نجمنا المضيف، الشمس، مثير للإعجاب قوة الجاذبية; وهذا هو السبب وراء دوران جميع الكواكب في النظام الشمسي حول نجمنا. كلها تسقط باتجاه الشمس، لكن لماذا لا نصطدم بها؟ تكمن الإجابة في التوازن الدقيق بين الجاذبية والسرعة المدارية للكواكب.
لماذا لا نصطدم بالشمس؟
دور الجاذبية
دعونا نتحدث أولاً عن الجاذبية، وهي القوة التي تبقي الكواكب في مدارها حول الشمس. تم وصفه رياضيًا لأول مرة من قبل العالم الإنجليزي السير إسحاق نيوتن في القرن السابع عشر (قانون الجاذبية العالمية), الجاذبية هي قوة الجذب بين كتلتين، والتي تم تنقيحها لاحقًا من قبل نظرية النسبية العامة للفيزيائي الألماني اليهودي المولد ألبرت أينشتاين. كما هو الحال، في نظامنا الشمسي، الشمس هي أكبر كائن وفي هذا، فإنه يمارس قوة جذب قوية على جميع الكواكب، بما في ذلك الأرض. كلهم ينجذبون إلى الجاذبية الفائقة للنجم.
دور المدارات
لكن، على الرغم من قوة الجاذبية هذه، لا تصطدم الكواكب بالشمس أبدًا… لماذا؟ شكرا على المدارات. المدار هو مسار منتظم ومتكرر يتبعه جسم ما في الفضاء حول جسم آخر؛ هذا هو تأثير الجاذبية. إن الكوكب الذي يتحرك عبر الفضاء سيستمر في خط مستقيم وبسرعة ثابتة لولا جاذبية الأجسام الأخرى. لكن مازال تنحرف جاذبية الشمس عن هذا المسار الخطي، مما يجعلها تتحرك في مدار بيضاوي الشكل أو شبه دائري.
وهكذا، على الرغم من أن السرعة المدارية تخلق قوة طرد مركزي، فإن جاذبية النجم تسحب الكوكب إلى الداخل، بعيدًا عن الشمس. هكذا، التوازن بين هاتين القوتين، إحداهما تسحب نحو الخارج والأخرى تتجه نحو الشمس، يبقي الكواكب في مداراتها.، والذي “يسقط” فعليًا حول الشمس ولكن دون الاصطدام بها. وباختصار، فهي تقع حول الشمس، وليس داخلها أو نحوها.
ماذا يحدث إذا لم تتحرك الكواكب؟
إذا كانت الكواكب لا تتحرك، أو إذا كانت تتحرك ببطء شديد (تذكر أن الأرض تتحرك بسرعة متوسطة تبلغ 30 كيلومترًا في الثانية في مدارها حول الشمس)، وهو ما لا يولد قوة طرد مركزية كافية لموازنة قوة جاذبية الشمس. لذلك، في هذه الحالة يسقطون مباشرة. نحو الشمس، الشمس.
هذه الرقصة المعقدة للأجرام السماوية هي شهادة على القوى الأساسية التي تحكم عالمنا.
رسم توضيحي فني لمدارات الكواكب
السرعات المدارية لكواكب النظام الشمسي
- ميركوريو: تبلغ سرعته المدارية 47.9 كم/ث
- كوكب الزهرة: وتبلغ سرعته المدارية 35.0 كم/ث
- أرض: تبلغ سرعته المدارية 29.8 كم/ث
- مارتي: وتبلغ سرعته المدارية 24.1 كم/ث
- يوم الخميس: وتبلغ سرعته المدارية 13.1 كم/ث
- زحل: وتبلغ سرعته المدارية 9.6 كم/ث
- أورانوس: وتبلغ سرعته المدارية 6.8 كم/ث
- نبتون: وتبلغ سرعته المدارية 5.4 كم/ث
- كرز (الكوكب القزم): تبلغ سرعته المدارية 17.88 كم/ث
- بلوتو (الكوكب القزم): تبلغ سرعته المدارية 4.7 كم/ث
- متسخ (الكوكب القزم): تبلغ سرعته المدارية 4.4 كم/ث
- يحب (الكوكب القزم): تبلغ سرعته المدارية 4.4 كم/ث
- ايريس (الكوكب القزم): تبلغ سرعته المدارية 3.4 كم/ث
ملحوظات:
- تشوكر، ن. (2001). فقدان الكتلة الدورانية والمحورية للكواكب خارج المجموعة الشمسية والنجوم المتطورة. الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية، 324، 699-704. https://doi.org/10.1046/j.1365-8711.2001.04353.x.
- بين، ج.، وسيفيرت، أ. (2009). هندسة النظام الكوكبي GJ 876 – الكتلة والمستوى المداري للكواكب B وC. علم الفلك والفيزياء الفلكية، 496، 249-257. https://doi.org/10.1051/0004-6361/200811280.
- مورايس، هـ.، وناموني، ف. (2017). علم الكواكب: المدار المتهور في النظام الشمسي. الطبيعة، 543، 635-636. https://doi.org/10.1038/543635a.
- روزنغرين، أ.، أليسي، إي.، روسي، أ.، وفالسيتشي، جي. (2015). اضطراب في مدارات الملاحة الفضائية بسبب الحركة المضطربة للقمر. الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية، 449، 3522-3526. https://doi.org/10.1093/mnras/stv534.
- لوه، Z.، توبوتو، F.، بيرنيللي-زازيرا، F.، وتانغ، G. (2014). إنشاء مدارات التقاط باليستية في نموذج حقيقي للنظام الشمسي. الديناميكا الفلكية وعلم الفلك الديناميكي، 120، 433-450. https://doi.org/10.1007/S10569-014-9580-5.
