Dünya  bir  gün ‘tepetaklak’ olur  mu…? (Can Earth,  one  day, turn upside down…?)

Duzahanibekov’un  gözlediği…

‘Dzhanibekov  etkisi’  bunu  yapabilir  mi ?

Vladimir Dzhanibekov, Sovyetlerin  Salyut-7   uzay  istasyonunun  ‘kurtarılmasında’  (tekrar  kullanılabilmesinde) da  görev  yapmış  bir  kozmonottu. (Uzayda  beş  ayrı  görevde  yer  aldı.)

1985’te, Salyut-7’de  görev  yaptığı  bir  gün, bir  ekipmanı  sökerken, kendisini  oldukça  şaşırtan (belki  de, bir an,  Arşimet  gibi  hissetmesine  sebep  olan…: ‘Gördüm…gördüm…’) bir şey  gözledi. (‘Gözlemek’  sözcüğü  ortada  dururken,  neden, ‘gözlemlemek’  diye  yeni  bir  sözcük  yarattık…anlayamıyorum ! Bozulan  ekonominin  yansımalarından  biri  olsa  gerek…)

Duzhanibekov  şunu  gözlemişti: Bir  ekipmandan  sökmekte  olduğu  bir  kelebek-somun (kulaklı  somun) yerinden  fırlayıp, (nispeten) ağırlıksız  ortamda  düz  bir  hat  üzerinde, dönerek  ilerlerken, bir  süre  sonra, 180  derece  ters  yöne  dönerek (takla  atarak) hareketini  ve  dönüşünü  sürdürmüştü…!  Daha  da  ilginci, somun   bu ‘akla  atma’  hareketini  periyodik  olarak  yapmaktaydı. Duzhanibekov’un  keşfi  buydu…!

Duzhanibekov,  bu  gözlemini  derhal  Yer  Kontrol  İstasyonuna  bildirdi…Sovyet  bilim  insanları  derhal,  bu  konuyu (bu  gözlemin  arkasında  yatan  fiziki  sebepleri)  araştırmaya  başladılar. Bu  gözlemi, on  yıl  süresince, hür  dünyadan  gizlediler…!

Duzhanibekov’un  gözlediği  bu  olayın çok  önemli  sonuçları  olabilirdi. Bu  fiziki  olay, uzay  araçlarının uzay  ortamında  kontrol edilmelerinde  çok  ciddi sorunlara  yol  açabilirdi. Nitekim, açtı da…!

ABD’nin  Dünya  yörüngesine  gönderdiği  ilk  araç  olan  Explorer-1’in  kontrulu, bu  etkiyle  ilişkili  sebeplerden  dolayı  kaybedildi !

*

Duzhanibekov’un  gözlediği  şey  şöyle  özetlenebilir: Bir  ekseni  etrafında (ki, cisminlerin  birden  fazla dönme  eksenleri  mevcuttur; bir  kürenin  dönme  ekseni  sonsuz sayıdadır…) dönmekte  olan  bir  ‘katı  cismin’,  bu  dönme  eksenini, ani  olarak, 180  derece  değiştirmesi;  bu  pozisyon  değiştirmenin  periyodik  olarak gerçekleşmesi.

Euler  (katı  cisim  mekaniği; hareket) denklemlerine  göre,  bu  yön  değiştirme  sonsuza  kadar  devam  eder. Ancak, her  pozisyon/yön  değiştirmeden  sonra  başlayan  yeni  hareket öncekinin  birebir  eşi  olamamakta,  her  ne  kadar  gözle  fark edilemese  de…

Fizikçiler, bu şaşırtıcı (ve  heyecan  verici)  olayın Newton’un ‘birinci  prensibi’ (F=m.a), enerjinin  ve  açısal momentumun  korunması , atalet  momenti  gibi, Hamilton  ve Lagranj prensipleriyle  ilişkili  olduğunu, bunlar üzerinden  açıklanabileceğini söylüyor.

Fizikçilere  göre, atalet  momenti  çok  küçük  mertebede  olabilirken, diğer  ikisi  birbirine  olduça  yakın. Fizikçiler, ayrıca, bu  olayda, Coriolis Kuvvetinin (Coriolis  Force)  ve  cismin  döndüğü  ortamdaki  havanın  da  (dıştan  moment / tork oluşturucu; aerodynamic  interaction) olarak, katkıda  bulunduğunu  söylüyor.

Bu  ‘garip hareket’  sadece  uzayda  gözlenmiyor. Yatay  pozisyondayken  havaya  (özellikle  de  maç  kazanıldıktan  sonra !)  fırlatılan  tenis  raketinde  de, yanlama  eksini  etrafında  takla  atarken,  uzunlama  ekseni  etrafında  da  dönme  hareketinin  başladığı  gözlenir. Buna,  ‘Tenis  Raketi  Teoremi ‘ (Thennis  Racket  Theorem’  adı  verilmiştir.

Benzer  araştırmalar  ünlü  fizikçi  Neils Bohr  zamanında  da  yapılmış. O  zamanki  deneyler ‘Tippe Top’  olarak  adlandırılmış.

Scanned at the American Institute of Physics, Emilio Segre Visual Archives.

Tippe Top  deneyi

(Kaynak: University of Lund on May 31 1951 Erik Gustafson, courtesy AIP Emilio Segre Visual Archives, Margrethe Bohr Collection)

Gelelim  bu  yazının  başlığına: Bu  olay,  bir  gün,  Dünyanın  da  başına  gelir mi; yeni  demlediğimiz  çay, özenle  ütülenmiş masa  örtüsünün  üzerine  devrilir  mi ?

Dünyanın  manyetik  eksenini  sürekli  hareket  halinde  olduğu, manyetik  kutupların yüzbinlerce  yıllık  süreçlerle  olsa  da, yön  değiştirebildiği,  uzun  zamandır   bilinmekte.  Sonuncusunu  da, 780,000  yıl  (13  Haziran  günü !) kadar önce  meydana  gelmiş  olduğu  hesaplanmakta.)

Benzer  kutup  değişimi  Dünyanın  coğrafi  kutuplarının  başına  da  gelebilir  mi ? (Kooperatif  inşaatına  Kuzey  Yarıkürede  başlarken,  kendini  bir anda  Güney  Yarıkürede  bulmak !)

Bilim  insanları,  Dünyanın  (atalet  momenti  açısından)  nisbeten  düzgün  bir  küre olması  sebebiyle,  böyle  bir  kütlesel-kutup  değiştirmenin pek  olası  görünmediğini  söylüyor. (Bu  sebeple, uyurken, bazanın  kenarına  tutunmaya  çalışmak  gereksiz !)

Bu  yazı,  umarız, evden çalışmak  durumunda  olan, fizik  severler (hatta,  fiziğe  mesafeli  olanlar)  için ilginç  bir  konu  oluşturur.

Daha  ayrıntılı  bilgi  almak  isteyenler  aşağıda  belirtilen  kaynaklara  başvurabilir.

 

Yararlanılan  Kaynaklar:

https://en.wikipedia.org/wiki/Vladimir_Dzhanibekov

https://mathoverflow.net/questions/81960/the-dzhanibekov-effect-an-exercise-in-mechanics-or-fiction-explain-mathemat

http://www.youtube.com/watch?v=dL6Pt1O_gSE