Hava kitabı

1. Günbatımı Kızıllığı: Eski Dönemlerde Hava Tahminleri

İnsanlık, her zaman doğa olaylarına karşı bir hayranlık duymuş ve bu olayların etkisinde kalmıştır. Tabii bunun bir sebebi vardı. Çok eskiden, bir ülkede yetiştirilen mahsulün dünyanın öbür ucundaki bir başka ülkeye gönderilebilmesinden çok daha önce, insanlar kendi bölgelerinde yetiştirdikleri mahsullere bağımlıydı ve bu mahsullerden verim alıp alamamak tamamen hava durumuna bağlıydı. Modern meteorolojiden ve ileri teknoloji ürünü hava durumu tahminlerinden önceki zamanlarda birçok insan, ne olduğunu idrak edemedikleri değişken güçlerin insafına kaldıklarını düşünüyor olmalıydı.

Rüzgârgülü, hava durumunu tahmin etmek için kullanılan ilk araçlardan biri sayılmaktadır. Bu araçların kullanımı milattan önceki dönemlere, hatta eski Babil, Mısır, Çin ve Yunanistan’a kadar uzanmaktadır. Eski dünyaya ait rüzgârgüllerinin en bilineni ise Rüzgârlar Kulesi’nin1 en tepesinde bulunmaktadır. 12 metre yüksekliğindeki bu kule MÖ 50’li yıllarda Andonikos adlı bir gökbilimci tarafından Atina’da inşa edilmiştir. Sekiz rüzgâr yönünün her biriyle ilişkilendirilen tanrı tasvirleri, kulenin kenarına yontulmuştur ve kulenin en tepesinde asasını tutan bir Triton2 figürü bulunmaktadır. Rüzgâr estiğinde, kendi ekseni etrafında dönerek asasını rüzgâr yönüne doğrultur. Sonraki dönemlerde rüzgârgülleri, ortaçağda Avrupa’daki kiliselerin gözdesi haline gelmiştir.

MÖ 4. yüzyılda, en büyük Yunan filozoflarından biri sayılan ve aynı zamanda Büyük İskender’in de öğretmeni olan Aristo, atmosfer hakkında ilk ciddi çalışmayı ortaya koymuştur. Bu çalışmasında, gökkuşaklarından kar yağışına kadar her çeşit doğa olayı hakkında öne sürdüğü teorilerine yer vermiştir. Eserine, gökyüzündeki bir oluşum anlamına gelen “meteorol” adlı Yunanca kelimeden yola çıkarak Meteorologica adını vermiştir. “Meteor” ve “meteoroloji” kelimelerinin kökeninin de “meteorol” kelimesi olduğu söylenir.

İtalyan kâşif Marco Polo’nun (1254-1324) dediğine göre büyük Moğol fatihi ve hükümdarı Kubilay Han’ın (1215-1294) emrinde 5000’e yakın saray astroloğu bulunmaktaydı. Bu astrologların görevleri arasında hava durumunu tahmin etmek de vardı ve doğru tahmin yapmak bir ölüm kalım meselesiydi. Fakat halihazırda çalıştırılabilecek bu kadar astrolog varken “erkenden emekli olmuş” bir tanesinin yerini alabilecek bir başkası da bulunuyordu.

Tam olarak bilimsel bir gerçek olmasa da havanın nemli olup olmadığını saçlarımıza bakarak anlayabiliriz. Tıpkı bir kâğıtta olduğu gibi saçlar da hava kuru olduğunda kısalır ve nemli olduğunda uzar. Saçların uzunluğu yüzde 2,5 oranında artabilir. Havanın bu etkisi, yüzyıllar öncesinde gözden kaçmadı ve nem oranını ölçmek için uygulanan yöntemlerin belkemiğini oluşturdu.

• Alman filozof Cusalı Nikola (1401-1464), yünün çektiği nem miktarı üzerinden havadaki nem oranını ölçebilen bir yöntem keşfetti.

• Diğer araştırmacılar ise insan saçı, öküz bağırsağı, fare mesanesi, ip ve yaban yulafının yanında başka malzemeler de kullanarak higrometreleri (nem ölçüm cihazları) yaptılar.

Söz konusu ilk meteorolojik icatlar olduğunda, Rönesans döneminde İtalyanlar zamanın en önde gelenleriydi.

• 1450’li yıllarda İtalyan mimar Leon Battista Alberti (1404-1472), rüzgâr hızını ölçebilen ilk anemometreyi icat etti.

• 1592 yılında Galileo Galilei (1564-1642), ilk termometreyi icat etti.

• 1643 yılında, adından dolayı kadın sanılan ama aslında bir erkek olan Evangelista Torricelli (1608-1647), atmosferik basıncı ölçebilen cıvalı barometreyi icat etti.

Eğitim almamış veya bilimsel deney yapmak için ne kaynağı ne de boş zamanı olan sıradan insanlar, eski zamanlarda hava durumu tahmini yapmak için doğayı çok dikkatli bir biçimde gözlemlerlerdi. Bununla birlikte, hava durumu ile ilgili eski zamana ait bilgiler şekillenmeye başladı. İşte birkaç örnek:

Eğer,

• çiçekler kapanıyorsa,

• inekler yerde yatıyorsa,

• ayın etrafında buluttan bir çember varsa,

• kırlangıçlar alçaktan uçuyorsa (eğer yüksekten uçuyorlarsa bu, rüzgârın hafif olduğunu gösterir) bu, havanın yağmurlu ve fırtınalı olacağını gösteriyordu.

Eğer,

• saat sabah yediden önce yağmur yağıyorsa,

• sabahları hava sisli oluyorsa günün güzel geçeceği düşünülüyordu.

Eğer,

• sincaplar fazla miktarda fındık depolamışlarsa,

• sincapların kuyrukları gürse, ağaçlarda çok miktarda meyve varsa,

• Temmuz ayında karınca yuvalarının normalden daha yüksek yapıldığı görülürse,

• eşek arılarının kovanları yükseklerdeyse,

• Kasım ayı sıcak geçiyorsa (Kasım ayının bir kış ayı olduğu kuzey yarımküre için geçerlidir) bu, kışın çetin geçeceğinin bir göstergesiydi.

Hava durumuyla ilgili anlatılan tüm hikâyeler aslında birer batıl inançtan ibaret değildir. “Günbatımının kızıllığı çobanın keyfidir, gün doğumun kızıllığı çobana bir uyarıdır,” (Amerikan versiyonunda “çoban” yerine “denizci” denir) diye ünlü bir deyim olmasının aslında bir dayanağı var. Günbatımında gökyüzünün kızıllığı, atmosferde bulunan çok küçük toz parçacıklarının yansımasıyla oluşur. Bu durum, güzel havalardan önce görülmektedir.

2. Hava Durumunu İzleme: Meteoroloji

Çoğu insan için havanın nasıl olacağını bilmenin, işe giderken şemsiye alıp almamaya ya da hafta sonu piknik veya mangal yapıp yapmamaya karar vermekten daha fazla bir anlamı yoktur. Fakat çiftçi, pilot ve denizciler gibi diğer insanlar için doğru hava tahminlerinin çok önemli olduğunu söyleyebiliriz.

Kaos teorisini açıklamak için kullanılan “kelebek etkisi” metaforu, bir meteoroloğun işinin ne kadar karmaşık olduğunu açıkça gösterir. Kelebek etkisine göre, dünyanın bir ucunda kelebeğin kanatlarını çırpması kadar hassas ve görünürde önemsiz bir şey, çok uzakta başka bir kıtada hava durumu şartlarını değiştiren zincirleme bir tepkiyi harekete geçirebilir. Başka bir deyişle tüm bu türbülanslı hava kütlesi, kendi içinde bulunan sonsuz küçük değişimlere karşı o kadar hassastır ki her şey, her şeyi etkileyebilir.

Zavallı meteorologlar… Yine de bu, hava durumu tahmininin neden tam olarak bir bilim dalı olmadığını açıklıyor. Hava sıcaklığı, hava basıncı, atmosferik nem, yağış miktarı ve rüzgârın bir araya gelip birbirleriyle etkileşim içerisinde olmaları, havanın nasıl olacağını belirler. Tüm ölçme araçlarını kullanan, emrinde kayıt ve analitik cihazlar bulunan meteorologlar, beş veya altı gün sonrası için bir hayli doğru tahminler verebilirler. Daha uzun süreli tahminler için yapabileceğimiz en iyi şey ise genel eğilimlerden medet ummaktır.

İngiliz bilim insanı Robert Hooke (1635-1703), çağının ilerisindeydi. Yağışölçer, dümenli barometre ve nemle rüzgâr hızını ölçen cihazlar gibi hava durumu kaydı yapan birçok cihaz icat etti ve bu cihazları geliştirdi. Sis, fırtına ve kasırga gibi hava olaylarının hava basıncındaki değişimlerden dolayı oluştuğu fikrini savundu. Böylece modern meteorolojinin temellerini oluşturan icatları ve fikirleri öne sürdü.

Meteorologların aldıkları verileri kullanmaları çok basit veya son derece karmaşık olabiliyor:

• Buna en açık yaklaşım (oldukça bariz) “süreklilik” yöntemidir. Bu yaklaşım, bugünkü havanın düne benzer bir seyirde olacağı fikrine dayanır. Bu, kulağa çok basit geliyor olabilir. Fakat bu yöntem, oldukça tutarlı hava modelleri olan bölgelerde çok güvenilir bir yöntem haline gelebilir. Belki de bu durum, “tahmin” olarak sayılmasını güçleştiriyor. Her gün hatta saat başı hava durumu değişen ülkelerde bu yöntemin etkili olmayacağı aşikârdır.

• Daha analitik bir yaklaşıma geçecek olursak, “eğilim” yöntemi belli başlı hava özelliklerini inceleme ve kayıt altına almayı ayrıca belirli bir zaman aralığında havanın nasıl değişeceğini tahmin etmek için toplanan verilere dayanarak birçok matematiksel hesaplama yapmayı kapsar. Örneğin sıcak bir hava kütlesi tutarlı bir hızda ilerliyorsa meteorologlar belirli bir zaman sonra o sıcak hava kütlesinin nerede olacağını tahmin edebilirler. Bu yöntem kısa dönem hava tahminlerinde işe yarar.

• En karmaşık seçenek ise özel olarak tasarlanmış süper bilgisayarları içeren bilgisayar analizidir. Bu bilgisayarlardan bazıları saniyede 1,3 trilyon hesaplama yapabilir (hatta bazıları daha da hızlı hesaplama yapabilir). Çok fazla miktarda meteorolojik veri, toplanıp bilgisayarlara aktarılır ve böylece bu bilgisayarlar birtakım matematiksel yöntemlere başvurarak bir hava haritası çıkartırlar. Ne kadar harika gözükse de böyle bir tahmin yöntemi, ancak alınan bilgi kadar iyi olabilir. Eğer verilerde bir eksiklik varsa (dağlar ve okyanuslar gibi ulaşması daha zor bölgelerde toplanan veriler yetersiz olabilir) tahminlerin doğru olma ihtimali düşer.

Hava durumu tahminlerinde bir defa tahmin yapmak yeterli değildir. Süper bilgisayarlar matematiksel hesaplamalarını yaparken aynı zamanda gerekirci öngörü de yaparlar. Gerekirci veya deterministik öngörü, sonucu etkileyebilecek dakikalık değişimlere (kbi) engel olan bir programdır.

Daha doğru tahminler için meteorologlar, “topluluk” öngörüsü diye bilinen yöntemi kullanırlar. Bu yöntemde süper bilgisayar, gerekirci öngörüyü her defasında nispeten daha farklı bir başlangıç noktasını baz alarak birkaç kez yeniden çalıştırır. Bu, farklı tahminlerin ortaya çıkmasını sağlar. Eğer tüm sonuçlar birbirine çok benzer olursa topluluk öngörüsü yöntemi doğru sonucu verecektir. Diğer taraftan eğer sonuçlar birbirinden çok farklı çıkarsa hava tahmincisi, tahminin güvenilirliğinin daha az olduğunu anlar.

“Yağmur duasına başlamadan önce hava durumu tahminlerini okumakta fayda var.”

Hava koşullarını ölçmek için kullanılan bazısı ileri teknoloji ürünü bazısı ise basit olan başlıca cihazlar vardır.

Hava aracı: Teknolojideki gelişmelerle birlikte çok sayıda mürettebat taşıyabilen uçaklar yükseklere uçabiliyor ve yüksek rakımlardaki hava koşullarını doğrudan kayıt altına alabiliyorlar. Son zamanlarda yerlerini uydulara kaptırmış olsalar da uçaklar, fırtına öncesi sessizliğe doğru uçan cesur mürettebatlarıyla hâlâ kasırga analizleri için kullanılmaktadırlar.

Anemometre: Bu cihaz rüzgâr hızını ve yönünü hesaplamak için kullanılır. En bilinen türü dikey bir sütun üzerinde içi boş üç tane kepçeden oluşan kepçeli anemometredir. Farklı rüzgâr hızları cihazın farklı hızda dönmesine neden olur ve bu hareketler daha sonrasında ölçülüp kayıt altına alınır.

Balon: Hava gözlem balonları 19. yüzyılın sonlarından beri kullanılmaktadır. Balonlarla alakalı tek problem, bilgiyi alabilmek için beklemek gerekmesiydi. Hava tahmincileri, balonun kendiliğinden karaya ulaşmasını beklemek zorundaydılar. Balonun ineceği yer, atıldığı fırlatma rampasından kilometrelerce uzaklıkta olabiliyordu. Modern hava gözlem balonları yani “radyosondaların” ise dünyaya sürekli bilgi akışı gönderen radyo vericileri vardır. Örneğin, farklı yükseklikteki hava sıcaklığını anında iletebilir bu cihaz. Ayrıca meteoroloji uydularıyla bilgi alışverişi yaparlar ki bu da daha kullanışlı oldukları anlamına gelmektedir. 27.400 metreye kadar uçabilen bu balonlar diğer kayıt cihazlarının gidemediği ulaşılması güç bölgelere, örneğin okyanuslara ulaşabilirler.

Radar: II. Dünya Savaşı sırasında askeri amaçlar için geliştirilen radarlar (Radyo Sinyali Algılama ve Mesafe Tayini),3 radyo dalgalarını nesnelere yansıtır ve geri dönen yankıları tespit eder. Meteorolojik bir alet olarak işe yarar olduğu daha sonralarda anlaşılmıştır. Günümüzde ise fırtına, kasırga ve hortumları takip etmek ve ayrıca bulutları analiz edip yağış miktarını tahmin etmek için kullanılırlar. Bulutlardaki nemli hava radyo dalgalarının radara yansımasını sağlar. Hava ne kadar nemliyse alınan sinyal de o kadar kuvvetli olur. Bu durum da hava tahmincilerinin nerede yağmur yağabileceği konusunda hesaplama yapabilmelerine yardımcı olur.

Yağışölçer: İsminden de anlaşıldığı üzere ya ağırlık ölçerek ya da yağış miktarının hacmini ölçerek çalışır. Farklı türleri vardır. Basit yapıları onları sağlam ve kullanması kolay hale getirse de bazen işler yolunda gitmeyebilir. Örneğin; kar veya buz, cihazda bulunan borunun içini doldurabilir ve böylece değerler yanlış okunabilir.

Uydu: İleri teknoloji ürünü olan meteoroloji uyduları, atmosferik koşulları kayıt altına alabilmek için en gelişmiş yöntemi sunar. İki türü vardır. Bunlardan ilki sabit yörüngeli uydulardır. Yeryüzünden yaklaşık 35.680 km yukarıda bulunan bu uydular dünyanın dönüşüyle aynı hızda hareket eder. Böylece her daim aynı yerin üzerinde bulunurlar. İkinci tür uydu ise kutup yörüngeli uydulardır. Bu uydular, bir kutuptan diğer kutba daha alçak yükseklikte hareket eder. Böylece dünyaya daha yakın hava koşullarını daha detaylı görüntüler halinde verir. Uydular; sıcaklık, nem düzeyi, ozon dağılımı ve güneş ışıması hakkında bilgi sağlar.

Sapan Psikrometresi: Sapan saykrometresi olarak da anılan bu alet, iki termometreden oluşur ve bağıl nemi ölçmek için kullanılır. Bu iki termometreden biri kuru hava sıcaklığını ölçerken diğeri nemli kumaştan bir fitile sarılıdır. Psikrometre etrafında döndüğünde ıslak fitille oluşan buharlaşma, sıcaklığın düşmesine neden olur. İki termometrenin okunuşu arasındaki fark havadaki nem oranını gösterir.

Stevenson Koruması: Arı kovanı ve eve benzer bu kutu benzeri korunak, yer sıcaklığı ölçümü gibi okumalar yapabilen meteorolojik aletlerdendir. Yer seviyesindeki sıcaklıkların aşırı derecede inip çıkmasını engellemek için siper bacakların üzerine yerleştirilmiştir. Hava girişini sağlamak için delikli bir yüzeyi vardır ve sıcaklığı yansıtması için rengi beyaz olur, çünkü ölçülen sıcaklık güneş ışığında olan değil, gölgede olan sıcaklıktır. Stevenson Koruması, ünlü yazar Robert Louis Stevenson’ın babası mühendis ve meteorolog Thomas Stevenson (1818-1887) tarafından 1864 yılında icat edilmiştir.

Rüzgâr Tulumu: Rüzgâr çorabı olarak da bilinen bu tulumlar pek de ileri teknoloji ürünü sayılmazlar. Kumaştan yapılma koni biçimdeki bu tüplerin iki tarafı da açıktır ve uzun bir direğin üzerine yerleştirilmiştir. Rüzgâr tulumları, pilotların rüzgârın hızını ve şiddetini ölçmesine yardımcı olur. Rüzgâr estiğinde bu tulumun içerisinden girer ve tulumu havalandırır. Böylece tulum rüzgârın estiği yönü gösterir.

Yüksek Standartlar

Hava basıncı ve sıcaklığı, havanın doğasında bulunan son derece önemli unsurlardır. Ama onları ölçmek o kadar da kolay değildir. Basınç ve sıcaklık yüksekliğe göre değişir. Bu yüzden meteorologların bazı ortak standartlarda buluşması gerekir.

• Hava basıncı, deniz seviyesinde ölçülür ve milibar denen basınç birimleri kullanılır. Deniz seviyesindeki ortalama hava basıncı 1013,25 milibardır.

• Hava sıcaklığı, yeryüzünden 1,5 metre yükseklikte ölçülür. Yani eğer bir hava tahmincisi yarın sıcaklığın 27°C olacağını söylüyorsa bu, hava sıcaklığının yaklaşık olarak o yükseklikte geçerli olması demektir.

Sıcaklığı ölçmek için termometrelerimizin olması çok güzel olsa da sıcaklık ölçeğini anlaşılır kılabilmek için değerlerin dünyadaki sıcaklıklarla bağlantılı olması gerekiyordu. Alman fizikçi ve mühendis Daniel Gabriel Fahrenheit (1686-1736), kanın ortalama sıcaklığını ölçeğinin en yüksek sıcaklığı olan 100°F olarak kabul etti. Kuzey Avrupalı meslektaşları, hava sıcaklığının bu dereceden daha yükseğe çıkabileceğini düşünmüyorlardı. Suyun donma noktası daha sonralarda 32°F oldu. Diğer taraftan İsveçli gökbilimci Anders Celcius (1701- 1744) suyun donma noktasını 0°C, kaynama noktasını ise 100°C olarak kabul etti.

Her bir hava haritasının kendi dili vardır ve bu dilleri çözmek eğlenceli olabilir. Rüzgâr knot biriminde ölçülür ve hava haritasında, kuyruğu tüylü olan küçük oklara benzer “çentik” adı verilen çizgilerle anlatılır. Çentikler rüzgârın estiği yönü gösterirken “kuyruk” veya çentiğin bir yanından dışarı çıkan kısa çatallar rüzgârın hızını gösterir. Eğer rüzgâr çok şiddetli esiyorsa çentiğin yanına üçgen şeklinde bayrak eklenir. Matematiksel hesaplaması ise aşağıdaki gibidir;

1 knot = 1.9 kmh4

Bir çatal = 10 knot

Yarım çatal = 5 knot

Üçgen bayrak = 50 knot

Çatallar ve üçgen şeklindeki bayraklar gerçek rüzgâr hızını vermek için eklenebilir. Örneğin bir çatal ve yarım çatal sembolü bir araya gelince rüzgâr hızının 15 knot olduğunu gösterir.

3. Çaylak Meteorolog

Şimdi siz de hava hakkındaki engin bilgileriniz sayesinde kendi kendinize hava tahmini yapabilirsiniz. Seçim sizin! İster yeni öğrendiğiniz bilgiler ışığında dikkatli gözlemlere bağlı kalın, ister bir iki deney ve basit aletler yaparak içinizdeki çocuğu serbest bırakın veya bu işi tam yapmak istiyorum derseniz de kendinize özel mini bir meteoroloji istasyonu kurun.

Sıcaklık Ölçme

Hava sıcaklığını ölçmek için öncelikle termometre gibi basit bir alete ihtiyacınız var. (Daha doğru karşılaştırmalar yapabilmek için iki tane termometre de gerekebilir.) Bunları internet üzerinden, belli bir alanın ürünlerini satan dükkânlardan veya bilim müzelerinden alabilirsiniz. Şimdi biraz yaratıcılık zamanı! Bazı sonuçları gördüğünüzde şaşıracaksınız.

• Sıcaklığı farklı yüksekliklerde ölçmeyi deneyin. Örneğin yerden 5 cm ve 2 m yükseklikte olabilir. Aralarındaki fark nedir? Farklı hava şartlarında ve günün farklı saatlerinde nasıl değişim gösteriyorlar?

• Sıcaklığı binalara yakın yerlerde ve açık bir alanda ölçmeyi deneyin. Aralarındaki fark nedir?

• Her 24 saatlik süre zarfında en yüksek ve en düşük sıcaklığı bulun. Bu ölçme işlemini iki aşamalı yapmayı deneyin. Önce öğlen saat 2’de en yüksek sıcaklığı bulun. Daha sonra ikinci sıcaklığı, sıcaklıkların gece vakti en düşük olduğu zamana yakın olan sabahın en erken saatlerinde ölçmeyi deneyin. Birkaç gün boyunca ölçtüğünüz sıcaklıkları bir yere not edin. Daha sonra ise aralarındaki benzerlik ve farklılıkları bulmaya çalışın ve bir şablon oluşturup oluşturmadıklarına bakın.

Biri havanın rüzgârlı olduğunu söylüyorsa kendi kendinize bunun sadece rüzgâr olmadığını, alçak basınç bölgesine esen yüksek basınçlı hava olduğunu rahatlıkla söyleyebilirsiniz. Havaalanlarında gördüğünüz rüzgâr tulumu ve rüzgâr gülü (bkz. sayfa 13) rüzgârın yönünü tespit eden, kendi başınıza da yapabileceğiniz türden basit aletlerdir. Rüzgâr gülü için birbirine bağlı iki bağlama kolunun üzerindeki pusula noktalarının doğru olduğundan emin olun. Bunu bir pusula aracılığıyla doğru bir şekilde ayarlayabilirsiniz. Rüzgâr tulumu hakkında detaylı bilgi için 49. sayfaya göz atabilirsiniz. Rüzgâr tulumunu ve gülünü yüksek noktalara yani rüzgârı rahatlıkla ölçebilecekleri yerlere yerleştirin.