تأثير الجاذبيـة على حركة دوران الأرض

[ولد جدة]

من الممكن تفسير وجود قوة الجاذبية على أنه تغير في الحركة الانتقالية التي لا يمكن أن تكون مستقيمة أومنتظمة. وإذا لم نأخذ في الاعتبار سوى تأثير القوة الجاذبة لجسمين أحدهما على الآخر، بصرف النظر عن أية حركة أخرى، يمكننا ملاحظة ٣ حالات فقط: إمـا السقوط الحر المصحوب بتصادم، أو الإنحراف، أو إتباع أحد المسارات.
وللتمكُّن من ملاحظة ذلك بصورة مبسطة، يجب اعتبار أن الجسمA ثابت، (على أن يتم تثبيته بإحدى القوى الكافية، مما يتنافى مع حال أي جرم سماوي في الفضاء). أو اعتبار أن كتلة هذا الجسم أكبر بكثير من كتلة الجسمB ، حتى نتمكن من إغفال حركته.

أ) الاصطدام

إذا كانت سرعة إنطلاق الجسمB لا قيمة لها، أو في اتجاه الجسم A، فقوة الجسم A سوف تعمل على الإسراع من سرعة الجسمB . وسوف يتحرك الجسمB بسرعة أسرع فأسرع في اتجاه الجسم A حتى يتصادم مع سطح هذا الأخير. وسيُترجم ذلك إلى صدمة عنيفة (ففي الفضاء لا تكون الصدمات مرنة بصفة مستمرة، كما هو الحال في لعبة البلياردو). وهذا ما يحدث يوميًا مع العديد من النيازك التي يجذبها تأثير الجاذبية الأرضية. وعندما يكون حجم هذه الأجسام لا يتعدى حجم جسيمات الغبار أو بضعة مليمترات، يتمثل عبورها للغلاف الجوي في شكل نيزك صغير الحجم، نستطيع بالكاد ملاحظته، لأنه لا يتعدى بضعة سنتيمترات. أو يكون كبير الحجم يصل إلى عشرات الأمتار، ومن الممكن أن يسبب حفر غائرة قد يصل عمقها إلى عدة كيلومترات، مثل الحفر التي نراها على سطح القمر وفي بعض مناطق الكرة الأرضية، التي لم يتمكن الغلاف الجوي أو الأمطار الجارفة من محوها (ميتيور كراتر في الأريزونا، ١٢٦٥ مترًا، مانيكواجاري في إقليم كيبيك، ٦٥ كم). وأخيرًا، يجب الإشارة إلى أن التصادم مع نيزك تبلغ مساحته حوالي ١٠ كم، يحرر طاقة هائلة، تستطيع حرق الغلاف الجوي وإبادة جميع أوجه الحياة على الكرة الأرضية. تلك الحالة هي أحد الافتراضات لاختفاء الديناصورات المفاجئ من على وجه الأرض.



ب) الانحراف

إذا كان الجسم B لا يتجه إلى الجسم A، وكان يتحرك بسرعة كبيرة مقارنة بتباين السرعة الذي يمكن أن تحدثه جاذبية A، والتي لا تؤدي في مثل هذه الحالة إلا إلى تغيير شكل المسار وتحويله إلى مسار مُتشعب ومفتوح نوعاً ما، وفقاً للظروف الأولية ، سينحرف الجسم B، وبعد تخطيه الجسم A، سيرتد إلى مسار آخر مستقيم ومنتظم



ج) اتباع المسار أو التتبع

وفي هذه الحالة تكون سرعة الجسم B غير كافية لنزعه من مجال جاذبية الجسمA (الحالة ب)، ولا تكون ضعيفة للدرجة، أو متجهة نحو الجسم A (الحالة أ)، مما يحدث تصادمًا. هناك إذاً احتمال ثالث وهو إتباع الجسم B مسار الجسم A، وفقـًا لمسار بيضاوي الشكل. والقطع الناقص الذي نتحدث عنه هنا هو رسم هندسي شبيه بالدائرة المسطحة. وتعتمد إحدى الطرق الممكنة لرسمه، على اختيار نقطتين يُطلق عليهما بؤرتي القطع الناقص. وفي إتباع الجسم B مسار الجسم A، يشكل الجسم A أحدى بؤرتي هذا القطع الناقص، الذي يتحدد شكله (أبعاد محاوره وانحرافها عن المركز) مرة واحدة فقط لتدوم إلى ما لا نهاية. ويكفي معرفة سرعة الجسم B في وقت معين (الاتجاه والكثافة)، ليتسنى لنا تصورأوضاع باقي نقط المنحنى.



إذا كان موقع الجسم A غير ثابت، فإن الجسمين سوف يتعرضان لحركة من نفس النوع. فالأرض والشمس يدوران إذاً في مسار مرتبط بمركز ثقلهم، الذي يبعد بضعة كيلومترات من مركز الشمس (فكتلة الأرض تقدر بـ ٦×١٠٢٤ كجم، بينما تقدر كتلة الشمس بـ ٢×١٠٣٠ كجم، أي ٣٣٠٠٠٠ مرة أكبر من الأرض). وحركة الشمس في وجود الأرض وحدها كان من الممكن أن تكون في شكل قطع ناقص له محور كبير يصل طوله إلى بضعة كيلومترات، مما يمكن تجاهله تماماً مقارنـة بحجم أبعاده (نصف قطر دائرته = ٦٩٦٠٠٠ كم، أي ١٠٩ مرة أكبر من نصف قطر الأرض). ولكن وجود الكواكب الأخرى الكبيرة وآلاف الأجسام الصغيرة في النظام الشمسي، أدى إلى جعل تلك التذبذبات البسيطة في مسار الشمس أكثر تعقيداً، ولكنها ما زالت غير ذات أهمية ولا يُعتَد بها.

وبذلك، يمكن تعريف النظام الشمسي، على أنه مجموع الأجسام التي يقوم بجذبها مجال الجاذبية للشمس، لتدور حولها في مسار بيضاوي الشكل. وبعض هذه الأجسام يتم أيضاً جذبها عن طريق أجسام أكثر منها كـُبراً، لتدور في مسارات حولها، أو بالأحرى لتكون أقماراً تابعة لها. وهذا هو الحال بالنسبة للقمر، وبالنسبة لأقمار جميع الكواكب الأخرى عموماً.

د) الخلاصة

تدور الأرض في مسار بيضاوي الشكل حول الشمس. ويكون شكل هذا القطع الناقص، الذي تقطعه الأرض، قريباًا جداً من شكل الدائرة (حيث أن الانحراف عن المركز يكاد يكون منعدمًا). بما أن نقطة الرأس (أقرب مسافة بين الأرض و الشمس) تكون على بعد ١٤٩ مليون كم، بينما يبلغ أوج السيار (أبعد مسافة بين الأرض والشمس) ١٥٣ مليون كم. ويعد هذا الفارق بسيطاً جداً، لدرجة أنه من الممكن إغفاله. ولشرح معظم الظواهر، يمكن تشبيه مسار الأرض حول الشمس، بدائرة تامة تكتمل كل ٣٦٥ يوماً. كما يمكن مقارنـة هذا الفارق الطفيف بين أقرب وأبعد مسافة بين الأرض والشمس، بسمك خط القلم الذي نرسم به هذا المسار على الورق.

[ابو اسماعيل]

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
اريد ان اضيف معلومة
يصل متوسط تسارع الجاذبية على سطح الأرض إلى 9.80 متر/ثانية. ويمكن أن يتباين بإجمالي يبلغ 1% تقريبا. هذا بسبب اتحاد خمس عوامل:

خط العرض
إن الجاذبية هي متوسط 9.78 متر/ثانية عند خط الاستواء. وهي 0.5% أعلى عند القطبين بمتوسط 9.83 متر/ثانية. ويعود هذا لعدة تأثيرات:
1. ربما تعرضت لقوة جانبية في سيارة تسير حول منعطف أو دوار ملتو. يخلق دوران الأرض كذلك قوة خارجية تكون أعظم ما تكون عند خط الاستواء. والفرق ضئيل، لكن يكفي لجعل إطلاق صواريخ الفضاء أرخص بالقرب من خط الاستواء مما بالقرب من القطبين لمعظم المدارات المقصودة.
2. لقد شوه دوران الأرض شكلها، فجعلها أسمن بحوالي 0.34% عند خط الاستواء. ويبلغ القطر عند خط الاستواء 12.713 كم (7900 ميل). هذا يعني أن هناك المزيد من الأرض تحت قدميك عند خط الاستواء، وبالتالي زيادة في الجاذبية التي تلغي معظم التأثير المعاكس لـ (1).

الارتفاع
تتناقص الجاذبية مع البعد عن كتلة ما (كوكب الأرض مثلا)، لذلك تكون أقل في طائرة تحلق بارتفاع كبير. ينخفض هذا التأثير على قمة الجبل نظرا للمقدار المتزايد من الصخر تحت القدمين. تقل الجاذبية 0.2% على قمة جبل أفرست مما هي عليه عند مستوى سطح البحر.

الطوبوغرافيا
تتباين الجاذبية بمقادير صغيرة جدا اعتمادا على مكان تواجدك سواء بالقرب من أو على التلال أو الوديان.

المد والجزر
إن المد والجزر للأرض، الذي تسببه جاذبية الشمس والقمر، يؤدي إلى تباينات بسيطة في الجاذبية حول الأرض، اعتمادا على أوضاعها النسبية في الفراغ المتناسب مع كوكب الأرض.

تباينات الكثافة
إن التباينات في كثافة الصخور في القشرة الصخرية للأرض (الطبقة الخارجية للأرض، بما في ذلك الغلاف الخارجي والجزء العلوي من الجدار المانع) تسبب تباينات محلية في الجاذبية. تقوم شركات مثل آرك جيوفيزيكس، www.arkgeo.com/index، بقياس وتحليل تلك التباينات للتنبؤ بالموقع المحتمل للنفط، والغاز والمواد المعدنية تحت الأرض. إن البنى الضخمة جدا مثل سلاسل الجبال وأحواض المحيطات قد تقود إلى تباينات تصل لغاية 0.05%. أما التباينات بسبب البنى الصخرية المتعلقة بالنفط (مثل قباب الملح) وأجسام المعدن الخام فهي صغيرة جدا، لكن يمكن قياسها كأشياء شاذة (مرتفعات أو منخفضات محلية غير مفسرة) تحدث داخل المناطق الجغرافية الصغيرة.

منقول

[سبرنزا]

شكرا لك على هذا الموضوع
لكن عندي استفسار بسيط بشأن الفوهات على سطح القمر
إذ يقال حديثا أنها لم تنشأ بفعل اصطدام النيازك بل لأن القمر كان يوما من الأيام شمسا بدليل قوله تعالى " فمحونا آية الليل وجعلنا آية النهار مبصرة "
وآية الليل هي القمر

كما أن مجال جاذبية القمر أصغر من مجال جاذبية الأرض فمن الأرجح ~أن تجذب الأرض النيازك بصورة أكبر من القمر وأن تبعد النيازك عن القمر
وشكرا