Kuzey veya Güney Kutup bölgelerinde çekilmiş olan yeşilli kırmızılı ışıkların gökyüzünü süslediği fotoğraflardan muhakkak görmüşsünüzdür. Bu büyüleyici manzarayı sunan doğal ışımalara kutup ışıkları veya aurora denmektedir. Kuzey Kutup bölgesinde kuzey ışıkları (aurora borealis) Güney Kutup bölgesinde güney ışıkları (aurora australis) olarak adlandırılırlar3. Bu doğal ışımanın temel kaynağı Güneş rüzgarları ile Dünya’nın manyetik alanının etkileşmesidir. Bu olayı incelemeye önce Güneş’ten başlayalım.

Güneş’ten bize sadece ısı enerjisi ve ışık gelmez. Güneş’in yüzeyinden her yöne doğru salınan, genellikle elektronlar ve protonlardan oluşan bir parçacık akısı söz konusudur. Güneş’in taç katmanından bu şekilde uzaya sürekli olarak madde salınmasına Güneş rüzgarları denir. Bu Güneş rüzgarları ile uzaya çok miktarda yüklü parçacık ve x-ışın fotonu yayılır. Öyle ki Dünya yakınında 1 cm3 hacimden yaklaşık 10 proton ve elektron ortalama 400 km/s hızla geçmektedir1.
Dünya’nın dış uzaydan gelebilecek olan bu tür tehlikeli radyasyon ve parçacıklara karşı korunmasını sağlayan iki kalkanı vardır. Bunlardan ilki olan atmosfer tabakası, x-ışın ve morötesi radyasyonu bloke ederek deniz seviyesine ulaşmasını engeller. İkinci koruyucu tabaka olan manyetosfer ise Güneş’ten gelen yüklü parçacıkların dünyaya ulaşmasını engeller. O zaman bu iki bilgiyi birleştirelim2.
Güneş’in atmosferinin taç katmanında büyük bir parlama olduğu zaman Güneş rüzgarlarının şiddeti artış gösterir ve birçok yüklü parçacık Dünya’ya doğru hızla hareket eder1. X-ışınlarını olaydan 8 dakika sonra (ışık hızıyla hareket ettikleri için) görmemize rağmen yüksek enerjili parçacıklar hızlarına bağlı olarak Dünya’ya 2 günde ulaşırlar ve Dünya’nın manyetik alanını sıkıştırarak kutup akım halkalarına büyük miktarda enerji bırakırlar2. Bu enerji üst atmosferdeki havanın iyonlaşmasına sebep olur. Elektronlarla iyonize olmuş havanın atom ve moleküllerinin birleşmesi kutup ışıklarının oluşmasını sağlar1. Güneş rüzgarlarının çok güçlü olduğu zamanlarda kutup ışıkları çok daha aktif olur5. Eğer Dünya’nın koruyucu bu iki katmanı olmasaydı kutup ışıklarının zaten oluşmayacağı gibi dış uzaydan gelen yüksek enerjili ışınımlar ve parçacıklar, canlı yaşamı için öldürücü düzeyde olurdu.

Güneş sisteminde manyetik alanı olan tüm gezegenler Güneş rüzgarlarından etkilenmektedir ve atmosfer tabakası bulunan gezegenlerde kutup ışıkları gözlemlenir2,3. Uranüs, Satürn ve Jüpiter’de kutup ışıkları gözlemlenirken Mars ve Venüs’ün küresel manyetosferi olmadığı için kutup ışıkları gözlemlenmez. Merkür’ün ise neredeyse hiç atmosferi olmadığı için gezegene ulaşan yüklü parçacıkların etkileşeceği gaz molekülleri yoktur. Bu nedenle Merkür’de de kutup ışıkları gözlemlenmez4.
Kutup ışıkları genellikle yeşil renkte görünmesine karşın farklı renklerde de olabilirler. Elektronlar atmosfere girdiğinde oksijen, nitrojen gibi farklı gaz molekülleriyle karşılaşırlar ve hangi molekülün uyarıldığı kutup ışıklarının rengini belirler. Bunun yanı sıra renk, elektronun ne kadar hızlı hareket ettiğine ve çarpışma esnasında ne kadar enerji taşıdığına da bağlıdır. Yüksek enerjili elektronlar oksijenin yeşil ışık (kutup ışıklarının en sık görülen rengi) yaymasına neden olurken, düşük enerjili elektronlar kırmızı ışığın açığa çıkmasına neden olur. Azot moleküllerinin uyartılması sonucunda genellikle mavi bir ışık açığa çıkar. Bu renklerin karışımı da mor, pembe gibi renklerin oluşmasını sağlar4.


Kaynaklar:
- Arslan Z. vd. (2012), Astronomi ve Uzay Bilimleri, Kriter Yayınları
- Ökten A. (2010), Dünya’nın Hayat ve Enerji Kaynağı Güneşimiz
- NASA (2021), What Is An Aurora, Alınma Tarihi: 20/06/2022 https://spaceplace.nasa.gov/aurora/en/
- NASA (2003), Aurora, Alınma Tarihi: 20/06/2022 https://pwg.gsfc.nasa.gov/polar/EPO/auroral_poster/aurora_all.pdf
- Boudreau D., McDaniel M., Filizi E., Turgeon A., (2022), Aurora, Alınma Tarihi: 20/06/2022 https://education.nationalgeographic.org/resource/aurora
Görsel Kaynaklar:
- Boureau, D., McDaniel M., Sprout, E., Turgeon, A., (2022), Aurora, Alınma Tarihi: 20/06/2022 https://education.nationalgeographic.org/resource/aurora
- Boureau, D., McDaniel M., Sprout, E., Turgeon, A., (2022), Aurora, Alınma Tarihi: 20/06/2022 https://education.nationalgeographic.org/resource/aurora
- [A-B]: NASA (2017), Aurora Image Gallery, Alınma Tarihi: 20/06/2022 https://www.nasa.gov/mission_pages/sunearth/aurora-image-gallery/index.html
Denetleyen: Beril GÜREL