الجاذبية هي قوة أساسية للفيزياء ، وهي قوة نميل نحن أبناء الأرض إلى اعتبارها أمرا مفروغا منه. لا يمكنك حقا لومنا. بعد أن تطورت على مدى مليارات السنين في بيئة الأرض ، اعتدنا على العيش بسحب 1 جم ثابت (أو 9.8 م / ث²). ومع ذلك ، بالنسبة إلى أولئك الذين ذهبوا إلى الفضاء أو وضعوا قدمًا على القمر ، فإن الجاذبية هي شيء ثمين للغاية وثمين.
تعتمد الجاذبية بشكل أساسي على الكتلة ، حيث تنجذب كل الأشياء - من النجوم والكواكب والمجرات إلى الضوء والجسيمات دون الذرية - إلى بعضها البعض. اعتمادًا على حجم وكتلة وكثافة الجسم ، تختلف قوة الجاذبية التي يمارسها. وعندما يتعلق الأمر بكواكب نظامنا الشمسي ، والتي تختلف في الحجم والكتلة ، فإن قوة الجاذبية على أسطحها تختلف اختلافًا كبيرًا.
على سبيل المثال ، جاذبية الأرض ، كما لوحظ من قبل ، تعادل 9.80665 م / ث² (أو 32.174 قدم / ثانية²). وهذا يعني أن الجسم ، إذا تم تثبيته فوق سطح الأرض وتركه ، سوف يتسارع نحو السطح بسرعة حوالي 9.8 متر لكل ثانية من السقوط الحر. هذا هو المعيار لقياس الجاذبية على الكواكب الأخرى ، والذي يتم التعبير عنه أيضًا على أنه ز واحد.
وفقًا لقانون إسحاق نيوتن للجاذبية الكونية ، يمكن التعبير عن جاذبية الجاذبية بين جسدين رياضيًا F = G (m¹m² / r²) - أينF هي القوة ، م1 و م2 هي كتل الأجسام تتفاعل ، ص هي المسافة بين مراكز الجماهير و ز هو ثابت الجاذبية (6.674 × 10)-11 N م2/كلغ2 ).
بناءً على أحجامها وكتلها ، غالبًا ما يتم التعبير عن الجاذبية على كوكب آخر من حيث ز الوحدات وكذلك من حيث معدل تسارع السقوط الحر. فكيف تتكدس الكواكب في نظامنا الشمسي من حيث جاذبيتها مقارنة بالأرض؟ مثله:
الجاذبية على الزئبق:
يبلغ نصف قطرها حوالي 2.440 كم وكتلة 3.30 × 1023 كجم ، يبلغ حجم عطارد حوالي 0.383 مرة حجم الأرض و 0.055 فقط ككتلة ضخمة. وهذا يجعل من كوكب عطارد أصغر وأقل كوكب في النظام الشمسي. ومع ذلك ، وبفضل كثافتها العالية - قوة 5.427 جم / سم3وهو أقل بقليل من 5.514 جم / سم3 - تبلغ جاذبية الزئبق 3.7 م / ث² ، وهو ما يعادل 0.38 ز.
الجاذبية على الزهرة:
تشبه الزهرة الأرض بطرق عديدة ، ولهذا السبب يشار إليها غالبًا باسم "توأم الأرض". بمتوسط نصف قطر 4.6023 × 108 كم2كتلة 4.8675 × 1024 كجم ، وكثافة 5.243 جم / سم3، فينوس تعادل في الحجم 0.9499 الأرض ، 0.815 أضعاف الكتلة ، وحوالي 0.95 مرة كثيفة. وبالتالي ، ليس من المستغرب لماذا الجاذبية على كوكب الزهرة قريبة جدًا من جاذبية الأرض - 8.87 م / ث2أو 0.904 ز.
الجاذبية على القمر:
هذا هو جسم فلكي حيث تمكن البشر من اختبار آثار الجاذبية المتناقصة شخصيًا. الحسابات بناءً على متوسط نصف قطرها (1737 كم) ، والكتلة (7.3477 × 10²² كجم) ، وكثافتها (3.3464 جم / سم مكعب) ، والبعثات التي قام بها رواد فضاء أبولو ، تم قياس الجاذبية السطحية على القمر لتكون 1.62 م /س2 أو 0.1654 جم.
الجاذبية على سطح المريخ:
يشبه المريخ أيضًا الأرض في العديد من النواحي الرئيسية. ومع ذلك ، عندما يتعلق الأمر بالحجم والكتلة والكثافة ، فإن المريخ صغير نسبيًا. في الواقع ، يبلغ متوسط نصف قطرها 3.389 كم ما يعادل 0.53 أرض تقريبًا ، في حين أن كتلتها (6.4171 × 1023 كجم) 0.107 أرض فقط. في غضون ذلك ، تبلغ كثافته حوالي 71.7 من الأرض ، ويأتي بمعدل 3.93 جرام / سم مكعب متواضع نسبيًا. ولهذا السبب ، يمتلك المريخ 0.38 ضعف جاذبية الأرض ، والتي تصل إلى 3.711 م / ث².
الجاذبية على المشتري:
كوكب المشتري هو أكبر وأكبر كوكب في النظام الشمسي. يبلغ نصف قطرها ، عند 69،911 ± 6 كم ، 10.97 ضعف حجم الأرض ، بينما كتلتها (1.8986 × 10)27 كجم) ما يعادل 317.8 الأرض. لكن كونها عملاق غاز ، فإن المشتري طبيعيًا أقل كثافة من الأرض والكواكب الأرضية الأخرى ، بمتوسط كثافة 1.326 جم / سم3.
ما هو أكثر من ذلك ، كونه عملاق غاز ، ليس للمشتري سطح حقيقي. إذا كان على المرء أن يقف عليها ، فسوف يغرق ببساطة حتى يصل في النهاية إلى نواة صلبة (مفترضة). ونتيجة لذلك ، تبلغ جاذبية سطح المشتري (التي تُعرف بقوة الجاذبية في قمم السحابة) 24.79 م / ث ، أو 2.528 جم.
الجاذبية على زحل:
مثل كوكب المشتري ، يعد زحل عملاقًا ضخمًا للغاز أكبر حجمًا وأكثر ضخامة من الأرض ، ولكنه أقل كثافة بكثير. باختصار ، متوسط نصف قطرها 58232 ± 6 كيلومتر (9.13 أرض) ، كتلتها 5.6846 × 1026 كجم (95.15 ضعف الكتلة) ، وكثافة 0.687 جم / سم3. ونتيجة لذلك ، فإن جاذبيته السطحية (مرة أخرى ، مقيسة من أعلى غيومه) هي أكثر بقليل من جاذبية الأرض ، وهي 10.44 م / ث² (أو 1.065 جم).
الجاذبية على أورانوس:
يبلغ نصف قطرها 25360 كم وكتلة 8.68 × 1025 كجم ، يبلغ حجم أورانوس تقريبًا 4 أضعاف حجم الأرض و 14.536 ضعفًا. ومع ذلك ، كعملاق غاز ، كثافته (1.27 جم / سم3) أقل بكثير من الأرض. وبالتالي ، لماذا تكون جاذبيتها السطحية (المقاسة من قمم السحب) أضعف قليلاً من الأرض - 8.69 م / ث2أو 0.886 جم.
الجاذبية على نبتون:
بمتوسط نصف قطر 24،622 ± 19 كم وكتلة 1.0243 × 1026 كجم ، نبتون هو رابع أكبر كوكب في النظام الشمسي. بإجمال ، يبلغ حجم الأرض 3.86 مرة و 17 ضعفًا. ولكن كونها عملاق غاز ، فهي ذات كثافة منخفضة 1.638 جم / سم3. كل هذا يعمل على جاذبية سطح 11.15 م / ث2 (أو 1.14 جم) ، والتي يتم قياسها مرة أخرى في قمم نبتون السحابية.
بشكل عام ، تدير الجاذبية سلسلة هنا في المجموعة الشمسية ، تتراوح من 0.38 جرامًا على عطارد والمريخ إلى 2.528 جرامًا فوق سحابة المشتري. وعلى سطح القمر ، إذا غامر رواد الفضاء ، فهو 0.1654 جرامًا خفيفًا جدًا ، والذي سمح به من بعض التجارب الممتعة في حالة انعدام الوزن تقريبًا!
كان فهم تأثير الجاذبية الصفرية على جسم الإنسان ضروريًا للسفر إلى الفضاء ، لا سيما عندما يتعلق الأمر بالبعثات الطويلة المدى في المدار وإلى محطة الفضاء الدولية. في العقود القادمة ، ستصبح معرفة كيفية محاكاة ذلك مفيدة عندما نبدأ في إرسال رواد الفضاء في مهمات الفضاء العميق.
وبالطبع ، فإن معرفة مدى قوتها على الكواكب الأخرى سيكون ضروريًا للبعثات المأهولة (وربما الاستيطان) هناك. بالنظر إلى أن البشرية قد تطورت في بيئة ز 1 ، فإن معرفة كيف سنتصرف على الكواكب التي ليس لديها سوى جزء من الجاذبية يمكن أن يعني الفرق بين الحياة والموت.
لقد كتبنا العديد من المقالات المثيرة للاهتمام حول الجاذبية هنا في مجلة الفضاء. إليكم مدى سرعة الجاذبية ؟، من أين تأتي الجاذبية؟ وكيف نعرف أن الجاذبية ليست (مجرد) قوة.
وهنا يمكن أن نجعل الجاذبية الاصطناعية؟ وهل "العمل المخيف" يحدد الجاذبية؟
لمزيد من المعلومات ، راجع صفحة ناسا بعنوان "الجذب المستمر للجاذبية" وقانون الجاذبية لنيوتن.
يلقي علم الفلك أيضًا حلقة بعنوان الحلقة 102: الجاذبية.
