın serbest kalması nedeniyle kabaca 3 km çaplı bir bölgenin yüzey şeklinin değişmiş olabileceği önerilmiştir.
Ay taşları
Aytaşları iki ana kategoride incelenir; ay denizlerinde ve ay dağlarında bulunan aytaşları. Ay dağlarında bulunan aytaşları üç takımdan oluşur: demir anortosit takım, magnezyum takımı, ve alkali takımı. Demir anortosit takımı taşlar hemen hemen tamamen anortit mineralden oluşmuştur ve ay magma okyanusu üzerinde yüzerek toplanan plajiyoklâzdan geldiğine inanılmaktadır. Radyometrik yöntemlerle demir anortositlerin yaklaşık 4,4 milyar yıl önce oluştuğu bulunmuştur.Magnezyum ve alkali takımı aytaşları asıl olarak mafik plütonik kayaçlardır. Tipi olarak rastlanan kayaçlar dunit, troktolit, gabbro, alkali anortosit ve nadiren de granittir. Demir anortosit takımı aytaşlarıyla karşılaştırıldıklarında bu takımın mafik minerallerinde görece daha yüksek Mg/Fe oranları bulunur. Genel olarak bu kayaçlar önceden olmuş dağlık alan aykabuğuna sonradan girmiştir ve yaklaşık 4,4-3,9 milyar yıl önce oluşmuşlardır. Bu aytaşlarında yüksek oranda KREEP bileşeni bulunur.Ay denizlerinde hemen hemen yalnızca bazalt bulunur. Dünya bazaltlarına benzese de çok daha fazla demir barındırırlar ve su bazlı değişim ürünleri barındırmazlar. Ayrıca çok miktarda titanyum da içerirler.Astronotlar yüzeydeki tozun kar gibi hissedildiğini ve yanık barut koktuğunu bildirmiştir.Toz asıl olarak Ay yüzeyine çarpan göktaşları nedeniyle oluşmuş olan silikon dioksit camından (SiO2) ibarettir. Aynı zamanda kalsiyum ve magnezyum da içerir.
Yörüngesi ve Dünya ile olan ilişkisi
Ay, sabit yıldızlara göre Dünya yörüngesinde her 27,3 günde bir tam tur atar. Ancak Dünya'da kendi yörüngesinde Güneş'in çevresinde döndüğü için AY'ın evrelerinin dönüşümü için biraz daha uzun bir zaman, 29,5 gün gerekir.Diğer gezegenlerin uydularının aksine Ay Dünya'nın ekvator düzlemi üzerinde değil, tutulum düzlemi yakınlarında yörüngededir. Gezegeninin boyutlarına göre Güneş Sistemi içinde en büyük doğal uydudur. (Charon cüce gezegen Plüton'dan daha büyüktür.)Dünya üzerinde görülen gelgit etkilerinin çoğu Ay'ın kütleçekim alanı nedeniyle oluşmaktadır, Güneş'in etkisi çok azdır. Gelgit etkileri nedeniyle Dünya ie Ay arasındaki ortalama uzaklık her yüzyılda 3,8 m artmaktadır.Açısal momentumun korunumu nedeniyle Ay'ın yarı büyük ekseninin artmasıyla birlikte Dünya'nın dönüşü yüzyılda 0,002 saniye kadar yavaşlamaktadır.Dünya ve Ay sistemi bazen gezegen-uydu sistemi olarak değil de çifte gezegen sistemi olarak değerlendirilir. Bunun nedeni Ay'ın çevresinde döndüğü gezegene göre oldukça büyük olan boyutlarıdır. Ay'ın çapı Dünya'nın dörtte biri, kütlesi de 1/81'idir. Ancak sistemin ortka kütle merkezi yeryüzünün 1.700 km. yani Dünya yarıçapının dörtte biri kadar altında olması nedeniyle bu görüş bazıları tarafından eleştirilmektedir. Ay yüzeyi Dünya'nın onda birinden azdır ve Dünya'nın kara alanının yaklaşık dörtte biri kadardır.1997'de asteroit 3753 Cruithne'nin Dünya ile bağlantılı olağandışı bir atnalı yörünge üzerinde olduğu bulundu. Ancak gökbilimciler bu asteroiti Dünya'nın ikinci doğal uydusu olarak kabul etmemektedir çünkü yörüngesi uzun dönemde kararlı değildir. Daha sonra Cruithne ile benzer yörüngede bulunan Dünya'ya yakın üç asteroit daha bulunmuştur: (54509) 2000 PH5, (85770) 1998 UP1 ve 2002 AA29
