Ay, Dünya'nın tek doğal uydusudur ve Güneş Sistemi içinde beşinci büyük doğal uydudur. Dünya ile Ay arasında ortalama merkezden merkeze uzaklık 384.403 km., yani Dünya'nın çapının yaklaşık otuz katı kadardır. Ay'ın çapı 3.474 km.'dir,[1] bu da Dünya çapının dörtte birinden biraz fazladır. Dolayısıyla Ay'ın hacmi Dünya'nın hacminin %2'sidir. Kütlesi Dünya kütlesinden 81,3 kat daha düşüktür. 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.
Ay, insanların üzerine iniş yaparak yürüdükleri tek gökcismidir. Yerçekiminden kurtulup uzaya çıkan ve 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.[1] 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.
Ay'ın iki yüzü [değiştir]
Ay, Dünya'nın yörüngesinde eşzamanlı olarak dönmektedir, yani her zaman aynı yüzü Dünya'ya dönüktür. Ay'ın oluşumunun başlarında dönüşü yavaşladı ve Dünya'nın kütlesi nedeniyle oluşan gelgit deformasyonlarına bağlı sürtünme etkilerinin sonucu olarak günümüzdeki konumunda kitlendi.[2]
Çok uzun zaman önceleri Ay daha hızlı dönerken, gelgit tümseği Dünya-Ay hattının önünde dönüyordu çünkü gelgit tümsekleri yeteri kadar hızlı olarak Dünya ile aynı hatta gelemiyordu. [3] Bu hattın dışına çıkan tümsek nedeniyle oluşan tork Ay'ın dönüşünü yavaşlattı. Ay'ın dönüşü yörünge hızına denk gelecek kadar yavaşladığında gelgit tümseği Dünya'nın tam karşısına geldi ve bu nedenle tork ortadan kayboldu. İşte bu nedenden ötürü Ay, Dünya yörüngesinde dündüğü hızla kendi çevresinde de döner ve Dünya'dan her zaman Ay'ın aynı yüzü görünür.
Ay'ın göründüğü açının küçük değişimleri (Ay sallantısı) nedeniyle Ay yüzeyinin %59'u görünür.[1]
Çıplak gözle rahatlıkla görünebilen Ay yüzeyinde bulunan karanlık ay düzlüklerine ay denizi (Latince: maria (çoğul), mare (tekil)) denir çünkü antik dönem gökbilimcileri bunların suyla dolu olduklarını zannediyordu. Günümüzde bunların katılaşmış [bazalt]] olduğu bilinmektedir. Bazaltı oluşturan lav, ay yüzüne göktaşları ve kuyrukluyıldızların çarpması sonucu oluşan krater düzlüklerini doldurmuş ve katılaşarak bu bazaltı oluşturmuştur (Oceanus Procellarum krater düzlüğü değildir ve bu kurala önemli bir istisna oluşturur.) Ay denizleri hemen hemen yalnızca Ay'ın görünen yüzünde bulunur. Ay'ın öteki yüzünün yalnızca %2'sinde bir kaç dağılmış küçük düzlük bulunur.[4] Ayın görünen yüzündeyse bu oran %31'dir.[1] Bu farklılığın en akla yatkın açıklaması, Lunar Prospector uzay sondasının gamma ışını spektrometresi ile elde edilen jeokimysal haritalarda gösterildiği üzere Ay'ın görünen yüzünde ısı üreten elementlerin daha yüksek konsantrasyonda bulunmasıdır.[5][6] Kalkan tipi yanardağlar ve kubbemsidağlar görünen yüz üzerindeki Ay denizlerinde rastlanan özelliklerdir.[7]
Ay yüzeyinde görünen açık renkli bölgelere ay dağları (Latince: terrae (çoğul), terra (tekil)) denir çünkü ay denizlerinden daha yüksektirler. Ay'ın görünen yüzünde, içleri bazalt ile dolu olan kraterlerin çevresinde birçok dağ sırasına rastlanır. Bunların kraterlerin çevrelerinde oluşan yükseltilerin kalıntıları olduğu düşünülmektedir.[8] Dünya'da karşılaşılan oluşumun aksine, başlıca ay dağlarının hiçbirinin tektonik etkinlikler sonucu oluşmadığına inanılmaktadır.[9]
1994 yılında gerçekleştirilen Clementine görevinden alınan görsellerde Ay'ın kuzey kutbunda bulunan 73 km genişliğindeki Peary kraterinin çevresindeki dört dağlık bölgenin tüm ay günü boyunca günışığı aldığı görülmüştür. Günışığının sürekli aydınlatığı bu bölgeler, Ay'ın tutulum düzlemine olan oldukça küçük eksenel eğikliği nedeniyle mümkündür. Güney kutbunda benzer bölgelere rastlanmamıştır, ancak Shackleton krateri ay gününün %80'i boyunca günışığı altındadır. Ay'ın küçük eksenel eğikliğinin bir başka sonucu da kutup bölgesinde kraterlerin dibinde sürekli gölgede kalan bölgeler olmasıdır.[10]
Kraterler
Ay'ın öteki yüzünde Daedalus krateri.
Ay'ın yüzeyinde gökcisimlerinin çarpması sonucu oluşan bir çok krater bulunur.[11] Çapı 1 km.'den büyük yaklaşık yarım milyon krater Ay yüzeyine göktaşlarının ve kuyrukluyıldızların çarpması sonucu oluşmuştur. Kraterler hemen hemen sabit bir oranla oluştuğu için birim alanda bulunan krater sayısı yüzeyin yaşını tahmin etmek için kullanılabilir. Atmosferin, hava olaylarının ve yakın geçmişte jeolojik etkinliklerin olmaması sayesinde bu kraterler, Dünya'dakilerin aksine oldukça iyi korunmuştur.
Ay yüzeyinini ve Güneş Sistemi'nin bilinen en büyük krateri Güney Kutbu - Aitken düzlüğüdür. Bu çarpma havzası Ay'ın öteki yüzünde Güney Kutbu ile ekvator arasında yer alır; 2240 km. çapında ve 13 km. derinliğindedir. [12] Ay'ın görünen yüzünde başlıca kraterler Mare Imbrium, Mare Serenitatis, Mare Crisium, ve Mare Nectaris'tir.
Aykabuğunun üzerinde regolit adı verilen taş ve tozdan oluşan bir tabaka bulunur. Yüzeye çarpan gökcisimleri nedeniyle oluşan regolit eski yüzeylerde yeni yüzeylere nazaran daha kalındır. Özel olarak regolitin kalınlığının denizlerde 3-5 m arasında, dağlarda da 10-20 metre arasında değiştiği tahmin edilmektedir.[13] Çok ince toz hâlinde bulunan regolit tabakasının altında onlarca kilometre kalınlığında oldukça parçalanmış kayalardan oluşan megaregolit tabakası bulunur.[14]
Ay yüzeyine sürekli çarpan göktaşları ve kuyrukluyıldızlar nedeniyle küçük miktarlarda su büyük olasılıkla yüzeye eklenmiştir. Bu durumda günışığı suyu elementlerine yani hidrojen ve oksijen ayıracak, bunlar da Ay'ın zayıf kütleçekimi nedeniyle zamanla yüzeyden kaçacaktır. Ancak Ay'ın dönme ekseninin tutulum düzlemine yalnızca 1.5° gibi çok küçük bir eğiklik yapması nedeniyle kutuplar yakınında bulunan bazı derin kraterler hiçbir zaman doğrudan günışığı almadığından ve sürekli gölgede kaldığından buraya düşen su molekülleri uzun zaman süreleri boyunca kararlılığını koruyacaktır.
Clementine görevi güney kutbunda gölgede kalmış böyle kraterleri haritalandırdı,[15] ve bilgisayar simülasyonları yaklaşık 14.000 km² kadar bir bölgenin sürekli gölgede kaldığını göstermektedir.[10] Clementine görevinin bistatik radar deneyi küçük donmuş su ceplerine işaret eder ve Lunar Prospector görevinden gelen bilgiler kutup bölgeleri yakınlarında regolitin üst bölümlerinde aşırı derecede yüksek hidrojen konsantrasyonlarını gösterir.[16] Toplam su buzu miktarının bir kilomete küp olduğu tahmin edilmektedir.
Su buzu kazılarak toplanabilir ve nükleer jeneratörler ya da güneş panelleriyle donatılmış elektrik santralleri tarafından hidrojen ve oksijene ayrılabilir. Ay üzerinde kullanılabilecek miktarda su bulunması, Ay'ı yaşanılabilir kılmak için önemlidir çünkü Dünya'dan su taşımak mümkün olamayacak kadar pahalı olacaktır. Ancak son zamanlarda Arecibo gezegen radarı ile yapılan gözlemler, Clementine radarının su buzu bulunduğuna dair işaret ettiği bilgilerin aslında görece yeni kraterlerin oluşumunda fırlayan kayaların sonucu olabileceğini göstermiştir.[17] Ay üzerinde ne kadar su bulunduğu sorusunun cevabı henüz verilememiştir.
Fiziksel özellikleri [değiştir]
Ay yüzeyinde radyal kütleçekimsel anomali.
Lunar Prospector 'ün elektron reflektometre deneyinden elde edilen Ay'ın yüzeyinde toplam manyetik alan kuvveti.
1
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.[18] Aykabuğu başlıca oksijen, silikon, magnezyum, demir, kalsiyum, ve aluminyum elementlerinden oluşmuştur. Jeofiziksel tekniklere dayanılarak aykabuğunun kalınlığının ortalama 50 km. civarında olduğu tahmin edilmektedir.[19]
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 bağlanmıştır.[19]
Ay 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.[19] 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 kükürt ve nikel alaşımlı metalik demirden oluştuğu sanılmaktadır. Ay'ın zamanla değişkenlik gösteren dönüşünün analizi çekirdeğin en azından kısmen erimiş olduğunu gösterir.[20]
Ay'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.[19]
Kütleçekim alanı [değiştir]
Ay'ın kütleçekim alanı, yörüngedeki uzay araçlarının yaydığı radyo dalgalarının izlenmesi sonucu belirlenmiştir. Kullanılan prensip Doppler Etkisi'ne bağlıdır. Uzay aracının bakış açısı yönündeki ivmesi radyo dalgalarının yönünü azar azar değiştirerek ve uzay aracından Dünya üzerindeki sabit bir noktaya olan uzaklığı kullanarak belirlenir. Ancak Ay'ın eşzamanlı dönmesi nedeniyle, uzay aracı öte taraftayken izlenemediğinden ötürü, öteki tarafın kütleçekimi alanı çok iyi belirlenememiştir.[21]
