Yer altında her 33 metrede 1 C derece sıcaklık artar mı? Bunu mağarada deneyimleyebilir miyiz?

Bu yazıda size lisede bir kalıp olarak öğretilen ve her mağaraya girdiğinizde sorguladığınız bir olguyu değerlendireceğiz. Yer altında derinlere doğru ilerledikçe sıcaklık artar mı, azalır mı ya da bu değişimin belirli bir metre ölçüsü var mıdır?

Hepiniz lisedeki coğrafya dersinizden bahsettiğim bilgiyi hatırlamış olmalısınız. Peki böyle bir durumun ne gibi etkenlere bağlı olabileceğini hiç düşündünüz mü? İlk akla gelenler şunlar; hava sıcaklığı, mevsim, ana kaya, volkanlara uzaklık vs vs. Öncelikle farkında olmamız gereken durum şudur ki böyle bir kuralı gözeterek yerin derinliklerine doğru yola çıktığımızda sıcaklık değişikliğini gözlemleyebilmemiz için ortam sıcaklığı üzerindeki hakim etkenin yer ısısı olması gerekir. atmosferin yeryüzüne değen alt tabakalarında sıcaklık günlük ve yıllık olarak sürekli bir değişim içindedir ve bu sıcaklık, belli bir ölçüde de olsa yer yüzeyinin sıcaklığına etki etmektedir. Güneşin doğrudan etkisinin yanı sıra yer altına sızan sular da yüzeyin sıcaklık özelliğini taşıdığı için yerin en üst kısmında belli bir kalınlıktaki alan sıcaklık konusunda dış etkilere maruz kalmış olur. Bu alanın daha altındaysa yüzeyden gelen etkiler hissedilmez ve yıl boyu sabit bir sıcaklık gözlenir. Yıllık ve günlük sıcaklık farkları arttıkça bu sabit sıcaklığın bulunduğu bölge de o kadar derine inmektedir. Ekvatoral bölgede yıl boyunca sıcaklık değerleri birbirine yakın olduğu için bu seviyeye yüzeyden sadece birkaç metre aşağıda ulaşılır. Orta kuşakta ise aynı seviye 15 - 20 m derinlikte bulunur. Kontinental iklim sahalarında ve daha yüksek enlemlerde bu seviyenin derinliği 25 m kadardır. Sıcaklığın yıl boyunca sabit olduğu bu seviyedeki sıcaklık, o noktanın yüzeyindeki atmosferin yıllık ortalama sıcaklığına eşittir. Genel geçer bir söylem ile ifade edilenin aksine Jeotermal gradyan ve onunla orantılı olarak sıcaklık akımının değeri yer yüzünde bölgeden bölgeye büyük ölçüde değişiklik göstermektedir. Çünkü başta ana kaya özellikleri farklıdır. Her kayacın yoğunluğu, gözenekliliği, geçirimliliği ve ısı iletkenliği birbirinden farklıdır. Bunun yanında yapı özellikleri sahanın kıvrımlı, kırıklı ya da monoklinal yapıda bulunması ısı iletimini oldukça etkiler. Yeraltı suyu bakımından farklı şartlar, kayaların radyoaktivite derecesi, volkanik olaylar, derinlerde soğumakta olan yeni bir volkanik kütlenin varlığı gibi farklı etmenler bunun üzerinde etki oluştururlar. Bu nedenlerden dolayı sıcaklığın 1 C derece artması için inilmesi gereken derinlik, yani termal gradyan, yerden yere 26 - 55 m arasında değişir. Bu bakımdan yakın sahalar arasında olduğu gibi kıtalar arasında da farklılıklar vardır. Birçok ölçümlerden elde edilen ortalamalara göre Avrupa'da her 32 - 34 m alçalmaya karşılık 1 C derece arttığı halde, Kuzey Amerika'da sıcaklık ancak 42 m'de 1 C derece artmaktadır. Diğer yandan aynı noktada da sıcaklığın artış hızı sabit değildir. Görlüyor ki bu bakımdan bütün dünya için ortalama sayı vermek kolay değildir. Bununla birlikte genelde, sıcaklığın her 33 metre derinliğe karşı 1 C derece arttığı varsayılmaktadır.

Gelelim mağaralardaki duruma. Bilindiği üzere biz mağaracıların ilgisi özellikle karstik mağaralar üzerine yoğunlaşmıştır. Karstik mağaralar yer altında bir drenaj ağı özelliği göstermektedirler. Sırf bu özellikleri onların hava ve su dolaşımı ve dolayısıyla ısı alışverişi için biçilmiş kaftan olduklarını gösterir. Mağaralardaki bu dolaşım, atmosfer şartlarının ve bunların dolaylı etkilerinin yerin derinliklerine kadar taşınmasını sağlar. Yüksek rakımlarda, çıplak arazilerde bulunan dikey mağaralar çoğu zaman içlerinde artık buzul özelliği gösteren kar yığınları bulundurmaktadır. Bu kar yığınlarının ortalama eğimi yüksek ve ağız kısmı geniş bazı mağaralarda (örneğin Antalya'da bulunan Dombra mağarası) 250 m derinliğe kadar inebildikleri kaydedilmiştir. Bu tip mağaralarda bütün sıcaklık dağılımının dikey hava akışı ve kar kütlesinin etkisi ile belirlendiği tahmin edilmektedir. Dombra'da yer altına doğru indikçe buzula yaklaşıldığı için sıcaklık artmak yerine giderek azalır. Benzer şekilde Uşak'ta bulunan Çokrağan mağarasında da bir yeraltı akarsuyu mağaradaki sıcaklık dağılımını domine etmektedir. Kuru ve gelişimi durmuş olan fosil kollar sıcak iken su akışının bulunduğu ve yer altı suyunu barındıran kollar suyun etkisiyle oldukça soğuktur.

Örneklerde görmekteyiz ki özellikle aktif mağaralarda termal gradyandan bağımsız bir sıcaklık dağılışı bulunmaktadır. Buna sebep olarak atmosfer etkisinin hava, su ve kar gibi enstrümanlarla mağara içinde yerin derinliklerine kadar sokulması gösterilebilir. Bu mağaralarda, mesela Dombra'da yıl boyunca sabit bir sıcaklık ölçülse dahi termal gradyanın etkisinden söz edemeyiz çünkü bu tip mağaralarda atmosfer olaylarının düşük sıcaklık özelliği taşıyan etkileri karlar vasıtasıyla mağaranın içine taşınmakta ve güneş ışınları buraya ulaşamadığı için yıldan yıla birikmektedir. Sürekli sadece negatif değerler biriktirildiği için orada artık atmosferin yıllık ortalama sıcaklığını ölçmek imkansızdır. Dolaşımın belli bir nedenden tıkandığı ve oluşumun durduğu fosil mağaralarda ise sabit sıcaklığın bulunduğu gözlemlenmiştir, bu tip mağaralarda derinlere indikçe sıcaklığın artması söz konusu olabilmektedir.

https://www.youtube.com/watch?v=3HsbH1HuiJs