به اعماق زمین سفر کنید!

داستان ها و کارتون هایی که درباره سفر به مرکز زمین بود را به یاد می آورید؟ البته سفر به مرکز زمین و زنده برگشتن از آنجا غیرممکن است؛ اما اگر جزئیات را کنار بگذاریم، به نظرتان در مرکز زمین چه اتفاقی برای ما می افتد.

سفر به مرکز زمین و زنده برگشتن از آنجا غیرممکن است. دمای مرکز زمین حدود 5هزار درجه سانتی‌گراد است _فقط چند صد درجه خنکتر از دمای سطح خورشید_ و فورا هر کسی را که به آنجا برود کباب خواهد کرد. علاوه بر آن فشار مرکز زمین سه میلیون برابر فشار سطح زمین است که بدن انسان را مثل کاغذ مچاله می‌کند. اما بگذارید برای چند لحظه شیرین این جزئیات را کنار بگذاریم! وقتی شما به مرکز زمین می‌رسید، فیزیک این مکان بسیار جذاب و شگفت‌انگیز خواهد بود.

درک صحیح گرانش نکته کلیدی درک وضعیت عجیب و غریبی است که در مرکز زمین برای شما پیش خواهد آمد. شدت نیروی گرانش توسط جرم اجسام و فاصله آنها از یکدیگر تعیین می‌شود: هر چقدر اجسام سنگین‌تر و فاصله آنها کمتر باشد، نیروی جاذبه بیشتر خواهد بود. تنها نیروی گرانشی که به اندازه کافی قوی است که ما آن را احساس کنیم، ناشی از جرم زمین است. نیرویی که باعث می‌شود ما کششی رو به پایین را در سطح زمین احساس کنیم.

اما در مرکز زمین وضعیت قدری متفاوت است. از آنجایی‌که زمین تقریبا کروی است، نیروهای گرانشی که شما را از هر طرف احاطه کرده، یکدیگر را خنثی می‌کنند. گزا گیوک، مدیر اخترشناسی آسمان‌نمای الدر شیکاگو می‌گوید: «در مرکز زمین کشش مساوی از همه جهات به شما وارد می‌شود. در آنجا شما کاملا بی‌وزن و در هوا شناور خواهید بود.»

اما اگر شما بخواهید به نحوی، مثلا به کمک نردبان بلندی که تا سطح زمین ادامه دارد، از مرکز زمین خارج شوید چه اتفاقی می‌افتد؟ (برای راحتی کار فرض کنید که چگالی زمین یکنواخت است. اگرچه در واقع این طور نیست، اما این فرض کلیت مساله‌ای را که در اینجا مطرح می‌کنیم تغییر نمی‌دهد.) در مرکز زمین، نیروی گرانش تمام جرم زمین که در زیر پای شما قرار گرفته است، با شدت تمام شما را به سمت پایین می‌کشد. در همین حال جرم بالای سرتان نیز نیرویی در جهت مخالف و به سمت بالا به شما وارد می‌کند.

پس از اینکه چند پله بالا آمدید، کشش خالصی که در زیر پای خود احساس می‌کنید نزدیک صفر است و شما کماکان احساسی نزدیک به بی‌وزنی خواهید داشت. اما هم‌زمان که بالا آمدن را ادامه می‌دهید، جرم کمتر و کمتری بالای سر شما قرار خواهد داشت، در حالی‌که جرم زیر پایتان بیشتر و بیشتر می‌شود. در نتیجه نیروی کشش به سمت مرکز زمین بیشتر و بیشتر می‌شود و احساس بی‌وزنی شما کم‌کم از بین می‌رود. در نتیجه وقتی به سطح زمین می‌رسید مجددا احساس سنگینی می‌کنید.

اما مواظب باشید که از نردبان پرت نشوید، چون در اینصورت احتمالا تا ابد مثل یویو مشغول بالا و پایین رفتن خواهید بود! در صورتی که زمین را به طور مساوی (از نظر میزان جرم) به دو نیم کنیم و یا سوراخی مستقیم که از مرکز آن می گذرد حفر نماییم و جسمی را به درون آن رها کنیم ، جسم در نقطه ی عطفی منطبق بر مرکز زمین نواسانی دائمی (در صورتی که با مانعی اصطکاک نداشته باشد. - مثلا هوا) خواهد یافت. و در لحظاتی که شتاب آن صفر می گردد (لحظه ی بازگشت به درون حفره) همواره ارتفاع آن از دو سر حفره ثابت است.

جهت گفتگو و تبادل نظر درباره این موضوع به بحث " در مرکز زمین چه اتفاقی می افتد" در انجمن نجوم تبیان مراجعه کنید.

م.ح.اربابی فر

بخش دانش و زندگی

برگرفته از خبرآنلاین