آیا گرانش صفر در فضا وجود دارد؟
ما همواره شاهد غوطه ور شدن فضانوردان در فضا و حرکات آن ها در حالت معلق که گویی با نیروی جاذبه مقابله می کنند، بوده ایم. بسیاری از مردم بر این باورند که در فضا هیچ جاذبه ای وجود ندارد، هرچند این موضع آن ها فاصله چندانی با حقیقت ندارد اما نیروی گرانش در تمام جهان وجود دارد و تاثیر خود را بر اجرام در فضا میگذارد. در واقع، بدون جاذبه اجرام در فضا هیچ گونه ثبات و پایداری از خود نخواهند داشت و موجودیت آن ها متوقف خواهد شد.
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :
تاریخ : شنبه 1396/08/27
زینب شاه مرادی - مرکز یادگیری تبیان
به گزارش بیگ بنگ، گرانش، نیروی کشنده بین دو جرم در فاصله ثابت بین آن هاست و قدرت آن به نسبت مقدار دو جرم و فاصله بین آنها بستگی دارد.یک جرم بزرگتر به مراتب نیروی گرانشی بزرگتری از نمونه کوچکتر خواهد داشت و این تفاوت را می توان با مقایسه ای در مورد کره زمین و ماه متوجه شد. نیروی گرانشی بین دو جرم به سرعت زیادی به نسبت ۱/r^2 کاهش پیدا می کند. بنابراین، نیروی گرانشی بین دو جرم با مقدار مساوی به فاصله یک متر، صدبار قوی تر از نیروی گرانشی بین دو جرم با فاصله ده متر است. با در نظر گرفتن این دو پارامتر (جرم و فاصله) به این مفهوم تاثیرگذاری نیروی گرانش در فضا بر روی اجرام دست می یابیم.
قدرت جاذبه زمین، علت چرخش ماه به دور آن است و بطور مشابه تمامی اجرام و شهاب سنگها و سیارات منظومه شمسی ما تحت تاثیر نیروی گرانشی خورشید در حال گردش به دور آن هستند. و با وجود اجرام آسمانی در فاصله میلیون ها سال نوری از ما، اعتقادات گذشته مبنی بر عدم وجود جاذبه در فضا را رد میکند. خورشید به سبب اینکه ۹۹٫۸۶% از جرم منظومه شمسی را تشکیل میدهد ، نیروی گرانشی غالب و بسیار بزرگی را شامل میشود.بنابراین چطور ممکن است با وجود چنین میدان گرانشی بزرگی، اجرام منظومه در فضا شناور به نظر برسند؟
به یاد داریم که اندازه نیروی گرانش به مقدار دو جرم بستگی و هرچه مقدار جرم بیشتر باشد به تناسب مقدار نیروی گرانش بیشتر و برای اجرام کوچکتر این مقدار کمتر خواهد بود.( در مقایسه با سیاره مشتری تحت تاثیر کمتری از نیروی گرانش خورشید قرار دارند.) به علاوه، اجرامی که از خورشید دورترند تحت تاثیر کمتری از این نیرو قرار دارند. اگرچه این مقدار هیچوقت صفر نخواهد شد و بلکه به صفر نزدیک خواهد شد.
فرضیه آلبرت اینشتین مبنی بر نظریه نسبیت عام، قادر به توجیه وجود جاذبه در فضاست. جهان را بصورت صفحه دوبعدی تصور کنید که ابعاد فضا-زمان را نمایش میدهد.اگر کسی توپی به جرم را روی این صفحه قرار دهد، این جرم سبب ایجاد یک گودی و تورفتگی در صفحه خواهد شد و حضور ماده، فرم هندسی صفحه را تغییر میدهد و از این انحنای هندسی به عنوان جاذبه تعبیر میشود. نظریه اینشتین بر این باور است که هر جرم در فضا سبب اعوجاج و تغییر شکل صفحه فضا – زمان می شود. اگرچه سهم ما در ایجاد این فرورفتگی بسیار کم است اما میدان گرانشی کوچکی در اطراف خود به وجود میاوریم. از جمله پدیده های معروف اخترشناسی، سیاه چاله ها هستند که اهمیت وجود نیروی گرانش در فضا را توجیه میکنند. سیاهچاله، فضایی به شدت متراکم است که شعاع نور هم به هنگام رد شدن از کنار آن رهایی ندارد. سیاهچاله ها با مرگ ستاره ها شکل می گیرند و تحت جرم خود متلاشی شده و هسته ای را تشکیل می دهند که دارای چگالی بسیار زیاد (در حد بینهایت) است.
در تطابق صفحه فضا – زمان اینشتین با این پدیده، سیاهچاله بسیار متراکم بوده و به جای فرورفتگی در صفحه، سبب ایجاد یک حفره میشود. هر جرم و موجی که حاوی نور باشد توسط میدان گرانشی عظیم سیاهچاله به دام می افتد. مفهوم حضور سیاهچاله دقیقا در مقابل مفهوم وجود جاذبه صفر در فضا قرار میگیرد. پس اگر تمام اجرام در فضا منجر به پدیده گرانش می شوند، آنگاه مفهوم گرانش صفر از کجا نشات گرفته است؟ بدون شک این طرز فکر در ذهن فضانوردانی که بی وزنی را در فضا تجربه کرده اند و پی در پی این تجربه را وصف کرده اند، پرورش یافته. در حالی که این توصیف ها، به خصوص در نزدیکی زمین نمیتواند صحیح باشد، درست جایی که میدان گرانشی قوی زمین، سفینه فضانوردان را به سمت خود میکشاند.
برای درک تجربه فضانوردان،لازم است که رو مفهوم “بی وزنی” و “گرانش صفر” را از هم متمایز کنید. فضانوردان، بی وزنی را احساس می کنند چون شاتل فضایی آن ها در حال کشیده شدن توسط نیروی جاذبه زمین است و تمایل سقوط به سمت زمین را دارد.اگرچه این اتفاق نمی افتد، چرا که حرکت افقی شاتل با سرعت حدود ۱۸۰۰۰ کیلومتر در ساعت، بر خلاف نیروی گرانشی این اجازه را نمیدهد. و اگر شاتل سرعت کافی نداشته باشد به سمت زمین سقوط خواهد کرد.در حقیقت چیزی به اسم گرانش صفر وجود ندارد.گرانش همه جای جهان هستی وجود دارد و خود را در پدیده هایی مانند سیاهچاله ها، مدارهای سماوی، جزر و مد اقیانوس ها و حتی وزن خود شما نشان می دهد.
منبع: bigbangpage
قدرت جاذبه زمین، علت چرخش ماه به دور آن است و بطور مشابه تمامی اجرام و شهاب سنگها و سیارات منظومه شمسی ما تحت تاثیر نیروی گرانشی خورشید در حال گردش به دور آن هستند. و با وجود اجرام آسمانی در فاصله میلیون ها سال نوری از ما، اعتقادات گذشته مبنی بر عدم وجود جاذبه در فضا را رد میکند. خورشید به سبب اینکه ۹۹٫۸۶% از جرم منظومه شمسی را تشکیل میدهد ، نیروی گرانشی غالب و بسیار بزرگی را شامل میشود.بنابراین چطور ممکن است با وجود چنین میدان گرانشی بزرگی، اجرام منظومه در فضا شناور به نظر برسند؟
به یاد داریم که اندازه نیروی گرانش به مقدار دو جرم بستگی و هرچه مقدار جرم بیشتر باشد به تناسب مقدار نیروی گرانش بیشتر و برای اجرام کوچکتر این مقدار کمتر خواهد بود.( در مقایسه با سیاره مشتری تحت تاثیر کمتری از نیروی گرانش خورشید قرار دارند.) به علاوه، اجرامی که از خورشید دورترند تحت تاثیر کمتری از این نیرو قرار دارند. اگرچه این مقدار هیچوقت صفر نخواهد شد و بلکه به صفر نزدیک خواهد شد.
فرضیه آلبرت اینشتین مبنی بر نظریه نسبیت عام، قادر به توجیه وجود جاذبه در فضاست. جهان را بصورت صفحه دوبعدی تصور کنید که ابعاد فضا-زمان را نمایش میدهد.اگر کسی توپی به جرم را روی این صفحه قرار دهد، این جرم سبب ایجاد یک گودی و تورفتگی در صفحه خواهد شد و حضور ماده، فرم هندسی صفحه را تغییر میدهد و از این انحنای هندسی به عنوان جاذبه تعبیر میشود. نظریه اینشتین بر این باور است که هر جرم در فضا سبب اعوجاج و تغییر شکل صفحه فضا – زمان می شود. اگرچه سهم ما در ایجاد این فرورفتگی بسیار کم است اما میدان گرانشی کوچکی در اطراف خود به وجود میاوریم. از جمله پدیده های معروف اخترشناسی، سیاه چاله ها هستند که اهمیت وجود نیروی گرانش در فضا را توجیه میکنند. سیاهچاله، فضایی به شدت متراکم است که شعاع نور هم به هنگام رد شدن از کنار آن رهایی ندارد. سیاهچاله ها با مرگ ستاره ها شکل می گیرند و تحت جرم خود متلاشی شده و هسته ای را تشکیل می دهند که دارای چگالی بسیار زیاد (در حد بینهایت) است.
در تطابق صفحه فضا – زمان اینشتین با این پدیده، سیاهچاله بسیار متراکم بوده و به جای فرورفتگی در صفحه، سبب ایجاد یک حفره میشود. هر جرم و موجی که حاوی نور باشد توسط میدان گرانشی عظیم سیاهچاله به دام می افتد. مفهوم حضور سیاهچاله دقیقا در مقابل مفهوم وجود جاذبه صفر در فضا قرار میگیرد. پس اگر تمام اجرام در فضا منجر به پدیده گرانش می شوند، آنگاه مفهوم گرانش صفر از کجا نشات گرفته است؟ بدون شک این طرز فکر در ذهن فضانوردانی که بی وزنی را در فضا تجربه کرده اند و پی در پی این تجربه را وصف کرده اند، پرورش یافته. در حالی که این توصیف ها، به خصوص در نزدیکی زمین نمیتواند صحیح باشد، درست جایی که میدان گرانشی قوی زمین، سفینه فضانوردان را به سمت خود میکشاند.
برای درک تجربه فضانوردان،لازم است که رو مفهوم “بی وزنی” و “گرانش صفر” را از هم متمایز کنید. فضانوردان، بی وزنی را احساس می کنند چون شاتل فضایی آن ها در حال کشیده شدن توسط نیروی جاذبه زمین است و تمایل سقوط به سمت زمین را دارد.اگرچه این اتفاق نمی افتد، چرا که حرکت افقی شاتل با سرعت حدود ۱۸۰۰۰ کیلومتر در ساعت، بر خلاف نیروی گرانشی این اجازه را نمیدهد. و اگر شاتل سرعت کافی نداشته باشد به سمت زمین سقوط خواهد کرد.در حقیقت چیزی به اسم گرانش صفر وجود ندارد.گرانش همه جای جهان هستی وجود دارد و خود را در پدیده هایی مانند سیاهچاله ها، مدارهای سماوی، جزر و مد اقیانوس ها و حتی وزن خود شما نشان می دهد.
منبع: bigbangpage
