هناك قوة تتسبب بسقوط الأشياء على الأرض إنها قوة الجاذبية الأرضية، ولكن ماذا عن القمر؟ إنه صغير وقريب بما يكفي ليخضع لهذه القوة ولكنه ما يزال مُعلق في السماء كما لو أنه بدون جاذبية… ولكن هل هذا صحيح؟ لماذا لا يسقط القمر على الأرض؟
لا أعتقد أنك تود حتى تخيّل ما قد يحدث إن سقط القمر على الأرض… سنأكل الكثير من الجبنة! ولكن هناك مشكلة القمر صخور وليس جبن لذيذ، إذن سيسقط على رأس شخص ما ويصبح أو شخص يلمس القمر برأسه، ولحسن الحظ هذا لن يحدث، لكن لماذا؟
لماذا لا يسقط القمر على الأرض؟
في الحقيقة القمر يسقط على الأرض ولكن لا يصل إليها أي أنه يخضع لقوة الجاذبية ولكن التوازن بين السرعة والجاذبية وانحناء الأرض يبقيه معلقًا يدور بدون أن يرتطم بالأرض، كيف يحدث ذلك؟
دعني أشرح الأمر…
قوة الجاذبية
إنها قوة الجاذبية التي سببت سقوط التفاحة، وإن قمت برمي كرة للأعلى ستراها تعود إلى الأرض بعد ارتفاع معين وتسقط، وأنت نفسك تبقي أقدامك على الأرض لأنك خاضع للجاذبية الأرضية.
ولكن هل تعرف أنها قوة الجاذبية وليست جاذبية أرضية، أي أنها ليست خاصة بالكرة الأرضية، في الحقيقة كل جسم يملك قوة جاذبية تتوقف شدتها على كل من كتلة الجسم المؤثر والمتأثر، بالإضافة إلى المسافة بينهما.
وبالتالي الشمس ضخمة وهذا يعني أنها تتمتع بقوة جاذبية ضخمة تُمكنها من إبقاء الكواكب تدور حولها على الرغم من المسافة البعيدة بينها، والكرة الأرضية كبيرة تبقينا وتبقي الغلاف الجوي والقمر بالقرب منها، والقمر كذلك لديه جاذبية يمكننا الشعور بها بظاهرة المد والجذر.
أنت نفسك تملك جاذبية خاصة بك (لا أقصد شخصيتك الرائعة ومظهرك اللطيف على الرغم من أنها جاذبية قوية جدًا) ما أقصده هو قوة جاذبية بالمعنى الحرفي ولكن لأن كتلتك صغيرة جدًا فلا يمكنك ملاحظة تأثير هذه القوة!
الجاذبية الأرضية وكرة
هل تتذكر الكرة أو التفاحة التي تحدثنا عنها قبل قليل؟ إذا قمت برميها نحو الأعلى بشكل شاقولي بسرعة عادية فإنها سوف تعود بعد مسافة معينة، وإن قمت بزيادة السرعة أو رميتها بقوة أكبر، فالكرة ستعود ولكن بعد مدة أطول.
الآن جرب رمي الكرة نفسها ولكن ليس بشكل شاقولي وإنما بشكل مائل، وفي هذه الحالة الكرة سوف تقطع مسافة معينة قبل أن تسقط وتصل إلى الأرض، ومن جديد قم برميها ولكن بقوة أكبر عندها سوف تقطع الكرة مسافة أكبر قبل أن تشدها الجاذبية إلى الأرض.
الآن قم برمي الكرة بعد أن تقف على مبنى عالي جدًا جدًا، وبسرعة وقوة كبيرة جدًا جدًا، بحيث تقطع الكرة لفة كاملة للكرة الأرضية وتصل إليك مجددًا، عندها سوف تستمر الكرة بالدوران حول الأرض بدون أن تسقط رغم وجود الجاذبية.
ملاحظة: قوة الجاذبية الأرضية تتجه نحو مركز الأرض دائمًا، في أي مكان من الأرض تشدك نحو المركز.
لماذا لا تسقط الكرة على الأرض؟
الكرة تسير بسرعة كبيرة وتنهي دورة كاملة حول الأرض، وفي كل لحظة من هذه اللحظات يكون تجاه الجاذبية الذي يشدها مختلف، ولأنها تسير وفق خط منحني ففي كل لحظة يكون اختلاف اتجاه قوة الجاذبية يساعدها في الاستمرار بالدوران.
فيما لو كانت تسير وفق منحى أفقي تمامًا كانت سقطت منذ وقت طويل لأن شعاع قوة الجاذبية يكون بنفس الاتجاه.
لماذا لا يسقط القمر على الأرض؟
نفس الشيء الذي حصل مع الكرة يحصل مع القمر، إنه يدور حول الأرض على بعد معين وبسرعة تسمح له بإكمال دورة كاملة، وقوة الجاذبية تتجه نحو مركز الأرض وبالتالي في كل لحظة يغير فيها القمر موضعه يتغير اتجاه قوة الجاذبية بالنسبة له، وهذا يعني أنها تشده ولكنه لا يسقط.
أي أن القمر لا يسقط على الأرض نتيجة هذا التوازن المثالي بين الجاذبية الأرضية وتأثير الانحناء، وليس لأنه مربوط بخيط أو معلق ومثبت بمسمار!
هل يمكن أن يسقط القمر على الأرض؟
القمر ليس مربوط بخيط في الفضاء، وبالتالي يمكن أن يسقط، ولكن لا تقلق الأمر عبارة عن فرضيات فيزيائية! يمكن أن يسقط القمر على الأرض وفق فرضية من الفرضيات التالية أو أكثر من فرضية معًا:
- إبطاء القمر، ففي حال سار القمر بسرعة أبطأ فإن الجاذبية الأرضية سوف تتغلب على تأثير الانحناء وسوف يسقط عندها.
- زيادة الجاذبية الأرضي، في حال حصل زيادة مفاجئة للجاذبية الأرضية، بحيث يكون بإمكانها التغلب على تأثير الانحناء وشد القمر نحوها.
- اقتراب القمر من الأرض بحيث لا يكون من الممكن له إكمال دورة كاملة حول الأرض وفي هذه الحالة سيرتطم بها بعد حين وقبل أن يكمل اللفة.
إذا سقطت التفاحة لماذا لا يسقط القمر على الأرض مثلها؟
الإجابة الصحيحة هي أن القمر يسقط على الأرض مثل التفاحة بالفعل، ولكنه لا يصل إليها، فهو يسقط بفعل الجاذبية الأرضية، ولكن حركته المنحنية بسرعة عالية تجعل سقوطه تابع لمحيط الأرض، وتحافظ عليه ملعق يدور في مسار.
فلا يسقط القمر على الأرض مثل التفاحة لأن حركته خاضعة لقوى متوازنة: الجاذبية الأرضية والتأثير المسار المنحني، قوة الجاذبية التي تُسقط التفاحة بالفعل تشد القمر وتحاول إسقاطه على الأرض، ولكن القمر يدور بسرعة عالية ووفق مسار منحني وهذا يمانع الجاذبية، وهذا التوازن تحديدًا هو ما يخلق المسار المنتظم للقمر.
ولكن دعني أوضح أمر مهم! التفاحة أيضًا وفي حال حققت شروط الحركة المتوازنة التي يحققها القمر، فهي الأخرى لن تسقط على الأرض، وسوف تدور حول الأرض وسوف يصبح لدينا قمر وتفاحة وتخيل كيف سنضع “تقويم تفاحي” حينها!
بمعنى أننا لو قمنا بقذف جسم بسرعة عالية فهو لن يسقط وإنما سوف يتعلق مثل القمر تمامًا.
فبقاء القمر معلق لا يتعلق بكونه قمر، وإنما يتعلق بشروط الحركة، فحتى لو تغير اسمه وأصبح اسمه “كرة جبن” سوف يبقى في مساره ما لم يغير سرعته، أو بعده عن الأرض، وما لم تتغير شدة الجاذبية الأرضية…
وهذا ينقلنا للسؤال التالية…
لماذا لا يسقط القمر الصناعي على الأرض؟
لا يسقط القمر الصناعي على الأرض لنفس السبب الذي يبقي الكواكب في مسارها حول الشمس، ويحافظ على قمرنا الجميل في مداره (ليس أنت عزيزي القارئ على الرغم من أنك جميل كالقمر)، فالقمر الصناعي خاضع لقوى متوازنة: الجاذبية تشده نحو مركز الأرض، وتأثير الحركة المنحنية يحافظ عليه في مساره. أي أنه يسقط فعلًا ولكنه لا يصل إلى الأرض.
إذن وكملخص للبحث حول لماذا لا يسقط القمر على الأرض يمكننا القول أن القمر يسقط فعلًا على الأرض ولكنه لا يصل إليها، وذلك نتيجة للتوازن ما بين تأثير الجاذبية الأرضية وتأثير سرعة القمر التي يدور بها حول الأرض.
المراجع
- The Moon does not fall to Earth because | uwyo
- What Is Gravity | nasa
قد يهمك:
