كيف يفسر العلم الجاذبية الأرضية
هناك العديد من الدراسات العلمية التي تعاون على تفسير الجاذبية الأرضية.. فهي واحدة من الحقائق التي لا جدال عليها، ولكن هذا لا ينفي أنها تحتمل العديد من الآراء والمعتقدات.. والتي سنتعرف عليها بشيء من التفصيل في الفقرات المقبلة.
| سر الجاذبية الأرضية | قوة جذب الأرض للأجسام المحيطة بها. |
| أهمية الجاذبية الأرضية |
|
| ثابت الجاذبية الأرضية | ثابت طبيعي يتم قياسه عمليًا.. بالاعتماد على تقدير التجاذب بين الأجسام. |
ما هي الجاذبية الأرضية؟
للتعرف على ماهية الجاذبية الأرضية ينبغي الإشارة أولًا إلى أن الأرض.. هي تلك الكتلة التي أشار إليها العالم نيوتن في نظريته الشهيرة، كما أن هناك قوة جاذبة تعمل على جذب الأجسام باتجاه الأرض.
من هنا نجد أن الأرض تختص بجذب كافة الأجسام الأقل من حيث الحجم.. والتي تتمثل في الكائنات الحية من البشر أو الجماد أو الحيوان أو النباتات؛ فيما يعرف باسم الجذب نحو مركز الأرض.
إلا أن هناك العديد من الآراء التي تشير إلى أنه لا يوجد ما يعرف باسم مركز الأرض.. حيث إنه لا يوجد بقعة معينة يمكن أن يشار إليها على أنها محور الأرض، أو نقطة البداية لظهور الكوكب نفسه بشكل عام.
لكن هذا لا ينفي أن المعتقدات السائدة تشير إلى أن الجاذبية هي السبب وراء سقوط الأجسام إلى الأسفل باتجاه الأرض.. بدلًا من أن تطفو وتطير إلى الأعلى باتجاه السماء.
الجدير بالذكر أن تلك العملية السابق الإشارة إليها تعرف في الأساس باسم تسارع الجاذبية.. والتي عادةً ما يتم تقديرها بما يعادل الـ 9.8 متر في الثانية الواحدة.
لكن من الشائع في العديد من المؤسسات التعليمية أن قيمة التسارع تقدر بـ 10 متر في الثانية الواحدة؛ وهو ما تم الاعتماد عليه في سبيل التسهيل على الطلاب عند حساب المسائل الفيزيائية المختلفة.
اقرأ أيضًا: هل الأرض كروية أم مسطحة؟
ثابت الجاذبية
عادةً ما يتم تعريف هذا المصطلح على أنه ثابت طبيعي يتم الاعتماد فيه على القياس العملي.. إلى جانب ذلك فمن الممكن استخدامه في تقدير حجم تجاذب الأجسام إلى بعضها البعض.
كما أن هذا المصطلح ينتمي في الأساس إلى مكونات صيغة قانون نيوتن العام للجاذبية.. بالإضافة إلى أن النظرية النسبية لـ أينشتاين تشتمل عليه كذلك، ومن هنا نشير إلى أنه يعرف باسم آخر وهو ثابت الجاذبية العام.
إلى جانب ذلك فمن الممكن أن يطلق عليه أيضًا اسم ثابت نيوتن.. حيث قام العالم كافندش منذ ألفي عام أو أكثر بقياس هذا الثابت؛ لذا فلا يجوز أن يتم الخلط بينه وبين عجلة الجاذبية الأرضية على سبيل المثال أو ثابت الجاذبية العام السابق الإشارة إليه.
أما عن أهمية هذا المصطلح فتتمثل في أنه يعبر عن جانب القوى الأساسية وكتلة الإلكترون وكتلة البروتون.. كما تشاركه في تلك الوظيفة سرعة الضوء في الفراغ، وثابت بلانك كذلك.. والتي تعد من أهم الثوابت الطبيعية على الإطلاق.
ناهيك عن أن تلك العناصر تعاون أيضًا على التعرف على الشحنة الأولية وتكوين الذرات والنجوم والمجرات والكواكب.. بل والكون بأكمله.
أهمية الجاذبية الأرضية
بالطبع هناك العديد من المزايا التي تختص بها الجاذبية الأرضية دونًا عن الثوابت الطبيعية الأخرى.. ومن تلك المزايا ما يلي:
- هي المسئولة بشكل أساسي عن اكتمال عملية التنفس على سطح الأرض.. والتي تجمع بين الإنسان والنبات والحيوان على حدٍ سواء.
- بإمكانها الحفاظ على ثبات الغلاف الجوي.. وهو ما يؤثر بالإيجاب على عملية التنفس لدى الإنسان.
- تعاون الجاذبية الأرضية على استقرار الأجهزة الداخلية لدى الإنسان.. وهو ما يؤدي إلى توفير فرصة لا بأس بها في سبيل القيام بالوظائف التي تختص بها تلك الأجهزة بشكل أكثر كفاءة.
- الحفاظ على ثبات الأجسام بشكل عام وبقائها في الأماكن الموضوعة بها.. من أهم الوظائف التي تختص بها الجاذبية الأرضية.
- هي العامل المسئول عن عملية المد والجزر.. في كل مرة يتم القيام بها على سطح الأرض.
- تحافظ الجاذبية الأرضية على توازن كوكب الأرض والأجسام التي يتضمنها.. سواء كانت تلك الأجسام تتمثل في الكائنات الحية أو الجماد.
- بالنسبة إلى الأطفال فالجاذبية الأرضية تعاونهم على التوازن بشكل عام.. وخاصةً بالتزامن مع العمر الذي من المقرر فيه تعلم المشي أو الوقوف، ناهيك عن فائدتها الكبرى التي تتمثل في مساعدتهم على الإمساك ببعض الأشياء.
- تختلف معدلات الدورة الدموية في الجسم ولكنها سرعان ما تستقر بفعل الجاذبية الأرضية.. لذا ففي حال أن غابت الجاذبية فسيتعرض الفرد للإصابة بالهبوط الحاد في الدورة الدموية.
- غياب الجاذبية الأرضية يمكن أن يتسبب في زيادة معدل ضربات القلب عن المعدل الطبيعي.. والذي يمكن أن يقود فيما بعد إلى الوفاة.
الجاذبية الأرضية والثقوب السوداء
من المتعارف عليه أن العلاقة بين الجاذبية الأرضية وكتلة الأجسام هي علاقة طردية.. ومن هنا نجد أنه كلما زادت الجاذبية الأرضية كلما زادت كتلة الأجسام، على الرغم من أن هناك بعض الأجسام التي توجد في الكون والتي تتسم بالكتلة الخفيفة للغاية.
لكن حين يتعلق الأمر بـ الثقوب السوداء.. فنشير إلى أنها تلك الأجسام التي توجد في الكون والتي تمتلك كتلة كبيرة للغاية، وعلى الرغم من ذلك إلا أن تلك الأجسام عادةً ما تشغل حيز صغير للغاية.
لذا فإن كل جسم يحاول الاقتراب من تلك الأجسام السابق الإشارة إليها.. تكون النتيجة الحتمية له هي أن يتم سحبه باتجاهها، ليس ذلك وحسب بل ويتم تمزيقه أيضًا.. وقد يبدو الأمر مرعبًا عند تصوره، ولكنها قوانين الطبيعة والثوابت التي لا مفر منها.
حتى الأشعة الضوئية يمكنها أن تمر بنفس العملية.. في حال أن تداخلت مع تلك الثقوب السوداء، حيث تتم محاصرتها في الداخل ومن ثم فلن تتمكن من الخروج إلى البعد الآخر مرة أخرى.. وعلى الرغم من التطور التكنولوجي الهائل إلا أننا لن نتمكن أبدًا من رؤية ما يتم داخل تلك الثقوب.
ما يجعل الأمر أكثر متعة وغموض في الوقت ذاته بالنسبة إلى العديد من الأشخاص.. كما أن السبب وراء استحالة التعرف على ماهية تلك الحالة، هو أن تلك الثقوب ذات اللون الأسود القاتم لا تتضمن أي مصدر للنور أو الإضاءة.. لذا فستظل لغز لا يمكن حله مطلقًا.
اقرأ أيضًا: طبقات الأرض فوق سطح المقابر الفرعونية
قانون الجاذبية العام
من أشهر القوانين على مر العصور.. كما ينص على أنه تجذ كل نقطة مادية نقطة أخرى بقوة تتناسب مع كتلة الجسمين بشكل طردي، وبشكل عكسي مع مربع المسافة بين تلك الأجسام.
لذا فإن اعتبرنا أن الرمز F يمثل شدة قوة الجاذبية بين النقطتين والرمز G هو الثابت الفيزيائي المعروف باسم ثابت الجاذبية العام.. بينما تم استخدام الرمز M1 على أنه كتلة النقطة الأولى، والرمز M2 على أنه كتلة النقطة الثانية.
فيما يمثل الرمز r المسافة المقطوعة بين مركز كلا النقطتين الأولى والثانية.. فمن الممكن التنبؤ بشكل القانون الذي نتحدث عنه بالفعل فيما يلي:
F = G m1 r2m2.
تجدر الإشارة إلى أن وزن الجسم على سطح القمر.. يساوي سدس الجسم ذاته على سطح الأرض، لذا فعلى سبيل المثال إن كان وزن رائد الفضاء على سطح الأرض يعادل 70 كيلو.. فمن المقرر أن يعادل على سطح القمر حوالي 20 كيلو، والعامل المتحكم في تلك العملية هي الجاذبية الأرضية والعديد من الثوابت والقوانين الفيزيائية الأخرى.
قصة إسحاق نيوتن والجاذبية
غني عن القول أن العالم إسحاق نيوتن كان له الفضل الأول في اكتشاف الجاذبية الأرضية.. ومن ثم وضع القانون الخاص بها، حيث بدأت القصة بسقوط تلك التفاحة على رأسه من الشجرة.
ما دعاه للتساؤل لما لم تعلو تلك الثمرة إلى السماء؟ ولماذا كان مصيرها الارتطام بالأرض؟ ودارت العديد والعديد من الأسئلة في ذهنه.. إلى أن توصل إلى ما يعرف باسم الجاذبية الأرضية، والتي سار يبحث فيها للتعرف العلاقة بينها وبين الهواء وحركة الأجسام والكائنات الحية بشكل عام.
بدأ العالم بإجراء الكثير من الأبحاث العلمية والتجارب.. مع الكثير من القراءة في الكتب التي تتضمن القوانين الفيزيائية المختلفة، في محاولة منه لمعرفة السبب وراء سقوط الأجسام المختلفة باتجاه الأرض وليس السماء.
لكن في البداية شرع العالم بدراسة حركة الأجسام نفسها.. ظنًا منه بأنها العنصر المتحكم في الاتجاه الذي يصبو إليه، وفيما بعد علم بشأن الجاذبية الأرضية.. وأنها العنصر الأول والأخير المتحكم في حركة تلك الأجسام وليس العكس، وصار يدرسها بشكل أكثر دقة من ذي قبل.
اقرأ أيضًا: أين يقع مركز جاذبية الأرض
حقائق حول الجاذبية الأرضية
توجد بعض الأماكن على سطح الأرض التي تنعدم فيها الجاذبية الأرضية.. والتي يأتي في مقدمتها وادي الجن الذي يقع في المدينة المنورة بـ المملكة العربية السعودية.
كما أن تلك الحالة بإمكانك أن تشعر بها في حال أن كنت تقود السيارة باتجاه معاكس.. ولكنها من التصرفات الخطيرة التي يمكنها أن تنعكس بالسلب على حياتك وتعرضك إلى الخطر والحوادث.
هل تساءلت من قبل ماذا سيحدث في حال أن انعدمت الجاذبية الأرضية؟ وما مصير الكائنات الحية التي تسكن الأرض في مختلف البقاع؟ دعنا نخبرك بأن الأمر سيبدأ بانعدام الهواء الذي من المقرر أن تتنفسه تلك الكائنات لتعيش.
كما أن الأمر لن يقف عند ذلك الحد فقط.. إذ أن البحار والمحيطات والأنهار ستتبعثر بدلًا من الاستقرار والنظام الذي تتسم به في الوقت الحالي وفي وجود الجاذبية الأرضية؛ ما يدعونا إلى التعرف على أن النتيجة الحتمية لهذا الأمر ستتمثل في تحول كوكب الأرض إلى مكان لا يصلح للعيش عليه.
من خلال الاعتماد على الوسائل التكنولوجية المختلفة تم استخدام العديد من الأقمار الصناعية التي تعتمد على تقليل حجم الجاذبية في بعض المناطق.. وبالفعل تمكنت من إتمام تلك العملية، وبالاستناد إلى القراءات التي تم رصدها نجد أن هناك العديد من المناطق التي يضعف بها معدل الجاذبية الأرضية دونًا عن الأخرى.
تلك الدراسات يمكنها أن تفيد العلماء والدارسين في علم الأرض بشكل عام.. ولكن هذا لا يمنع من إمكانية حدوث بعض المشاكل والآثار السلبية التي يمكنها أن تنعكس بالسلب على التوازن في كوكب الأرض بشكل عام.
مع مرور الوقت تظهر بعض المشاكل التي لا نعلم جوهرها.. أو سبب ظهورها، ولكن من المحتمل أن يكون السبب هي تلك الدراسات والتقنيات المستخدمة لتعديل التوازن البيئي والأرضي بشكل عام.