Gelgit kilidi

Gelgit kilidi, bir gök cisminin kendi ekseni etrafındaki dönüş süresinin, çevresinde döndüğü cismin yörünge süresine eşitlenmesi durumudur. Kilitli cisim ortağına hep aynı yüzünü gösterir. Ay, Dünya'ya karşı bu durumdadır.

Nasıl işler?

Bir cisim, ortağının kütleçekimini bir ucunda diğerinden daha güçlü hisseder. Bu fark cismi hafifçe uzatır ve ortağa doğru bakan bir gelgit şişkinliği oluşturur. Cisim kendi ekseninde ortağın yörünge hızından farklı bir hızla dönerse, şişkinlik cismin içinde sürekli yer değiştirmeye zorlanır. Bu sürtünme enerji harcar ve ortağın çekimi şişkinliği geride bırakacak biçimde bir tork oluşturur. Tork, dönüşü yavaşlatır ya da hızlandırır; sonunda iki süre eşitlenir ve şişkinlik sabit kalır.

Kilitlenme süresi yörünge uzaklığına çok duyarlıdır: uzaklığın yaklaşık altıncı kuvvetiyle artar. Bu yüzden yakın cisimler hızla, uzaktakiler çok yavaş kilitlenir. Ayrıca büyük kütleli ortak ve esnek bir gövde süreci hızlandırır.

Kilit tam eşleşmeyle sınırlı değildir. Merkür, Güneş çevresinde her iki turda üç kez döner (3:2 rezonans) ve kilitli değildir. Kilitli cisimde bile "librasyon" denen hafif sallanma yüzünden Dünya'dan Ay yüzeyinin yaklaşık yüzde 59'unu görebiliriz.

Örnekler

Ay'ın Dünya'ya dönük yüzü "yakın yüz", görünmeyen yüzü ise "uzak yüz" adını alır. Uzak yüzün çoğunun ilk fotoğrafları 7 Ekim 1959'da Sovyet Luna 3 aracıyla çekildi. Jüpiter'in Galilei uydularının hepsi gezegene kilitlidir. Pluto ve Charon ise birbirine karşılıklı kilitlenmiştir: ikisi de birbirine hep aynı yüzünü gösterir.

Ötegezegenlerde gelgit kilidi, yaşanabilirlik tartışmasının odağıdır. Kırmızı cücelerin yakın yaşanabilir bölgelerindeki gezegenlerin (Proxima b gibi) büyük olasılıkla kilitli olduğu düşünülür. Bu durumda bir yüz sürekli gündüz, diğeri sürekli gece olur. Kuramsal modeller, kalın bir atmosfer ya da okyanus varsa ısının dağıtılabileceğini öne sürer. Çok yakın yörüngedeki sıcak Jüpiterler de kilitlidir; bu yüzden bir yüzleri aşırı sıcaktır.

Dünya'nın Ay yüzünden gelgitle yavaşlaması sürmektedir. Gün uzunluğu yüzyılda yaklaşık 1,7 milisaniye artar. Ay ise Dünya'dan yılda yaklaşık 3,8 santimetre uzaklaşır; bu, Apollo görevlerinin bıraktığı yansıtıcılarla lazer ölçümleriyle kesin olarak bilinir.

Tarihçe

Etkiyi ilk inceleyenlerden biri George Darwin'dir; Charles Darwin'in oğlu olan bu gökbilimci 19. yüzyıl sonunda gelgit sürtünmesinin Dünya-Ay sistemini nasıl şekillendirdiğini hesapladı. 20. yüzyılda uzay araçları, çok sayıda uydunun kilitli olduğunu doğruladı.

Neden önemli?

Gelgit kilidi, uyduların jeolojisini, iklimini ve gezegen yaşanabilirliğini belirler. Io'daki yoğun volkanizma ve Europa'nın buz kabuğu altındaki okyanus, gelgit ısınmasından beslenir. Bir gezegenin kilitli olup olmadığı, atmosferinin ve iklimin nasıl çalışacağını doğrudan etkiler.

Bilmeye değer ayrıntılar

Gelgit kilidi bir yüzü sürekli aydınlık olan dünyalar düşündürse de gerçekte durum daha ince olabilir. Kilitli bir gezegende bile yörüngesi biraz eliptikse, yıldızına göre sallanma (librasyon) olur ve gündüz-gece sınırında yaşanabilir bir şerit oluşabilir. Atmosferdeki rüzgârlar, ısıyı gündüz yarısından gece yarısına taşıyarak sıcaklık farkını azaltır. Kalın atmosferi olmayan kilitli bir cisimde ise gece tarafı donar; Merkür'ün kutuplarındaki kraterlerde, Güneş'i hiç görmediği için su buzu bulunması bu etkinin bir örneğidir.

İlgili terimler

• Yaşanabilir bölge
• Roche sınırı
• Yörünge
• Rezonans
• Gelgit