اگر جاذبه زمین ناگهان ناپدید شود چه اتفاقی می افتد؟
اگر جاذبه زمین ناگهان ناپدید شود چه اتفاقی می افتد؟ تصور کنید صبح از خواب بیدار می شوید، از تخت بیرون می آیید و ناگهان متوجه می شوید پاهایتان دیگر روی زمین نمی مانند! لیوانی که روی میز گذاشته اید به آرامی از سطح میز جدا می شود، آب داخل آن به شکل قطره های شناور درمی آید و حتی خودتان دیگر نمی توانید مثل همیشه روی زمین راه بروید.
اما اگر جاذبه زمین ناگهان ناپدید شود، واقعاً چه اتفاقی برای انسان ها، اقیانوس ها، جو، ماه و حتی خود زمین رخ خواهد داد؟
آیا همه ما فوراً به فضا پرتاب می شویم؟ آیا زمین از مدار خورشید خارج می شود؟ آیا اقیانوس ها به فضا می روند؟
پاسخ بعضی از این سؤال ها برخلاف چیزی است که احتمالاً در نگاه اول تصور می کنید.
جاذبه زمین چیست؟
جاذبه یا گرانش نیرویی است که اجرام دارای جرم را به سمت یکدیگر جذب می کند. زمین به دلیل جرم بسیار زیاد خود، اجسام اطرافش را به سمت مرکز خود می کشد.
همین نیروی گرانش باعث می شود وقتی یک توپ را از دستمان رها می کنیم، توپ به سمت زمین سقوط کند. شتاب گرانش نزدیک سطح زمین تقریباً ۹٫۸ متر بر مجذور ثانیه است.
به زبان ساده، گرانش همان چیزی است که باعث می شود:
روی زمین بایستیم.
آب اقیانوس ها روی زمین باقی بماند.
جو زمین در اطراف سیاره حفظ شود.
ماه در مدار زمین حرکت کند.
ماهواره ها بتوانند در مدار زمین قرار بگیرند.
اجسام هنگام رها شدن به سمت زمین سقوط کنند.
بنابراین اگر گرانش زمین ناگهان حذف شود، فقط سبک تر شدن را تجربه نمی کنیم؛ بلکه یکی از مهم ترین نیروهای حاکم بر محیط اطرافمان را از دست خواهیم داد.
اگر جاذبه زمین ناگهان صفر شود، اولین اتفاق چیست؟
اولین اتفاق این است که وزن اجسام نسبت به زمین از بین می رود.
در فیزیک، وزن یک جسم از رابطه زیر به دست می آید:
W = mg
در این رابطه:
W وزن جسم است.
m جرم جسم است.
g شتاب گرانش است.
اما یک نکته بسیار مهم وجود دارد:
جرم شما از بین نمی رود!
اگر وزن یک انسان ۷۰ کیلوگرم باشد، با حذف گرانش، جرم او همچنان ۷۰ کیلوگرم باقی می ماند. چیزی که تغییر میکند وزن است، نه جرم.
این تفاوت یکی از مفاهیم مهم فیزیک است که در مباحث مکانیک نیز اهمیت زیادی دارد.
آیا انسان ها فوراً به فضا پرتاب می شوند؟
اگر گرانش زمین ناگهان از بین برود، بدن شما دیگر نیرویی برای کشیده شدن به سمت سطح زمین احساس نمی کند. بنابراین دیگر نمی توانید مثل قبل روی زمین بایستید.
اما این موضوع به این معنا نیست که همه انسان ها همان لحظه با سرعت بسیار زیاد مستقیماً به سمت فضا شلیک می شوند.
چون حرکت یک جسم فقط به وجود یا نبود گرانش بستگی ندارد؛ سرعت اولیه و جهت حرکت آن نیز اهمیت دارد.
زمین در حال چرخش است و ما نیز همراه با زمین حرکت می کنیم. بنابراین در لحظه حذف گرانش، بدن شما همان سرعتی را که پیش از آن داشته حفظ می کند و در راستای حرکت خود به حرکت ادامه می دهد.
در نتیجه، به جای اینکه ناگهان مانند موشک عمودی به سمت بالا پرتاب شوید، شرایط حرکت شما بسیار پیچیده تر خواهد بود.
تکلیف اقیانوس ها چه می شود؟
این قسمت یکی از جذاب ترین بخش های سناریو است.اقیانوس ها به دلیل گرانش زمین روی سطح سیاره باقی مانده اند. اگر گرانش زمین از بین برود، آب دیگر نیرویی برای نگه داشتن آن روی سطح زمین نخواهد داشت.
در نتیجه، آب اقیانوس ها دیگر مانند امروز روی سطح زمین باقی نمی ماند و به دلیل حرکت و شرایط اولیه خود شروع به دور شدن از سطح زمین خواهد کرد.
اما نباید تصور کنیم که تمام آب اقیانوس ها در یک لحظه به شکل یک دیوار آبی از زمین جدا می شود.
حرکت آب به عوامل مختلفی مانند سرعت اولیه، چرخش زمین، شکل سطح زمین و حرکت سیالات بستگی دارد.
با این حال، در یک سناریوی فرضی که گرانش زمین برای همیشه وجود نداشته باشد، زمین دیگر نمی تواند اقیانوس ها را به شکل امروزی در خود نگه دارد.
آیا جو زمین هم از بین می رود؟
بله؛ این یکی از فاجعه بارترین پیامد های حذف گرانش زمین خواهد بود. جو زمین مجموعه ای از گازهاست که در اطراف سیاره قرار گرفته و گرانش زمین نقش مهمی در نگه داشتن آن دارد. ناسا نیز توضیح می دهد که گرانش زمین عامل اصلی نگه داشتن جو در اطراف سیاره است.
اگر گرانش زمین ناگهان صفر شود، مولکولهای گاز دیگر نیروی گرانشی زمین را برای ماندن در اطراف سیاره احساس نمی کنند. به مرور، بخش بزرگی از جو از زمین دور خواهد شد و این یعنی مشکل فقط شناور شدن انسان ها نیست.
بدون جو، اکسیژن قابل تنفس از بین می رود، فشار جوی تقریباً از میان می رود.
آب مایع دیگر شرایط فعلی را نخواهد داشت، محافظت طبیعی جو در برابر بسیاری از اثرات محیط فضایی از بین می رود. شرایط سطح زمین کاملاً دگرگون می شود.
اگر می خواهید در رابطه با کاربردهای علم فیزیک در زندگی روزمره بدانید به لینک مراجعه کنید.
اگر فقط چند ثانیه جاذبه زمین ناپدید شود چه؟
حالا سناریو را کمی تغییر دهیم. فرض کنید گرانش زمین فقط برای چند ثانیه ناپدید شود و سپس دوباره برگردد.
در این حالت:
اجسام وزن خود را نسبت به زمین از دست می دهند.
انسان ها و اشیا از سطح جدا می شوند.
آب و هوا شروع به حرکت آزادانه می کنند.
وضعیت تعادل اجسام کاملاً تغییر می کند.
پس از بازگشت گرانش، اجسام دوباره تحت تأثیر نیروی گرانشی زمین قرار می گیرند.
اما همین چند ثانیه نیز می تواند بسیار خطرناک باشد.
تصور کنید در یک ساختمان بلند هستید و ناگهان همه وسایل، آب، افراد و حتی هوای اطراف شروع به حرکت آزادانه کنند. بازگشت ناگهانی گرانش می تواند باعث برخورد شدید اجسام با سطح زمین شود.
چرا در فضا بی وزنی به معنی نبود گرانش نیست؟
این یکی از اشتباهات رایج درباره فیزیک است.
وقتی تصاویر فضانوردان را می بینیم که در ایستگاه فضایی شناور هستند، ممکن است تصور کنیم در فضا دیگر گرانشی وجود ندارد.
اما این تصور درست نیست.در ارتفاع مدارهای فضایی نیز گرانش زمین همچنان قابل توجه است. فضانوردان در واقع در حال سقوط آزاد مداری هستند؛ یعنی همراه با فضاپیما در حال سقوط به سمت زمین اند، اما سرعت افقی آن ها به اندازه ای است که سطح زمین را جا می گذارند و در مدار باقی می مانند.
به همین دلیل اصطلاح بی وزنی را نباید با نبود گرانش یکی دانست.
اگر گرانش نباشد، اجسام چقدر سریع از زمین فرار می کنند؟
برای فرار از گرانش زمین، یک جسم باید سرعت مشخصی داشته باشد که به آن سرعت گریز یا Escape Velocity گفته می شود.
سرعت گریز از سطح زمین تقریباً:
۱۱٫۲ کیلومتر بر ثانیه است. اما در سناریوی ما یک اتفاق عجیب رخ می دهد:
اگر خود گرانش زمین ناگهان صفر شود، دیگر لازم نیست جسم برای فرار از گرانش زمین به سرعت گریز معمول برسد؛ زیرا اصلاً نیروی گرانشی زمین وجود ندارد که آن را دوباره به سمت سیاره برگرداند.این تفاوت، یک نکته بسیار مهم در درک مفهوم سرعت گریز است.
گرانش خیلی مهم تر از چیزی است که فکر می کنیم!
اگر جاذبه زمین ناگهان ناپدید شود، داستان فقط این نیست که همه ما در هوا شناور شویم.
در همان لحظات اولیه، مفهوم وزن از بین می رود و اجسام دیگر به سطح زمین فشرده نمی شوند. سپس آب ها و جو زمین با مشکلی جدی مواجه می شوند و ماه نیز دیگر نمی تواند مانند گذشته در مدار زمین باقی بماند.
اما نکته جذاب تر این است که زمین همچنان می تواند تحت تأثیر گرانش خورشید قرار داشته باشد؛ بنابراین حذف گرانش زمین لزوماً به معنای خروج فوری زمین از مدار خورشید نیست.
این سناریوی فرضی به ما نشان می دهد که گرانش چقدر در زندگی روزمره و ساختار جهان اهمیت دارد؛ از افتادن یک مداد روی زمین گرفته تا حرکت ماه و سیارات در فضا.
پس دفعه بعد که یک جسم را از دست خود رها کردید و دیدید به زمین سقوط می کند، یادتان باشد پشت همین اتفاق ساده، یکی از مهم ترین قوانین فیزیک جهان قرار دارد: گرانش.
دیدگاه شما