Earth at Night (NASA): uydulardan gece Dünya'sı, Black Marble ve kitabın özeti

Earth at Night: Our Planet in Brilliant Darkness (Geceleyin Dünya: Parlak Karanlıkta Gezegenimiz), NASA'nın 2019'da yayımladığı, gece Dünya'sını uydulardan ve Uluslararası Uzay İstasyonu'ndan (ISS) çekilmiş görüntülerle anlatan bir fotoğraf ve bilim kitabıdır. Kitap tek bir yazarın değil, NASA'nın Bilim Destek Ofisi'nden bir ekibin ürünüdür. Önsözü NASA Bilim Görevleri Müdürlüğü'nün yöneticisi Thomas H. Zurbuchen, girişi Yer Bilimleri Bölümü'nün eski direktörü Michael H. Freilich, kapanış yazısını da NASA'nın baş bilim insanı James L. Green yazmıştır. NASA'nın e-kitap sayfasından PDF, EPUB ve MOBI biçimlerinde ücretsiz indirilebilir.

Kitap ne anlatıyor?

Kitabın çıkış noktası basit bir gözlemdir: gece Dünya'sı zifiri karanlık, özelliksiz ya da durağan değildir. Ay ve yıldızlar yüzeyi aydınlatır; yanardağ patlamaları, kutup ışıkları, şimşekler ve atmosfere giren meteorlar kendi ışıklarını üretir. Bilindiği kadarıyla yalnızca Dünya'ya özgü olan şey ise insan etkinliğinin yaydığı ışıktır: şehirler, yollar, limanlar, petrol ve gaz sahalarındaki alevler, gece çalışan balıkçı tekneleri. Kitap bu ışıkların uzaydan nasıl ölçüldüğünü ve bilim insanlarının bu ölçümlerden neler öğrendiğini anlatır.

Yapısı bir fotoğraf albümüne benzer. Kısa açıklayıcı bölümlerin ardından her biri bir yere ve bir olaya ayrılmış görüntü sayfaları gelir. Sayfanın bir yanında uydu ya da ISS görüntüsü, öbür yanında birkaç paragraflık açıklama vardır. Girişteki bilgiye göre metinlerin büyük kısmı NASA'nın Earth Observatory sitesinin ekibince yıllar içinde hazırlanmış açıklamalardan derlenmiştir. Görüntüler NASA fonuyla üretildiği için kamu malıdır ve serbestçe kullanılabilir.

Kitabın özeti

Bu bölüm kitabın sonunu da anlatır. Earth at Night bir bilim kitabı olduğu için özeti bölüm bölüm ana fikirlerle veriyoruz.

• Giriş, Mavi Bilye'den Kara Bilye'ye: Kitap, Apollo 17 ekibinin 7 Aralık 1972'de çektiği ünlü "Mavi Bilye" fotoğrafıyla açılır. Gündüz Dünya'yı mavi gösteren şey yüzeyinin yaklaşık yüzde 70'ini kaplayan okyanuslardır. Gece ise gezegen ışıklarla bezenmiş bir "Kara Bilye"ye (Black Marble) dönüşür.
• Görme ve uzaktan algılama: Işığın ne olduğunu, cisimlerin ışığı nasıl yaydığını ya da yansıttığını ve uyduların bir nesneye dokunmadan onu nasıl ölçtüğünü anlatır.
• Yörüngedeki araçlar: Gece görüntülerinin tarihini askerî hava tahmin uydularından bugünkü bilim uydularına kadar izler. ISS'teki astronotların fotoğraflarının uydulara göre artısını ve eksisini tartışır. İki fotoğraf çifti, Kahire'nin 2003 ve 2014 ile New York'un 2003 ve 2017 görüntüleri, istasyondaki kameraların zamanla nasıl geliştiğini gösterir.
• Doğanın ışık gösterileri: Orman yangınları, Kīlauea, Etna ve Tongariro gibi yanardağlar, ay ışığı ve suyun üzerindeki ay parıltısı, bulutlar, şimşekler ve ISS'ten yakalanan "sprite" adlı kısa ömürlü üst atmosfer boşalmaları, kar ve buz, kutup ışıkları ve hava ışıması (airglow).
• İnsanın ışıkları: Kitaba göre gece ışıkları genellikle nüfusun iyi bir göstergesidir: daha çok insan, daha çok ışık demektir. Ama Kore Yarımadası gibi örnekler ekonomik farkları da ortaya koyar. Bölümde ele alınan konular şunlardır: Şehirlerin yapısı (Phoenix'in ızgara sokakları, Nil vadisi, Paris), hızlı büyüme (Şanghay, Hindistan), "Dünya'nın en parlak noktası" diye anılan Las Vegas, kasırgaların ardından gelen elektrik kesintileri, Suriye'deki savaşın ışıklara etkisi, Nijerya'daki ve Meksika Körfezi'ndeki gaz alevleri, açık denizdeki balıkçı tekneleri, bayram ve tatil ışıkları.
• Kapanış: James Green, önümüzdeki 50 yılda gece Dünya'sının büyük olasılıkla daha da parlayacağını yazar. Yine de karanlığın değerinin bilindiği ve gökyüzüne, gezegenlere ve yıldızlara bakmayı sürdürebileceğimiz yerlerin kalmasını umduğunu söyler. Dört ek bölüm, NASA'nın Black Marble veri ürünlerini, bulutsuz küresel gece görüntüsünün nasıl yapıldığını ve kullanılan algılayıcıların teknik ayrıntılarını açıklar.

Kitabın arkasındaki ekip ve dönem

Earth at Night, NASA'nın Bilim Destek Ofisi'nde çalışan bir yayın ekibi tarafından hazırlanmış ve bilimsel içeriği aralarında Miguel O. Román, Jack A. Kaye ve Eleanor C. Stokes'un da bulunduğu bir grup uzman tarafından gözden geçirilmiştir. NASA kitabı Aralık 2019'da e-kitap olarak duyurdu. Zamanlama anlamlıdır. Kitabın hatırlattığına göre uyduların gece görüntüleri o sırada yaklaşık 25 yıldır temel bir araştırma aracıydı. Gece ışıklarının insan gözüyle ve uzay araçlarındaki aletlerle izlenmesinin geçmişi ise kırk yılı aşıyordu. Kitap ayrıca bunun ampulün icadından 140 yıl sonra yazıldığını vurgular.

Kitabın girişini yazan Michael H. Freilich, NASA'nın Yer Bilimleri Bölümü'nü 2010-2019 arasında yönetmişti. Freilich gece ışığı ölçümlerinin akademik merakın ötesine geçtiğini vurgular. Uzak yerlerdeki yangınları ve patlamaları izlemek, aşırı hava olaylarından sonra elektriğin nerelerde kesildiğini ve ne hızla geri geldiğini ölçmek, bu verilerle can ve mal kurtarmaya yardım eder.

Kitaptaki bilim: uydular karanlığı nasıl görüyor?

Kitaba göre gece gözleminin ilk amacı bilim değil, askerî hava tahminiydi. ABD Hava Kuvvetleri 1960'lardan beri Savunma Meteoroloji Uydu Programı'nı (DMSP) işletiyor. Kutuplar üzerinden dolanan bu 18 uydudan 1972'den itibaren uçanlar, karanlıkta bulutları görebilen Operasyonel Satır Tarama Sistemi'ni (OLS) taşıdı. Veriler uzun süre gizli tutulduğu için sivil bilim insanları bunlara kolayca erişemedi. Ekim 2011'de NASA, ABD Ulusal Okyanus ve Atmosfer İdaresi (NOAA) ve ABD Savunma Bakanlığı ortaklığıyla fırlatılan Suomi NPP uydusundaki VIIRS algılayıcısı bu durumu değiştirdi. VIIRS'in "Gündüz/Gece Bandı" (DNB) tek bir otoyol lambası ya da balıkçı teknesi kadar sönük ışıkları seçebilir.

İki aleti karşılaştıran rakamlar kitabın en öğretici kısmıdır. Bir uydu görüntüsü piksel denen küçük karelerden oluşur. Bir VIIRS pikseli yerde yaklaşık 742 metrelik bir alanı kaplarken OLS'nin pikseli yaklaşık 3 kilometreydi. Kitaba göre DNB, sönük şehir ışıklarını ve yansıyan ay ışığını ayırt etmede OLS'den 10-15 kat iyidir. Görünür ışık kabaca 400 (mavi) ile 700 (kırmızı) nanometre arasındadır. DNB 500-900, OLS 400-1100 nanometre arasına duyarlıdır. 2012'deki Kara Bilye görüntüsü için Nisan'da 9 ve Ekim'de 13 günlük veri, 312 yörünge ve 2,5 terabaytlık veri gerekmişti. 2016 sürümü ise 190 günün verisinden, 5.247 yörüngeden ve 42 terabayttan üretildi.

ISS'teki astronotların fotoğrafları ise farklı bir tamamlayıcıdır. Kitaba göre çözünürlükleri genellikle piksel başına onlarca ile yüzlerce metre arasında olduğu için VIIRS'ten daha keskindir. Buna karşılık astronotlar Dünya'yı kesintisiz izlemez, istasyonun yörüngesi kutup bölgelerini görmeye izin vermez ve istasyon aynı noktanın üzerinden iki üç günde bir, değişen saatlerde geçer. Suomi NPP ise aynı noktanın üzerinden günde iki kez, aşağı yukarı aynı saatlerde geçer. ISS'in hızı ve gökyüzünde nasıl görüldüğü için ISS'in yörüngesi sayfamıza bakabilirsiniz. Kitap kamera teknolojisindeki ilerlemeyi de gösterir. New York'un 2003'te 3 megapiksellik bir kamerayla çekilen fotoğrafı, 2017'de 16 megapiksellik bir kamerayla çekilen fotoğrafla yan yana konur.

Doğal ışık kaynakları kitabın gezegen bilimiyle buluştuğu yerdir. Kutup ışıkları, Güneş'ten gelen yüklü parçacıkların Dünya'nın manyetik alanı boyunca üst atmosfere inmesiyle oluşur; ayrıntısı Dünya'nın manyetik alanı ve kutup ışıkları sayfamızda. Hava ışıması (airglow) ise üst atmosferdeki kimyasal tepkimelerin yaydığı soluk ışıktır. Kitaba göre atmosferde yaklaşık 80 ile 645 kilometre arasında uzanan bantlar hâlinde görülür ve üst atmosferin sıcaklığı, biçimi ve gaz bileşimi hakkında bilgi verir. Bu katmanların yapısı Dünya'nın atmosferi sayfamızda anlatılıyor.

Kitabın en çarpıcı örnekleri insan ışıklarının toplum hakkında anlattıklarıdır. Seul metropol bölgesinde 25,6 milyon kişi yaşarken Kuzey Kore neredeyse tamamen karanlıktır. Dünyadaki gaz alevlerinin yaklaşık yüzde 10'u Nijerya'dadır ve Nijer Deltası'nda bu alevler şehir ışıklarını bastırır. 2017'de Maria Kasırgası Porto Riko'da 1,5 milyon kişiyi elektriksiz bırakmıştı. Bazı yerlerde elektriğin geri gelmesi 11 ayı bulmuş, Black Marble verileri kırsal kesimin şehirlerden çok daha geç toparlandığını göstermişti. Kitabın öngördüğü gibi VIIRS ailesi de büyüdü. 2017'de fırlatılan NOAA-20'nin ardından 10 Kasım 2022'de fırlatılan NOAA-21 de VIIRS taşıyor. Bu uyduların bugün nasıl kullanıldığına bir örnek, NOAA-20'nin bir siklonu gece görüntülediği Arnab siklonu haberimizde.

Etkisi, ödülleri ve uyarlamaları

Earth at Night, NASA'nın ücretsiz e-kitap dizisinin parçasıdır ve genel okura yönelik bir tanıtım kitabıdır. Kitaba verilmiş bir ödülü doğrulayamadık. Etkisini, kullandığı veri ürünlerinin yaygınlığında aramak daha doğru. Kitabın anlattığına göre Black Marble ürünleri dünyanın her yerindeki gece ışıklarını neredeyse anlık ve günlük olarak izlemeye imkân verir. Bu sayede afet sonrası elektrik kesintileri ve toparlanmanın hızı, ulaşılması zor bölgelerde bile takip edilebilir.

Kitabın film ya da dizi uyarlaması yoktur. Dünya'ya uzaydan bakmanın insanda yarattığı duygu ise başka kitapların da konusudur. Voyager'ın uzak bir noktadan çektiği Dünya fotoğrafını konu alan Soluk Mavi Nokta ve ISS'te uzun süre yaşamış astronotların anıları, örneğin Bir Astronottan Hayat Dersleri, bu kitapla iyi bir ikili oluşturur.

Kimlere uygun, nereden başlanır?

• Kimler için: Coğrafya, yer bilimi ve uzay meraklıları; uzaktan algılamaya giriş yapmak isteyen lise ve üniversite öğrencileri; derslerde gece görüntüsü kullanmak isteyen öğretmenler. Metin kısa ve görsel ağırlıklıdır, ileri matematik gerektirmez.
• Nereden başlanır: Önce giriş ve "Yörüngedeki araçlar" bölümünü okuyun; görüntüleri neye bakarak okuyacağınızı bu bölümler öğretir. Sonra ilginizi çeken yer ya da olay sayfasına doğrudan geçebilirsiniz. Teknik ayrıntı isteyenler kitabın sonundaki eklere bakabilir.
• Hangi sürüm: Kitap İngilizcedir. Büyük ve yüksek çözünürlüklü görüntüler içerdiği için bilgisayar ya da tablet ekranında PDF sürümüyle okumak en iyi deneyimi verir.
• İlgili sayfalarımız: Uyduların genel çalışma ilkesi için yapay uydu nedir?, gezegenimizin bütün özellikleri için Dünya sayfamız.