Hulusi GÜLSEÇEN

Yorumlar

Transkript

Hulusi GÜLSEÇEN
ASTRONOMİNİN DİĞER TEMEL BİLİMLERLE İLİŞKİSİ
Hulusi GÜLSEÇEN
İstanbul Üniversitesi Fen Fakültesi, Astronomi ve Uzay Bilimleri Bölümü, İSTANBUL
ÖZET: Astronomiye evrendeki cisimlerin incelenmesi gözüyle bakarsak, onu hemen fizik ve kimya gibi temel bilimlerle
ilişkilendirebiliriz. Yeryüzünde yapılması mümkün olmayan fizik ve kimya deneyleri için gök cisimleri mükemmel
laboratuarlardır. Eğer astronomiyi, uzay teknolojisi açısından ele alırsak, yer yörüngesindeki uzay istasyonları ve oralarda
yapılan deneyler yine fizik, kimya, biyoloji gibi disiplinlere büyük faydalar sağlamaktadır. Bu bildiride, ilk ve orta öğretimde
fen derslerine, astronominin katkıları, astronomi yardımıyla, kavranılması zor bazı fizik yasalarının öğrencilere model ve
görsel malzeme ile anlatılması amaçlanmaktadır. Örneğin yerçekimi, mevsimlerin oluşumu gibi fiziksel olaylar formüller
yerine görerek, modeller yapılarak anlatıldığında daha iyi anlaşılmaktadır. Öğrencinin astronomiye olan ilgisi arttıkça, temel
bilimleri sorgulamakta, kendisine öğretilenlerin yanında, kendisinin de öğrenmek istediği konuları araştırmaya
yönlendirmektedir.
1. GİRİŞ
Yaklaşık 15 milyar yıl önce oluşan evrenin evrimine kısaca bakacak olursak, şunları
görmekteyiz: 15 milyar yıl önceki Büyük Patlamadan (Big Bang) hemen sonra fiziksel evrim
diyebileceğimiz süreçte temel tanecikler (proton, elektron, nötron ve atomaltı parçacıklar) ve ilk
atomlar (hidrojen ve helyum) oluşmuştur. Bu yapılar fizik biliminin temel malzemelerini
oluşturmaktadır. Bu fiziksel evrimden hemen sonra yıldızların oluşumu ile evrenin kimyasal evrimi
başlamıştır. Bu aşamada ağır elementler ve periyodik cetvelin diğer elementleri oluşmuştur. Çünkü
hidrojen ve helyum dışındaki diğer elementler yıldızlarda enerji üretimi ve yıldız ölümleri esnasında
oluşmaktadır. Böylece kimya biliminin temel malzemeleri de evrendeki yerini almıştır.
Samanyolu gökadamız ise yaklaşık 12 milyar yıl önce, ikinci veya üçüncü kuşak yıldızı olan
Güneş’imiz de yaklaşık 5 milyar yıl önce Samonyolu’ndaki yüzlerce milyar yıldızdan biri olarak
evrendeki yerini almıştır.
Dünyamız ise 4.5 milyar yıl önce Güneş Sistemi'nin bir üyesi olarak oluşmaya başlamış,
geçirdiği jeolojik evrim sonucunda bugünkü halini almıştır. 2 milyar yıl önce tek hücreli, 600 milyon
yıl önce ise çok hücreli yaşamın başlamasıyla, yeryüzünde biyolojik evrim başlamıştır.
Astronomiye bu evrimler zinciri açısından bakarsak, astronomi; fizik, kimya, jeoloji, biyoloji ve
bir bilim dili olan matematik ve geometri gibi disiplinleri bünyesinde toplayan bir “bilimsel disiplinler
topluluğu"dur. Bu nedenle fen bilimlerini astronomiden ayrı düşünmek mümkün değildir.
Evrenin evrim sürecine baktığımızda doğanın yasalarının evrenin her yerinde aynı olduğunu
görürüz. Bu nedenle yeryüzündeki ve gökyüzündeki olayları aynı yöntemlerle inceliyor ve
öğreniyoruz.
Fen bilimlerinin doğuşunda ve gelişmesinde deney ve gözlem çok önemlidir. Doğa yasalarını
deney ve gözlemlerle inceler ve sonuçları matematiksel olarak formüle ederiz. Leonardo da Vinci’nin
(1452-1519) şu sözleri deney ve gözlemin önemini açıkça ortaya koymaktadır: “Bilimsel bir sorunu
incelemek için önce bir dizi deney düzenlerim. Sonra yapacağım deneyin niçin şöyle değil de böyle
yapılması gerektiğini nedenleri ile açıklarım. Doğa yasalarının incelenmesinde izlenmesi gereken yol
budur. Böylece genel kurallara ulaşabilir ve matematiksel olarak formüle edebiliriz. Bu genel kurallar,
doğanın bir üst düzeyde araştırılmasına olanak verir ve bu yöntem bizi elde edilemeyecek sonuçları
bekleme aldatmacasından korur.”
Uzay mükemmel bir laboratuardır. Yer üzerinde elde edemediğimiz sıcaklık, basınç, yoğunluk,
kütle, hacim, manyetik alan, bir olayın oluşum süresi gibi fiziksel öğeleri bu laboratuarlarda
bulabilmekte ve sınırsız bir özgürlük ile deney ve gözlem yapabilmekteyiz. Yeryüzündeki
laboratuarlarda elde edeceğimiz sıcaklık 20.000 0C’den fazla olamaz, çünkü bu sıcaklığa
dayanabilecek bir deney kabı yapmak imkânsızdır. Halbuki uzayda yıldızlardaki sıcaklıklar
milyonlarca dereceye varmaktadır. Yıldızlar incelenerek bu yüksek sıcaklıklarda maddenin
davranışları rahatlıkla incelenebilmektedir. Aynı şekilde bir vakum ortamda ışığın ya da özel bir
parçacığın davranışlarını incelemek isteyelim. Yeryüzünde elde edebileceğimiz en iyi vakum ortamda
bile bir santimetreküpte onbinlerce parçacık bulunurken, uzay ortamında bu oran bire kadar
düşmektedir.
Bu olanakları bugünün ileri teknolojisi ve bilgisayar aracılığı ile sanal ya da basit deneyler
biçiminde sınıflara ve laboratuarlara ders aracı olarak taşımak çok kolaylaşmıştır. Böylece astronomi,
hemen tüm fen bilimleri için bir eğitim aracı olarak kullanılabilmektedir.
Burada bazı örnekler verebiliriz: Ay’ın Dünya’nın etrafında döndüğü, Ay’ın evrelerinin nasıl
oluştuğu bir maket yardımı ya da bilgisayar animasyonları ile öğrencilere gösterilebilir. Hatta bir
haftalık süre ile Ay’ın gökyüzündeki yerinin yıldızlara göre nasıl değiştiği gözlenerek, Ay’ın
Dünya'nın etrafında döndüğü ispatlanmış olur. Böylece öğrenciler görerek dairesel hareket, zaman, hız
gibi kavramları daha rahat anlayabilirler. Aynı şekilde mevsimlerin oluşması, gece ve gündüz
sürelerindeki değişimler de maket ve bilgisayar animasyonları ile öğretilebilir.
Başka bir örnek de, fiziğin içinde önemli bir yer tutan ışığın doğası, atomların yapısı, optik gibi
konulardır. Bu konular astronominin bir dalı olan astrofiziğin temellerini oluşturur. Örneğin, ısıtılmış
bir gazın ışığının, ya da bir gaz bulutundan geçirilen ışığın bir prizma yardımı ile tayfı elde
edildiğinde, bu tayfta gazın yapısına ait çizgiler elde edilir. Her elementin farklı fiziksel şartlar altında
verdiği çizgiler farklıdır. Laboratuarlarda elementlere ait elde edilen bu tayf çizgileri, yıldızlardan
gelen ışığın tayfıyla karşılaştırılarak, yıldızların fiziksel özellikleri ve kimyasal yapıları incelenebilir.
Yıldızların atmosferlerinde hangi elementten ne kadar bulunduğunun yanısıra, yıldızların sıcaklıkları,
radyal hızları, dönme hızları, manyetik alanları, mutlak parlaklıkları gibi bilgilere de ulaşılabilir.
Gök cisimlerinin atmosferlerinin kimyasal kompozisyonu, astronomik evrim açısından son
derece önemli olduğundan “astrokimya” isimli bilim dalı hızla gelişmektedir. Ayrıca yaşamın
yeryüzünde başlaması ve evrimi ile ilgili araştırmalar, yıldızlararası gaz ve toz bulutlarında yaşama ait
bazı moleküllerin aranması da “biyoastronomi” isimli bir bilim dalını doğurmuştur.
2. SONUÇ
Fen eğitimi içinde astronomi eğitim ve öğretiminin çok önemli bir yeri vardır.
Astronomi, öğrenenin ufkunu genişlettiği için bilgiler ezber düzeyinden kavrama düzeyine
çıkar. Bu durum öğretenin de görevini kolaylaştırmaktadır. Sevilerek kavranılan bir konuyu
öğretmek çok daha kolaydır. Ayrıca fizik, kimya, biyoloji, coğrafya, jeoloji gibi derslere olan
ilgiyi arttırmak için astronomi bir araç olarak kullanılabilir. Astronomik olaylar sayesinde
bilimsel kavramlar daha kolay anlaşılabilir.
KAYNAKLAR
Özel, M.E. (2001). Yerötesi Yaşamı Arama. Astronomi ve Uzay Bilimlerinde Yeni Gelişmeler, İ.Ü.
Gözlemevi Araştırma ve Uygulama Merkezi Sempozyum Serisi III, 2 Şubat 2001, İstanbul.
Aslan, Z., Aydın, C., Demircan, O., Kırbıyık, H., Derman, E. (1996). Orta Öğretim Kurumları İçin
Astronomi ve Uzay Bilimleri Ders Kitabı. Tekışık Yayıncılık - Ankara.
Koçer D., Gülseçen S. (2001). Sekiz Yıllık Temel Eğitimde Astronomi Eğitim ve Öğretiminin Yeri.
Sekiz Yıllık Eğitimde Fen ve Matematik Öğretimi Sempozyumu (1998). Kültür Koleji
Yayınları-1, sf. 57-70.