مقياس سحب جاذبية الكوكب لجسم ، في الحياة الواقعية لا يمكننا التقاط كوكب ووضعه على مقياس. ومع ذلك ، لدى العلماء طرق لمعرفة مقدار وزن الكوكب. يمكنهم حساب مدى صعوبة جذب الكوكب لأشياء أخرى. كلما زاد وزن الكوكب، زادت قوة جره على الأشياء القريبة مثل الأقمار أو المركبات الفضائية الزائرة. هذا الجرار هو ما نسميه سحب الجاذبية.
ما علاقة الجاذبية بالوزن؟
سحب جاذبية الأرض هو ما يبقي القمر في مدار حول كوكبنا. التقط فوييجر هذه الصورة للأرض والقمر من مسافة 7.25 مليون ميل. عندما تقف على ميزان ، فإن ما تفعله في الواقع هو قياس مدى قوة جاذبية الأرض التي تسحبك.
على سبيل المثال، إذا كان وزنك 100 رطل على الأرض ، فإنك ستزن 38 رطلاً فقط على عطارد. هذا لأن عطارد يزن أقل من الأرض ، وبالتالي فإن جاذبيته ستجذب جسمك بشكل أقل. من ناحية أخرى ، إذا كنت على كوكب المشتري الثقيل، فسوف تزن 253 رطلاً!
كيف يستخدم العلماء الجاذبية كمقياس؟
من أجل معرفة مدى ثقل كوكب ما ، يحتاج العلماء إلى معرفة شيئين: المدة التي تستغرقها الأجسام القريبة للدوران حول الكوكب ومدى بُعد هذه الأجسام عن الكوكب. على سبيل المثال ، كلما اقترب القمر من كوكب الأرض ، زادت قوة جره عليه. يعتمد الوقت الذي يستغرقه جسم ما (سواء كان قمرًا أو مركبة فضائية) للدوران حول كوكب على كل من بعده عن الكوكب ومدى ثقل الكوكب.
لماذا يتحدث العلماء عادة عن الكتلة وليس الوزن؟
يعتمد وزن الجسم على كتلته ومدى قوة تأثير الجاذبية عليه. تعتمد قوة الجاذبية على بُعد الجسم عن الآخر. لهذا السبب يزن نفس الجسم مقادير مختلفة على كواكب مختلفة. من الأسهل أحيانًا مقارنة الكواكب باستخدام قياس ليس معقدًا للغاية. لهذا السبب غالبًا ما يقيس العلماء والمهندسون كتلة الجسم - مقدار المادة التي يحتوي عليها الجسم - بدلاً من وزنه.
- الجاذبية على الأرض
على سبيل المثال ، جاذبية الأرض ، كما لوحظ بالفعل ، تعادل 9.80665 م / ث 2 (أو 32.174 قدم / ث 2 ). هذا يعني أن الجسم ، إذا تم وضعه فوق الأرض وتركه يتحرك ، فسوف يتسارع باتجاه السطح بسرعة حوالي 9.8 متر لكل ثانية من السقوط الحر. هذا هو المعيار لقياس الجاذبية على الكواكب الأخرى ، والذي يُعبر عنه أيضًا بـ g واحد.
وفقًا لقانون الجاذبية العام لإسحاق نيوتن ، يمكن التعبير عن التجاذب الثقالي بين جسمين رياضيًا كـ F = G (م 1 م 2 / ص 2 ) - حيث F هي القوة ، و m1 و m2 هي كتل الأجسام المتفاعلة ، r هي المسافة بين مراكز الكتل و G هي ثابت الجاذبية (6.674 × 10 -11 N · m 2 / kg 2 ).
- الجاذبية على عطارد
مع متوسط نصف قطر يبلغ حوالي 2440 كم وكتلة 3.30 × 1023 كجم ، يبلغ حجم عطارد 0.383 مرة حجم الأرض و 0.055 فقط من كتلته. هذا يجعل عطارد أصغر وأقل كوكب في النظام الشمسي. ومع ذلك ، وبفضل كثافته العالية - 5.427 جم / سم 3 ، وهو أقل قليلاً من الأرض 5.514 جم / سم 3 - يمتلك عطارد جاذبية سطحية تبلغ 3.7 م / ث 2 ، أي ما يعادل 0.38 جم.
- الجاذبية على الزهرة
يشبه كوكب الزهرة الأرض من نواحٍ عديدة ، ولهذا يُشار إليه غالبًا باسم "توأم الأرض". مع متوسط نصف قطر يبلغ 4.6023 × 10 8 كم 2 ، وكتلة 4.8675 × 10 24 كجم ، وكثافة 5.243 جم / سم 3 ، فإن حجم الزهرة يعادل 0.9499 من الأرض ، و 0.815 مرة أكبر من الكتلة ، وتقريبًا 0.95 مرة. كثيف. وبالتالي ، فليس من المستغرب أن تكون الجاذبية على كوكب الزهرة قريبة جدًا من جاذبية الأرض - 8.87 م / ث 2 ، أو 0.904 جم.
- الجاذبية على القمر
هذا هو أحد الأجسام الفلكية حيث تمكن البشر من اختبار تأثيرات الجاذبية المتضائلة شخصيًا. تستند الحسابات إلى متوسط نصف قطرها (1737 كم)، والكتلة (7.3477 × 10 22 كجم) ، والكثافة (3.3464 جم / سم 3 )، والبعثات التي أجراها رواد فضاء أبولو ، تم قياس الجاذبية السطحية على القمر لتكون 1.62 م / ث 2 ، أو 0.1654 جم.
- الجاذبية على المريخ
يشبه المريخ الأرض من نواحٍ عديدة. ومع ذلك ، عندما يتعلق الأمر بالحجم والكتلة والكثافة ، فإن المريخ صغير نسبيًا. في الواقع، متوسط نصف قطرها 3.389 كم يعادل 0.53 من الأرض تقريبًا، بينما كتلتها (6.4171 × 10 23 كجم) تساوي 0.107 فقط من الأرض. في غضون ذلك، تبلغ كثافته حوالي 0.71 من الأرض، ويأتي بمعدل متواضع نسبيًا 3.93 جم / سم 3. لهذا السبب تبلغ جاذبية المريخ 0.38 مرة ضعف جاذبية الأرض ، والتي تصل إلى 3.711 م / ث 2.
- الجاذبية على المشتري
كونه عملاق غازي، فالمشتري ليس له سطح حقيقي. إذا كان على المرء أن يقف عليه، فسيغرق ببساطة حتى يصل في النهاية إلى جوهره الصلب (المفترض). نتيجة لذلك ، تبلغ جاذبية سطح المشتري (التي تُعرَّف على أنها قوة الجاذبية عند قمم السحابة) 24.79 م / ث ، أو 2.528 جم.
- الجاذبية على زحل
مثل كوكب المشتري ، زحل هو عملاق غازي ضخم أكبر بكثير وأكثر كتلة من الأرض ، ولكنه أقل كثافة بكثير. باختصار ، متوسط نصف قطرها هو 58232 ± 6 كم (9.13 من الأرض) ، وكتلتها 5.6846 × 10 26 كجم (95.15 مرة أكبر من الكتلة) ، وبكثافة 0.687 جم / سم 3 . نتيجة لذلك ، فإن جاذبية سطحه (مرة أخرى ، تقاس من أعلى غيومه) أكبر قليلاً من جاذبية الأرض ، والتي تبلغ 10.44 م / ث 2 (أو 1.065 جم).
- الجاذبية على أورانوس
مع متوسط نصف قطر يبلغ 25360 كم وكتلة 8.68 × 10 25 كجم ، يبلغ حجم أورانوس 4 أضعاف حجم الأرض و 14.536 مرة كتلة أكبر. ومع ذلك ، كعملاق غازي ، فإن كثافته (1.27 جم / سم 3 ) أقل بكثير من كثافة الأرض. ومن ثم ، فإن جاذبية سطحه (المقاسة من قمم السحب) أضعف قليلاً من جاذبية الأرض - 8.69 م / ث 2 ، أو 0.886 جم.
- الجاذبية على نبتون
مع متوسط نصف قطر يبلغ 24.622 ± 19 كم وكتلة 1.0243 × 10 26 كجم ، يعد نبتون رابع أكبر كوكب في المجموعة الشمسية. أخيرًا ، يبلغ حجمه 3.86 ضعف حجم الأرض و 17 ضعف كتلته. ولكن ، لكونها عملاق غازي ، فهي ذات كثافة منخفضة تبلغ 1.638 جم / سم 3 . كل هذا يعمل على جاذبية سطحية تبلغ 11.15 م / ث 2 (أو 1.14 جم) ، والتي يتم قياسها مرة أخرى في قمم سحابة نبتون .
رد مع اقتباس