Gün neden tam 24 saat değil: çekirdek ile mantonun kütleçekim çekişmesi

Bu, "ilginç ama kimseyi ilgilendirmez" türü bir ayrıntı değil. Dünya'nın dönüşü, saniyenin tanımıyla takvimi birbirine bağlayan tek fiziksel bağ. Önümüzdeki hafta Versailles'da toplanacak uluslararası ölçü birimleri konferansı, tam bu dönüşün oyunbazlığı yüzünden artık saniyeyi tarihe gömmeyi oylayacak.

Mantoya hizalanmak isteyen bir demir top

İç çekirdek 1.221 kilometre yarıçapında, katı bir demir-nikel küre. Adının çağrıştırdığı gibi pürüzsüz değil: yüzeyi hafif kabartılı, kütlesi de her yönde eşit dağılmamış. Mantonun tabanı da öyle; oranın dev, sıcak ve yoğun kütle yığınları var. Kütleçekim bu iki düzensizliği hizalamaya çalışıyor — yoğun bölge yoğun bölgeye bakacak biçimde.

Ama araya sıvı dış çekirdek giriyor. Dünya'nın manyetik alanındaki değişimlerden okunan bu akışlar iç çekirdeği hizasından çekip çıkarıyor; kütleçekim de onu yavaşça geri, doğuya doğru yerine oturtuyor. Zhang ve Dumberry'nin modelinde iç çekirdek mantoya göre yılda yaklaşık 0,12 derece ileri gidiyor ve hizadan en çok 2,35 derece kadar sapıyor. Sonuç, yaklaşık 70 yıllık bir ileri-geri salınım.

Açısal momentum korunduğu için iç çekirdeğe uygulanan her tork, eşit ve ters biçimde mantoya geri biniyor. Manto da yerkabuğunu, dolayısıyla üzerinde durduğumuz zemini taşıdığı için, bu içeride kalmış hesaplaşma dışarıda günün uzunluğu olarak okunuyor: birkaç milisaniyelik bir fark.

Üç tork yarışıyor, biri öne geçiyor

Çekirdek ile manto üç ayrı yolla birbirine kuvvet uygulayabilir. Kütleçekim torku, yukarıda anlatılan yoğunluk düzensizlikleri arasındaki çekim. Elektromanyetik tork, manyetik alan çizgilerinin çekirdek-manto sınırında iletken kayaya tutunmasından doğuyor. Topografik tork ise sınırın pürüzlü yüzeyine çarpan akışkanın uyguladığı basınçtan.

Ekip, bu üç kuvvetin farklı bileşimlerini Markov zinciri Monte Carlo yöntemiyle taradı ve her birini gözlemle karşılaştırdı. Girdiler üç ayrı ölçüm dünyasından geliyordu: iç çekirdeğin dönüşü sismik dalgaların geçiş sürelerinden, dış çekirdeğin akışı manyetik alan ölçümlerinden, gün uzunluğu ise Uluslararası Yer Dönmesi Servisi'nin kayıtlarından. İncelenen dönem 1964-2019.

Sonuç net bir ayrışma gösterdi. Çalışmanın özetinde belirtildiği gibi, kütleçekim torku Dünya'nın dönüşünde gözlenen değişimleri açıklamak için gereken yönde iş görüyor; elektromanyetik ve topografik torklar ise genellikle ona karşı koyuyor. Yani biri salınımı kuruyor, ikisi frenliyor. Makalenin kendi ifadesiyle, kütleçekim torkunun bu on yıllar ölçeğindeki değişimleri açıklamadaki göreli kolaylığı, onun ana sürücü olduğuna işaret ediyor.

Sayılar tek yerde

Aşağıdaki değerler Zhang ve Dumberry'nin Nature çalışmasından ve çalışmanın Alberta Üniversitesi kaynaklı tanıtımlarından derlendi.

Tablodaki en şaşırtıcı satır belki de viskoz gevşeme süresi. Modelin en iyi uyumu, iç çekirdeğin kabartılarının on yıl gibi kısa bir sürede akıp yeniden dengeye oturduğu durumda geliyor. Bu, katı demirin sanıldığından daha yumuşak davrandığı anlamına geliyor ve mantonun tabanındaki postperovskit merceklerin de beklenenden düşük viskozitede olduğunu ima ediyor.

Milisaniyeler nasıl ölçülüyor

Gün uzunluğu doğrudan bir saatle ölçülmüyor; iki farklı zaman ölçeğinin farkı olarak hesaplanıyor. Bir tarafta atom saatleri var: sezyum ve hidrojen saatleri, dönüşten tümüyle bağımsız, düzgün akan bir saniye üretiyor. Diğer tarafta gezegenin gerçek dönüşü var ve o, çok uzaktaki kuazarlar referans alınarak ölçülüyor.

Bunun yöntemi çok uzun bazlı interferometri (VLBI): dünyanın farklı köşelerindeki radyo teleskopları aynı kuazarı aynı anda dinliyor, sinyalin antenlere varış zamanı arasındaki minicik farklar Dünya'nın o anki yönelimini veriyor. GNSS uydu izleme ve uydulardan lazer mesafe ölçümü bu tabloyu tamamlıyor. Uluslararası Yer Dönmesi ve Referans Sistemleri Servisi (IERS) tüm bunları birleştirip günlük dönüş kayıtlarını yayımlıyor. Zhang ve Dumberry'nin karşılaştırdığı eğri işte bu kayıt.

Zhang, Gizmodo'ya verdiği açıklamada yöntemin değerini şöyle anlattı: bu farklı bilgi parçaları bir araya gelerek, doğrudan gözlemlenmesi son derece güç olan Dünya'nın derin içinin daha tutarlı bir resmini sunabiliyor. Aynı açıklamada, dönüşteki çok küçük değişimlerin bile ayaklarımızın binlerce kilometre altında olup bitenler hakkında değerli bilgi taşıdığını ekledi.

Artık saniye tam da bu yüzden kaldırılıyor

Bu ölçümlerin pratik yüzü artık saniye. 1972'den bu yana UTC'ye 27 kez birer saniye eklendi; hiç çıkarılmadı. Çünkü uzun vadede gelgit sürtünmesi günü yavaşça uzatıyor ve atom saatleri dönüşün önüne geçiyor. Fark 0,9 saniyeyi aşmak üzereyken araya bir saniye sıkıştırılıyor.

Son yıllarda yön değişti: Dünya beklenmedik biçimde hızlandı ve 2024'ün rekor kısa günleri gibi işaretler, tarihte hiç denenmemiş bir şeyi gündeme getirdi — negatif artık saniye, yani 59 saniyelik bir dakika. Jeofizikçi Duncan Agnew, Mart 2024'te Nature'da yayımlanan çalışmasında bunun 2029 gibi bir tarihte gerekebileceğini, buzul erimesinin kütleyi ekvatora taşıyıp dönüşü frenlemesi sayesinde gerekliliğin birkaç yıl ertelendiğini hesaplamıştı.

Zamanı yöneten kurumlar bu senaryoyu hiç istemiyor: pozitif artık saniye bile küresel konumlama, telekom ve enerji dağıtım sistemlerinde arıza üretebiliyor; hiç test edilmemiş bir çıkarma işleminin maliyeti 2000 yılı takvim hazırlıklarına benzetiliyor. 2022 Kasım'ındaki 27. Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı artık saniyeyi en geç 2035'te bitirme yönünde oy kullanmıştı. Ocak 2026'da yayımlanan C taslak kararı bu tarihi öne çekiyor: sürekli UTC 20 Mayıs 2027'de başlasın ve dönüşle atom zamanı arasındaki izin verilen fark 0,9 saniyeden 3.600 saniyeye, yani bir saate yükseltilsin. Taslak, 13-15 Ekim 2026'da Versailles'da toplanacak 28. konferansta oylanacak. Gerekçede, CCTF ve IERS'in Mart 2025'teki çalıştayında negatif artık saniye olasılığının 2035'e kadar yüzde 30'a çıktığı tahmini var.

Bir saatlik toleransla UTC'nin yüzyıllarca kesintisiz akabileceği öngörülüyor. Yani günün uzunluğu gene oynamaya devam edecek; sadece kimse artık onu saniyelik yamalarla kovalamayacak.

Türkiye'de zaman nerede tutuluyor

Bu tartışma Türkiye için soyut değil. TÜBİTAK Ulusal Metroloji Enstitüsü'nün Gebze'deki zaman laboratuvarı, Uluslararası Ağırlıklar ve Ölçüler Bürosu'nun her ay yayımladığı Circular T bülteninde UTC üretimine katkı veren laboratuvarlar arasında "UME (Gebze-Kocaeli)" satırıyla yer alıyor. Ülkenin banka işlemlerinden mobil şebekesine kadar zamana bağlı ne varsa, arka planda bu zincire dayanıyor. UTC'nin tanımı değişirse değişiklik en önce bu tür laboratuvarların yazılımlarında uygulanıyor.

Açık kalan sorular

Çalışma bir mekanizmayı öne çıkarıyor, ama Dünya'nın dönüşündeki bütün gizemi kapatmıyor. Gün uzunluğunda altı yıllık, daha kısa bir salınım daha var ve ekip aynı üçlü torkun onu da açıklayıp açıklamadığını henüz araştırıyor. İç çekirdeğin dönüşünün 2010 civarında yön değiştirdiği yolundaki sismolojik yorum da tartışmalı; model bu okumaya dayandığı için sismolojideki anlaşmazlık doğrudan sonuca yansıyor.

Dumberry'nin Eylül 2026'da ayrıca paylaştığı bir ön baskı ise tabloyu biraz daha karmaşıklaştırıyor: manto, sıvı çekirdek ve iç çekirdeğin birlikte salındığı, dönemi 40 ila 100 yıl arasına düşen bir "çekirdek-manto kütleçekim modu" öneriyor. Ancak iç çekirdek gerçekten on yıl gibi kısa sürede akıp gevşiyorsa bu modun kalite çarpanı 1'in altında kalıyor — yani salınım daha başlamadan sönüyor. Dumberry bu modun gün uzunluğu değişimlerini yalnızca "mütevazı" ölçüde büyütebileceğini yazıyor.

Bu iki çalışma bir arada, şu tuhaf durumu ortaya koyuyor: yerin merkezine hiçbir zaman ulaşamayacağız, ama takvimin milisaniyelerini dinleyerek oranın ne kadar yumuşak olduğunu kestirebiliyoruz. Ekim ortasında Versailles'da verilecek karar da bu dinlemenin sonucunu doğrudan etkileyecek — 2027'den sonra dönüşle saatin arasını kapatma telaşı ortadan kalkarsa, gün uzunluğu kaydı bir zamanlama sorunu olmaktan çıkıp saf bir jeofizik verisine dönüşecek.

Fotoğraf: Louiskmn, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons