تحديد قوة جاذبية الأرض للأجسام لماذا تهبط على الأرض عندما تقفز بدلاً من أن تطفو في الفضاء؟ لماذا تسقط الأشياء عند رميها أو سقوطها؟ الجواب هو الجاذبية.
ما يمكن وصفه بأنه قوة غير مرئية تجمع الأشياء معًا، اتبع صفحة المقالة لمعرفة المزيد حول تحديد قوة جاذبية الأرض للأجسام.
جدول المحتويات
ما هي الجاذبية؟
الجاذبية هي القوة التي يسحب بها كوكب أو جسم آخر الأشياء نحو مركزه.
تمامًا كما تبقي الجاذبية جميع الكواكب في مدار حول الشمس، فإن الجاذبية هي إحدى القوى الأساسية الأربعة في الكون.
بالإضافة إلى القوى الكهرومغناطيسية، تنتشر القوى النووية القوية والضعيفة.
تظل الجاذبية، وهي مهمة أيضًا في إبقاء أقدامنا بعيدة عن الأرض، لغزًا إلى حد كبير للعلماء.
توصل العلماء القدماء الذين يحاولون وصف العالم إلى تفسيراتهم الخاصة لسبب سقوط الأشياء على الأرض.
كما ادعى الفيلسوف اليوناني أرسطو أن الأجسام لديها ميل طبيعي للتحرك نحو مركز الكون.
لكن لمحات لاحقة حولت كوكبنا من موقعه الأساسي في الكون، كما اعترف به البولندي متعدد الثقافات نيكولاس كوبرنيكوس.
أيضًا، تكون مدارات الكواكب في السماء أكثر منطقية عندما تكون الشمس مركز النظام الشمسي.
وسع عالم الرياضيات والفيزيائي البريطاني إسحاق نيوتن رؤى كوبرنيكوس.
لقد استنتج أنه عندما تلتقي الشمس بالكواكب، تمارس كل الأجسام قوة جاذبية على بعضها البعض.
في أطروحته الشهيرة عام 1687 بعد الميلاد Philosophiae naturalis Principia mathematica وصف “نيوتن”.
وما يسمى الآن بقانون الجاذبية العامة، وعادة ما يتم كتابته على النحو التالي: Fg = G (m1.m2) / r ^ 2.
حيث “F” هي الجاذبية، و “m1” و “m2” هي كتل جسمين، و “r” هي المسافة بينهما، و “G” هي ثابت الجاذبية.
أنظر أيضا: مقال عن قانون نيوتن الأول
فعل الجاذبية
وصف العالم “ألبرت أينشتاين” قوة الجاذبية بأنها منحنى موجود في الفضاء ويلتف حول كل جسم في الفضاء.
على سبيل المثال، نجم أو كوكب، وعندما يقترب منه جسم آخر خارج كوكب الأرض، سيتم سحب هذا الجسم في اتجاه المنحنى.
وصف أينشتاين أيضًا أن أي جسم أو أشياء ذات كتلة لها جاذبية أيضًا، وبالتالي فإن الأجسام أو الأجسام ذات الكتلة الأكبر لها جاذبية أكبر والعكس صحيح.
بالإضافة إلى ذلك، تصبح قوى الجاذبية أضعف مع زيادة المسافة، لذا فهي تتناسب عكسياً مع المسافة وبالتالي.
كلما اقتربت الأجسام من بعضها البعض، زادت قوى الجاذبية بين هذه الأجسام وتصبح أقوى.
نستنتج مما سبق أن جاذبية الأرض تأتي من كتلتها أو وزنها وبالتالي تعمل على جذبك نحوها.
نظرًا لأن لديك كتلة، كما أوضحنا سابقًا، فإن أي جسم له كتلة له قوة جاذبية، وهذا يمنحك الوزن المزعوم لديك.
في الواقع، إذا كنت على كوكب آخر أقل كتلة من الأرض، فسيكون وزنك على هذا الكوكب أقل!
الجاذبية في عالمنا
تدعم قوى الجاذبية الكواكب وتبقيها في مدارها الدائم حول الشمس.
هذا يحبس القمر في مداره حول الأرض، وتؤدي قوى جاذبية القمر إلى سحب مياه البحر نحو القمر.
المد والجزر التي تحدث في المحيطات أيضًا تخلق الجاذبية، مما يؤثر على تكوين النجوم والكواكب.
من خلال جذب المواد المكونة لها وربطها، لا تعتمد الجاذبية فقط على جاذبية الأجسام ذات الكتلة.
نظرًا لأنه يجذب الضوء أيضًا، فقد اكتشف العالم “أينشتاين” هذا المبدأ.
إذا وجهت مصباحًا يشع ضوءًا لأعلى، يصبح هذا الضوء أكثر احمرارًا بشكل غير محسوس.
هذا بسبب الجاذبية التي تسحبه، لكن لا يمكن تفسير ذلك بالبصر لأنك لا تستطيع رؤيته بالعين المجردة.
لكن يمكن تفسيرها عن طريق القياس، وهذا ما يفعله العلماء.
الثقب الأسود
الثقوب السوداء هي مناطق في الفضاء تكون فيها الجاذبية قوية بما يكفي لمنع الهروب.
حتى الجسيمات الأسرع حركة، ولا حتى الضوء، يمكن إطلاقها، ومن هنا جاء اسم “الثقب الأسود”.
اقترح الفيزيائي وعالم الفلك الألماني كارل شوارزشيلد النسخة الحديثة من الثقب الأسود.
في عام 1915، بعد التوصل إلى حل دقيق، قام بتقدير نظرية النسبية العامة لأينشتاين.
أدرك شوارزشيلد أنه يمكن سحق الكتلة إلى نقطة صغيرة للغاية، مما يؤدي إلى تشوه الزمكان حولها.
حتى لا يتمكن أي شيء، ولا حتى فوتونات ضخمة من الضوء، من الهروب من انحناءه.
يُطلق على الجزء العلوي من الثقب الأسود المنسي اسم أفق الحدث، والمسافة بين تلك الحدود والنواة اللانهائية كثيفة – أو التفرد – سميت باسم شوارزشيلد.
من الناحية النظرية، تمتلك جميع الكتل نصف قطر شفارتزشيلد المحسوب عندما يتم ضغط كتلة الشمس إلى نقطة صغيرة جدًا.
أيضًا، سيشكل ثقبًا أسود نصف قطره أقل من 3 كيلومترات (حوالي ميلين).
وبالمثل، لعقود من الزمان، كان نصف قطر شوارزشيلد نصف قطر شوارزشيلد بضعة ملليمترات فقط، مما يجعل الثقب الأسود ليس أكبر من الرخام.
كانت الثقوب السوداء سمات غريبة للنسبية العامة وأصبح الفيزيائيون واثقين بشكل متزايد من وجودها (الثقوب السوداء).
حيث تم اكتشاف أجرام فلكية متطرفة أخرى، مثل النجوم النيوترونية، ويعتقد اليوم أن معظم المجرات تحتوي على ثقوب سوداء وحشية.
أيضا: البحث عن أهمية الجاذبية للإنسان
الجاذبية على الأرض
الجاذبية على الأرض مهمة جدًا بالنسبة لنا لأنه بدونها لا يمكننا العيش على الأرض!
يبدأ الموضوع بجذب الشمس إلى الأرض، هذه العملية التي تُبقي الأرض دائمًا في مدارها.
لذلك فهو يؤدي إلى التواجد في كوكبنا الجميل، على مسافة مريحة تنعشنا، والاستمتاع بدفء وضوء الشمس.
بالإضافة إلى أنه يساهم في الحفاظ على الغلاف الجوي المحيط بالأرض وكذلك الهواء اللازم لعملية التنفس.
لذا فإن الجاذبية هي أهم شيء في الحياة، فهي تجمع عالمنا معًا!
الجاذبية هي قوة لغز دائم
تربك الجاذبية العلماء بطرق أخرى أيضًا. النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات، الذي يصف تأثيرات كل الجسيمات والقوة المعروفة تقريبًا، يتجاهل الجاذبية.
بينما يحمل الضوء جسيمًا يسمى الفوتون، ليس لدى الفيزيائيين أي فكرة عما إذا كان هناك جسيم مكافئ يمكن تسميته بالجاذبية.
لا يزال الجمع بين الجاذبية في إطار نظري وميكانيكا الكم، وهو اكتشاف مهم آخر لمجتمع فيزياء القرن العشرين، مهمة غير مكتملة.
من المعروف أن مثل هذه النظرية عن كل شيء لم تتحقق أبدًا، لكن الجاذبية لا تزال تستخدم للكشف عن النتائج الهائلة.
في الستينيات والسبعينيات من القرن الماضي، أظهر عالما الفلك فيرا روبين وكينت فورد أن النجوم الموجودة على أطراف المجرات تدور بسرعة كبيرة جدًا.
كان الأمر كما لو كانت كتلة غير مرئية تسحبها من خلال الجاذبية وتلقي الضوء على مادة نسميها الآن المادة المظلمة.
في السنوات الأخيرة، نجح العلماء أيضًا في استنباط نتيجة أخرى لنظرية النسبية لأينشتاين.
منذ عام 2017، فتح مرصد موجات مقياس التداخل الليزري (LIGO) نافذة جديدة على الكون.
قد يثير هذا اهتمامك: كيف ينفذ رواد الفضاء مهامهم في حالة انعدام الوزن
في النهاية، الجاذبية الأرضية التي تشدك للداخل تحدث أيضًا للأرض نفسها من خلال الشمس، حيث تسحب الشمس الأرض نظرًا لكتلتها وحجم الأرض الذي هو أكبر منك بعدة مرات.