Ay, Dünya’nın tek doğal uydusudur. Güneş Sistemi içinde beşinci büyük doğal uydudur. Dünya ile Ay arasında ortalama merkezden merkeze uzaklık 384.403 km’dir.
Ay, Dünya’nın yörüngesinde bir turunu 27 gün 7 saatte tamamlar. Dünya, Ay ve Güneş geometrisinde görülen periyodik değişimler sonucunda her 29,5 günde tekrar eden Ay’ın evreleri oluşur.
Ay’ın çapı 3.474 km’dir, bu da Dünya çapının dörtte birinden biraz fazladır. Dolayısıyla Ay’ın hacmi Dünya’nın hacminin %2‘sidir. Kütlesi Dünya kütlesinden 81,3 kat daha düşüktür. Yüzeyinde kütle çekim etkisi yer çekiminin yaklaşık %17’sidir. Ay, Dünya’nın yörüngesinde bir turunu 27 gün 7 saatte tamamlar. Dünya, Ay ve Güneş geometrisinde görülen periyodik değişimler sonucunda her 29,5 günde tekrar eden Ay’ın evreleri oluşur.
Ay, insanların üzerine iniş yaparak yürüdükleri tek gökcismidir. Yerçekiminden kurtulup uzaya çıkan ve Ay’ın yakınından geçen ilk yapay nesne Sovyetler Birliği‘nin Luna 1 uydusudur. Ay yüzeyine çarpan ilk insan yapısı nesne Luna 2 uydusudur. Normalde görünmeyen Ay’ın öteki yüzünün ilk fotoğraflarını ise Luna 3 uydusu çekmiştir. Bu üç uydu da 1959 yılında uzaya fırlatılmıştır.
Ay yüzeyine ilk yumuşak iniş yapabilen uzay aracı Luna 9, ve Ay yörüngesine giren ilk insansız uzay aracı da Luna 10‘dur. Bu iki uydu da 1966’da uzaya fırlatılmıştır.
ABD’nin Apollo programı 1969 ve 1972 yılları arasında altı başarılı inişle, günümüze kadar insanlı görevleri başaran tek uzay programıdır. Ay’ın doğrudan insanlar tarafından incelenmesine Apollo programının bitişiyle son verilmiştir.
Apollo-11
Ay, Dünya’nın yörüngesinde eş zamanlı olarak dönmektedir, yani her zaman aynı yüzü Dünya’ya dönüktür. Ay’ın göründüğü açının küçük değişimleri (Ay sallantısı) nedeniyle Ay yüzeyinin %59’u görünür
Ay’ın Dünya’ya karşı olan yüzünden Ay’ın görünen yüzü, diğer tarafına da Ay’ın öteki yüzü denir. Öteki yüz Ay’ın karanlık yüzü ile karıştırılmamalıdır. Ay’ın karanlık yüzü herhangi bir anda Güneş tarafından aydınlatılmayan yarıküresidir. Ayda bir kere bu yüz yeniay safhasına Ay’ın görünen yüzü olur. Ay’ın öteki yüzü ilk olarak 1959’da Sovyet uzay sondası Luna 3 tarafından fotoğraflandı. Ay’ın öteki yüzünün ayırt edici özelliklerinden biri Ay denizi (Latince: (mare, çoğulu maria) adı verilen düzlüklerin hemen hemen hiç olmamasıdır.
Ayı’n İki Yüzü
Çıplak gözle rahatlıkla görünebilen Ay yüzeyinde bulunan karanlık Ay düzlüklerine Ay denizi denir. Çünkü antik dönem gökbilimcileri bunların suyla dolu olduklarını zannediyordu. Günümüzde bunların katılaşmış bazalt olduğu bilinmektedir.
Ay yüzeyinde görünen açık renkli bölgelere Ay dağları denir çünkü Ay denizlerinden daha yüksektirler. Ay’ın görünen yüzünde, içleri bazalt ile dolu olan kraterlerin çevresinde birçok dağ sırasına rastlanır. Bunların kraterlerin çevrelerinde oluşan yükseltilerin kalıntıları olduğu düşünülmektedir. Dünya’da karşılaşılan oluşumun aksine, başlıca Ay dağlarının hiçbirinin tektonik etkinlikler sonucu oluşmadığına inanılmaktadır.
Ay’ın yüzeyinde gökcisimlerinin çarpması sonucu oluşan birçok krater bulunur. Çapı 1 km.’den büyük yaklaşık yarım milyon krater Ay yüzeyine göktaşlarının ve kuyrukluyıldızların çarpması sonucu oluşmuştur. Kraterler hemen hemen sabit bir oranla oluştuğu için birim alanda bulunan krater sayısı yüzeyin yaşını tahmin etmek için kullanılabilir. Atmosferin, hava olaylarının ve yakın geçmişte jeolojik etkinliklerin olmaması sayesinde bu kraterler, Dünya’dakilerin aksine oldukça iyi korunmuştur.
Aykabuğunun üzerinde regolit adı verilen taş ve tozdan oluşan bir tabaka bulunur. Yüzeye çarpan gökcisimleri nedeniyle oluşan regolit eski yüzeylerde yeni yüzeylere nazaran daha kalındır. Özel olarak regolitin kalınlığının denizlerde 3-5 metre, daha eski yayla bölgelerinde ise 10-20 metre arasında değiştiği tahmin edilmektedir. Çok ince toz hâlinde bulunan regolit tabakasının altında onlarca kilometre kalınlığında oldukça parçalanmış kayalardan oluşan megaregolit tabakası bulunur.
Ay yüzeyine sürekli çarpan göktaşları ve kuyrukluyıldızlar nedeniyle küçük miktarlarda su büyük olasılıkla yüzeye eklenmiştir. Bu durumda günışığı suyu elementlerine yani hidrojen ve oksijen ayıracak, bunlar da Ay’ın zayıf kütle çekimi nedeniyle zamanla yüzeyden kaçacaktır. Ancak Ay’ın dönme ekseninin tutulum düzlemine yalnızca 1.5° gibi çok küçük bir eğiklik yapması nedeniyle kutuplar yakınında bulunan bazı derin kraterler hiçbir zaman doğrudan günışığı almadığından ve sürekli gölgede kaldığından buraya düşen su molekülleri uzun zaman süreleri boyunca kararlılığını koruyacak.
1994 yılında gerçekleştirilen Clementine güney kutbunda gölgede kalmış böyle kraterleri haritalandırdı, ve bilgisayar simülasyonları yaklaşık 14.000 km² kadar bir bölgenin sürekli gölgede kaldığını göstermektedir. Clementine görevinin bistatik radar deneyi küçük donmuş su ceplerine işaret eder ve Lunar Prospector görevinden gelen bilgiler kutup bölgeleri yakınlarında regolitin üst bölümlerinde aşırı derecede yüksek hidrojen konsantrasyonlarını gösterir. Toplam su buzu miktarının bir kilometre küp olduğu tahmin edilmektedir.
Su buzu kazılarak toplanabilir ve nükleer jeneratörler ya da güneş panelleriyle donatılmış elektrik santralleri tarafından hidrojen ve oksijene ayrılabilir. Ay üzerinde kullanılabilecek miktarda su bulunması, Ay’ı yaşanılabilir kılmak için önemlidir çünkü Dünya’dan su taşımak mümkün olamayacak kadar pahalı olacaktır. Ancak son zamanlarda Arecibo gezegen radarı ile yapılan gözlemler, Clementine radarının su buzu bulunduğuna dair işaret ettiği bilgilerin aslında görece yeni kraterlerin oluşumunda fırlayan kayaların sonucu olabileceğini göstermiştir. Ay üzerinde ne kadar su bulunduğu sorusunun cevabı henüz bilinmemektedir.
Ay, kabuk, manto ve çekirdek gibi jeokimyasal olarak ayrımlanabilen katmanlardan oluşur. Aykabuğu başlıca oksijen, silikon, magnezyum, demir, kalsiyum, ve aluminyum elementlerinden oluşmuştur. Jeofiziksel tekniklere dayanılarak aykabuğunun kalınlığının ortalama 50 km. civarında olduğu tahmin edilmektedir.
Ay’ın mantosunda oluşan kısmi erime Ay denizlerinde bulunan bazaltların yüzeye püskürmesine neden oldu. Bu bazaltların analizi mantonun olivin, ortopiroksen ve klinopiroksen minerallerinden oluştuğunu ve Ay mantosunun Dünya mantosundan demir açısından daha zengin olduğunu gösterir.
Ancak bazı kanıtlar Ay çekirdeğinin yaklaşık 350 km.’lik yarıçapıyla oldukça küçük olduğuna işaret eder. Bu büyüklük Ay’ın yalnızca %20’sine denk gelir, halbuki birçok gökcisminde çekirdeğin oranı %50 civarındadır. Ay çekirdeğinin bileşimi tam olarak saptanamamıştır, ama az bir miktarda kükürt ve nikel alaşımlı metalik demirden oluştuğu sanılmaktadır. Ay’ın zamanla değişkenlik gösteren dönüşünün analizi çekirdeğin en azından kısmen erimiş olduğunu gösterir.
Ay’ın atmosferi öyle incedir ki yok bile sayılabilir. Toplam atmosferik kütlesi 104 kg.’dır. Atmosferinin kaynaklarından biri aykabuğunda ve mantoda oluşan radyoaktivite sonucu ortaya çıkan radon gibi gazların salınımıdır. Diğer önemli bir kaynak ise mikrogöktaşları, güneş rüzgârı iyonları, elektronlar ve günışığının bombardımanı sonucu oluşan püskürtüm süreciyle gerçekleşir. Püskürtüm yoluyla salınan gazlar ya tekrar regolit içinde hapsolur ya da güneş radyasyon basıncı veya iyonize olmuşlarsa güneş rüzgârının manyetik alanı nedeniyle uzaya kaçar. Dünya üzerinden yapılan spektroskopik yöntemlerle sodyum (Na) ve potasyum (K) gibi elementlerin varlığı tespit edilmiştir. Radon–222 (222Rn) ve Polonyum-210 (210Po) gibi elementler ise Lunar Prospector ‘un alfa parçacık spektrometresi ile tespit edilmiştir. Argon–40 (40Ar), helyum-4 (4He), oksijen (O2) ve/veya metan (CH4), nitrojen (N2) ve/veya karbon monoksit (CO), ve karbon dioksit (CO2) Apollo astronotları tarafından yerleştirilen detektörler tarafından tespit edilmiştir.
Ay günü boyunca yüzey sıcaklığı ortalama 107 °C, Ay gecesi boyunca da ortalama -153 °C civarındadır.
Ay, sabit yıldızlara göre Dünya yörüngesinde her 27,3 günde bir tam tur atar. Ancak Dünya’da kendi yörüngesinde Güneş’in çevresinde döndüğü için Ay’ın evrelerinin dönüşümü için biraz daha uzun bir zaman, 29,5 gün gerekir. Diğer gezegenlerin uydularının aksine Ay Dünya’nın ekvator düzlemi üzerinde değil, tutulum düzlemi yakınlarında yörüngededir. Gezegeninin boyutlarına göre Güneş Sistemi içinde en büyük doğal uydudur. (Charon cüce gezegenPlüton’dan daha büyüktür.)
Dünya üzerinde görülen gelgit etkilerinin çoğu Ay’ın kütleçekim alanı nedeniyle oluşmaktadır, Güneş’in etkisi çok azdır. Gelgit etkileri nedeniyle Dünya ile Ay arasındaki ortalama uzaklık her yüzyılda 3,8 m artmaktadır. Açısal momentumun korunumu nedeniyle Ay’ın yarı büyük ekseninin artmasıyla birlikte Dünya’nın dönüşü yüzyılda 0,002 saniye kadar yavaşlamaktadır.
Dünya ve Ay sistemi bazen gezegen-uydu sistemi olarak değil de çifte gezegen sistemi olarak değerlendirilir. Bunun nedeni Ay’ın çevresinde döndüğü gezegene göre oldukça büyük olan boyutlarıdır. Ay’ın çapı Dünya’nın dörtte biri, kütlesi de 1/81’idir. Ancak sistemin orta kütle merkezi yeryüzünün 1.700 km. yani Dünya yarıçapının dörtte biri kadar altında olması nedeniyle bu görüş bazıları tarafından eleştirilmektedir. Ay yüzeyi Dünya’nın onda birinden azdır ve Dünya’nın kara alanının yaklaşık dörtte biri kadardır.
Her ne kadar 1959 yılında Luna 2 ve bunu izleyen diğer inişlerde birçok Sovyetler Birliği bayrağı ile ABD bayrağı Ay yüzüne sembolik olarak dikilmişse de günümüzde Ay yüzeyi üzerinde hiçbir ulus hak iddia etmemektedir. Rusya ve ABD Ay’ı uluslararası sular ile aynı statüye koyan (res communis) Dış Uzay Anlaşması’nın taraflarıdır. Bu anlaşma aynı zamanda Ay’ın yalnızca barışçıl amaçlar için kulllanılmasını emreder ve askerî üsler ile kitle imha silahlarını ve her türden silahları yasaklar.
Ay kaynaklarının herhangi bir ülke tarafından tek başına kullanılmasını kısıtlayan ikinci bir anlaşma olarak Ay Anlaşması önerilmiştir ama uzay yolculuğuna çıkabilen ülkelerden hiçbiri bu anlaşmayı imzalamamıştır. Çeşitli kişiler Ay üzerinde tamamen ya da kısmen hak iddia etse de bunlar dikkate alınmamıştır.
Ay’ı Ziyaret Eden Uzay Araçları
