چگونگی کشف جاذبه زمین توسط نیوتن | چرا زمین جاذبه دارد؟ | آیا جاذبه زمین در همه جا یکسان است؟
نیروی گرانش یا جاذبه یکی از مهم ترین نیروهای طبیعت است که نقش مهمی در حیات موجودات روی کره زمین، در کنار هم قرار گرفتن سیارات و شکل گیری منظومه شمسی دارد.
زمین دارای نیروی گرانش است اما بر خلاف تصور بسیاری از افراد، جاذبه تنها به زمین تعلق ندارد بلکه همه اجسام به هم نیروی گرانش وارد می کنند.
در ادامه قصد داریم درباره نیروی جاذبه به زبان ساده و این که چه چیزی باعث جاذبه زمین می شود صحبت کنیم، با کوکا همراه باشید.
چگونگی کشف جاذبه زمین
گرانش یا جاذبه به نیرویی گفته می شود که می تواند همه چیز را به سمت خود بکشد. ما گرانش را با نیروی جاذبه زمین می شناسیم اما زمین تنها چیزی نیست که دارای جاذبه می باشد.
در واقع همه چیز در دنیا – چه کوچک یا بزرگ – دارای نیروی جاذبه است و باعث ایجاد کشش اجسام به سمت خود می شود، حتی ما انسان ها!
با این حال در بسیاری از موارد این کشش به اندازه جاذبه زمین آن قدر زیاد نیست که بتواند باعث جذب اجسام شود.
همه ما داستان کشف نیروی جاذبه را شنیده ایم، زمانی که دانشمندی به نام ایزاک نیوتن زیر درخت سیب نشسته بود و با افتادن سیب روی سرش به این فکر کرد که چرا سیب به جای این که به زمین بیفتد به آسمان نرفت؟
این گونه بود که این سوال به ظاهر ساده و بدیهی مقدمه کشف قوانین مربوط به گرانش که از موضوعات بسیار مهم در فیزیک می باشند شد.
نیوتن بعد از تحقیقات فراوان و البته تفکر هوشمندانه به این نتیجه رسید نیروی جاذبه به وزن اجسام بستگی دارد و همچنین هر چه اجسام از هم دورتر می شوند جاذبه میان آن ها نیز کمتر می شود.
مثال ساده برای درک بهتر نیروی گرانش
برای این که بدانیم گرانش در جهان ما چگونه کار می کند باید سفری در زمان و مکان داشته باشیم.
یک بازی فوتبال را در نظر بگیرید، واضح است که وقتی توپ را به هوا شوت می کنید گرانش زمین آن را به سوی خود می کشاند و توپ دوباره به زمین می افتد اما این تنها اتفاقی نیست که رخ می دهد بلکه گرانش توپ نیز روی زمین اثر گذاشته، به آن نیرو وارد می کند و زمین را به سمت خود می کشد.
با این حال توپ در کشیدن زمین به سمت خود موفق نیست زیرا زمین بسیار سنگین تر از توپ فوتبال است و تحت تاثیر گرانش آن قرار نمی گیرد در حالی که توپ فوتبال به سوی زمین کشیده می شود.
حالا فضا و خورشید را در نظر بگیرید، خورشید هم مانند زمین جاذبه دارد و از آن جا که بسیار بزرگ تر از زمین است نیروی گرانش آن پیروز شده و می تواند کره خاکی ما را به سوی خودش بکشد.
سوال مهمی که ممکن است در این جا پیش بیاید این است که اگر خورشید، زمین را به سوی خودش جذب می کند پس چرا زمین و سایر سیارات مانند توپ فوتبال روی خورشید نمی افتند؟!
جواب این است که سیارات مختلف از جمله زمین در حال حرکت هستند و تعادل بین نیروی جاذبه و سرعت حرکت آن ها باعث شده به جای افتادن روی خورشید به دور آن بچرخند.
در سفرمان به ماه متوجه می شویم که جاذبه در همه جای آن یکسان نیست و به مقدار سنگینی یا جرم هر شی بستگی دارد. جالب است بدانید اگر روی ماه بالا بپرید ارتفاع بیشتری – نسبت به زمانی که روی زمین به بالا می پرید – طی خواهید کرد.
علت این است که زمین از ماه بزرگ تر است بنابراین نیروی بین ما و زمین – که به آن وزن می گوییم – از نیروی بین ما و ماه بیشتر است. به نظر می رسد وزن ما در ماه نسبت به وزن ما روی کره زمین کمتر است و با پریدن بیشتر بالا می رویم.
حالا به ساحل دریا سفر می کنیم، با نشستن کنار ساحل می توانیم جذر و مد دریا را مشاهده کنیم که طی آن به نظر می رسد دریا به تدریج به ما نزدیک تر شده و سپس دور می شود.
حقیقت این است که دریا جلو و عقب نمی رود بلکه بالا و پایین می رود و علت این مسئله تاثیر گرانش ماه روی آب دریا می باشد. بر خلاف توپ فوتبال، ماه به اندازه ای بزرگ است که می تواند اندکی روی اجسام روی زمین اثر بگذارد.
ماه آب دریا را به سمت خود کشیده و آب بالا می آید و سپس با چرخش ماه به دور زمین این جاذبه کاهش یافته و آب دوباره به پایین برمی گردد.
سوال دیگری که ممکن است ذهن شما را به خود مشغول کند این است که چرا جاذبه ماه روی آب دریا اثر می گذارد اما جاذبه خورشید این گونه نیست در حالی که خورشید بسیار بزرگ تر از ماه و حتی زمین است؟
پاسخ این است که با وجود بزرگ بودن خورشید، این ستاره به قدری از زمین دور است که نیروی جاذبه آن تا حد زیادی تضعیف می شود.
چرا جاذبه زمین را در فضا احساس نمی کنیم؟
همان طور که قبلا اشاره کردیم همه اجسام دارای نیروی جاذبه هستند و گرانش تقریبا همه جا وجود دارد اما چرا این نیرو را روی زمین احساس می کنیم اما در فضا بسیار کمتر است و فضانوردان احساس بی وزنی دارند؟
حقیقت این است که فضانوردان نیز تحت تاثیر جاذبه زمین هستند اما آن را احساس نمی کنند زیرا در حالت سقوط آزاد قرار دارند.
برای درک بهتر به یک چترباز فکر کنید، چتر باز در هواپیما و قبل از پریدن جاذبه را حس می کند اما وقتی می پرد تا قبل از این که چترش را باز کند در حال سقوط آزاد است و جاذبه ای را احساس نمی کند.
اگر چترباز را در فضا – در وسط مسیر میان زمین تا ماه – قرار دهید نیز همین اتفاق رخ می دهد، چترباز شروع به سقوط به سمت زمین می کند اما آن را حس نمی کند.
در حین سقوط آزاد جاذبه را حس نمی کنید چون همه چیز در اطراف شما در حال سقوط است. تصور کردن این مسئله شاید کمی دشوار باشد مگر آن که تجربه چتربازی یا فضانوردی داشته باشید!
در مورد ماه نیز همین اتفاق رخ می دهد، در واقع ماه در حال سقوط آزاد است و توسط نیروی گرانش زمین جذب می شود اما به دلیل سرعت حرکت آن، در مداری به دور زمین می چرخد.
به عبارت دیگر جاذبه تقریبا همه جا وجود دارد اما ما با توجه به نوع حرکت خود، آن را به طرق مختلف احساس می کنیم.
چرا زمین جاذبه دارد؟
برای یک دقیقه زمین بدون جاذبه را تصور کنید!
در دنیای بدون جاذبه همه چیز در آسمان معلق می ماند و هیچ چیز به زمین باز نمی گردد، هوای اطراف زمین از بین می رود و موجودات زنده قادر به زندگی کردن نخواهندبود. دریا، باران، برف و بسیاری از پدیده های طبیعی به وجود نمی آیند و گردش ماه به دور زمین متوقف می شود.
بدون جاذبه تمام کهکشان از هم می پاشد و زندگی در کره زمین ممکن نخواهد بود. در واقع جاذبه همان چیزی است که دنیا را کنار هم نگه داشته است.
آیا جاذبه زمین در همه جا یکسان است؟
خیر، این طور نیست. جاذبه در نقاط مختلف کره زمین ممکن است متفاوت باشد زیرا طبق فرمول جاذبه، اگرچه جرم جسم و زمین ثابت است اما فاصله از مرکز زمین ممکن است در نقاط مختلف زمین از جمله روی کوه ها و غیره تغییر کند و همین باعث می شود مقدار جاذبه نیز تغییر کند.
منابع: theconversation – morgridge – spaceplace
🔥 برای مشاهده سریع جدیدترین فال های امروز روی دکمه زیر کلیک فرمایید
