آخر تحديث: 14/04/2021

ما هي قوة الجاذبية الأرضية على سطح الأرض؟!

ما هي قوة الجاذبية الأرضية على سطح الأرض؟!
لماذا تهبط على الأرض عندما تقفز بدلاً أن تطفو في الفضاء؟  لماذا تسقط الأشياء عندما ترميها أو تسقطها؟ الإجابة تتمثل في قوة الجاذبية الأرضية وهي قوة غير مرئية تسحب الأشياء تجاه بعضها البعض، جاذبية الأرض هي ما تبقيك على الأرض وهي بدورها تعمل على سقوط الأشياء على الأرض.
 
قوة الجاذبية الأرضية هي القوة التي يوجه بها كوكب أو جسم آخر الأشياء نحو مركزه، وقوة الجاذبية تبقي جميع الكواكب في مدار حول الشمس، وأي جسم له كتلة له جاذبية أيضًا، والأجسام ذات الكتلة الأكبر لها جاذبية أكبر. وتضعف الجاذبية مع المسافة لذلك كلما اقتربت الأجسام من بعضها البعض، زادت قوة سحب الجاذبية.

قوة الجاذبية الأرضية على كوكب الأرض

  • الجاذبية هي ما يبقي الكواكب في مدار حول الشمس وما يبقي القمر في مدار حول الأرض، تجذب الجاذبية للقمر البحار نحوه، مسببة مد المحيط، تخلق الجاذبية النجوم والكواكب من خلال تجميع المواد التي تتكون منها.
  • لا تسحب الجاذبية الكتلة فقط، بل تسحب الضوء أيضًا، اكتشف ألبرت أينشتاين هذه الفرضية، إذا سلط مصباحاً يدوياً للأعلى، فإن الضوء سوف يزداد احمرارًا بشكل غير محسوس بينما تسحبه الجاذبية، ولا يمكنك رؤية التغيير بعينيك، لكن يمكن للعلماء تقديره ومعرفته.
  • تجمع الثقوب السوداء الكثير من الكتلة في مثل هذا الحجم الصغير، بحيث تكون جاذبيتها قوية بما يكفي لمنع أي شيء حتى الضوء من الهروب من الصندوق.

أهمية الجاذبية الأرضية

  • الجاذبية مهمة جدًا بالنسبة للحياة ولا يمكن الحياة بدونها.
  • تبقي جاذبية الشمس على الأرض في مدارها وتبقينا على مسافة مريحة  للاستمتاع بضوء الشمس ودفئها.
  • تحافظ على الغلاف الجوي والهواء الذي نحتاجه للتنفس.
  • تعد الجاذبية هي القوة التي تربط عالمنا ببعضه البعض.
  • ومع ذلك فإن قوة الجاذبية تختلف في كل مكان على الأرض، وذلك بالمقارنة مع الأماكن ذات الكتل المنخفضة تحت الأرض، فإن الأماكن ذات الكتل الأكبر تحت الأرض يكون لها جاذبية أقوى قليلاً.
  • تستخدم وكالة ناسا مركبتين فضائيتين لقياس هذه الاختلافات في جاذبية الأرض، وهذه المركبات الفضائية هي جزء من مهمة استعادة الجاذبية وتجربة المناخ.
  • يكتشف GRACE تغيرات طفيفة في الجاذبية بمرور الوقت، فقد كشفت هذه التغييرات تفاصيل مهمة عن كوكبنا، على سبيل المثال، يراقب GRACE التغيرات في مستوى سطح البحر ويمكنه اكتشاف التغيرات في قشرة الأرض الناتجة عن الزلازل.
  • قد تكون الجاذبية هي الأهم في تثبيت واستقرار الأعضاء الداخلية لجسم الإنسان وتحسين كفاءتها بشكل كبير ومناسب.
  • تم تطوير قانون الجاذبية للعالم نيوتن الذي اكتشف مركز الأرض، فيمكن للقانون أن يفسر نسبة الكتلة إلى التسارع وطريقة استنتاج القوة،  ويمكن التأكيد على أن الجاذبية ضرورية لحماية حياة الإنسان واستقرار الأشياء، وهي مهمة أيضاً لضمان البيئة مستقرة.

التباين في الجاذبية والجاذبية الظاهرية

  • يكمن التباين ما بين الجاذبية والجاذبية الظاهرية في الأشياء ذات الحجم والشكل الكروي، إن الكرة المثالية ذات الكثافة المنتظمة، أو الكرة التي تتغير كثافتها فقط مع المسافة من المركز (التناظر الكروي)، ستنتج دائمًا مجال جاذبية موحد في جميع النقاط على سطحه.
  • ويشير دائمًا مباشرة إلى مركز الكرة، الأرض ليست كرة مثالية، ولكن عندما تتمدد عند خط الاستواء، يكون مستوى القطبين مسطحًا قليلاً كما أنها تعتبر كرة مفلطحة لذلك، ينحرف حجم واتجاه الجاذبية على السطح بالكامل قليلاً، وتعتبر القوة الكلية (أو التسارع الصافي المقابل) المقاسة بالتناسب والعمودية تسمى "الجاذبية الفعالة" أو "الجاذبية الظاهرية".
  • تشمل الجاذبية الفعالة عوامل أخرى تؤثر على صافي القوة، وتتنوع هذه العوامل، بما في ذلك قوة الطرد المركزي على السطح الناتجة عن دوران الأرض وجاذبية القمر والشمس.

تعريف الجاذبية الأرضية

  • تمثل الجاذبية القوة التي تجذب جسمين لبعضهما البعض، وهي نفس القوة التي تسبب سقوط الأجسام على الأرض وتدور الكواكب حول الشمس، الجاذبية هي إحدى القوى الأربع الرئيسية الموجودة في الطبيعة.
  • وتجدر الإشارة إلى أنه في عام 1680 بعد الميلاد، اقترح العالم إسحاق نيوتن قانونه للتعبير عن الجاذبية.
  • نص قانون نيوتن على أن هناك علاقة تناسبية مباشرة بين الجاذبية وكتلة جسمين منجذبين بشكل متبادل، بالإضافة إلى وجود علاقة عكسية بينهما وبين مربع المسافة.
  • تعطي الجاذبية وزنًا للأشياء المادية وتسبب مد المحيطات، وتعتبر  قوة الجاذبية الأرضية ناتجة عن كتلة وكثافة الكواكب - 5.97237 × 1024 كجم (1.31668 × 1025 رطلاً) و5.514 جم / سم 3 على التوالي، وينتج عن هذا أن الأرض تتمتع بقوة جاذبية تبلغ 9.8 م / ث 2 بالقرب من السطح (المعروف أيضًا باسم 1 جم)، مما يقلل بشكل طبيعي المسافة البعيدة عن السطح.

 الجاذبية هي إحدى القوى الأساسية الأربعة في الكون، بجانب كل من القوى الكهرومغناطيسية والقوى النووية القوية والضعيفة، وعلى الرغم من كونها شاملة ومهمة لمنع أقدامنا من الطيران بعيدًا عن الأرض، تظل الجاذبية، إلى حد كبير، لغزًا للعلماء.

الجاذبية الأرضية قديماً

  • توصل العلماء الأوائل الذين حاولوا وصف العالم إلى تفسيراتهم الخاصة لسبب سقوط الأشياء على الأرض.
  • وقد أكد الفيلسوف اليوناني أرسطو أن للأجسام ميلاً طبيعيًا أو انحرافاً بسيطاً للتحرك نحو مركز الكون، الذي يعتقد أنه وسط الأرض، وفقًا لعالم الفيزياء ريتشارد فيتزباتريك من جامعة تكساس.

تغيير كوكب الأرض لمكانه الطبيعي 

  • أبعدت النجوم اللاحقة كوكبنا عن موقعه الأساسي في الكون، وقد أدرك العالم البولندي الموسوعي نيكولا كوبرنيكوس أن مسارات الكواكب في السماء تكون منطقية أكثر إذا كانت الشمس هي مركز النظام الشمسي.
  • وقام عالم الرياضيات والفيزيائي البريطاني إسحاق نيوتن بتوسيع نطاق رؤى كوبرنيكوس واستنتج أنه عندما تسحب الشمس الكواكب، تمارس جميع الأجسام قوة جذب على بعضها البعض.

قوة الجاذبية الأرضية (القوة الغامضة)

  • تحير الجاذبية الأرضية العلماء بطرق أخرى، ويعتبر النموذج القياسي لفيزياء  هو الجسيمات، والذي يصف تصرفات جميع الجسيمات والقوى المعروفة تقريبًا، بينما يحمل الضوء جسيم يسمى الفوتون، كما أنه ليس لدى الفيزيائيين أي فكرة عما إذا كان هناك جسيم مكافئ للجاذبية، والذي يمكن أن يسمى الجرافيتون.
  • لا يزال الجمع بين الجاذبية في إطار نظري مع ميكانيكا الكم، وهو الاكتشاف الرئيسي الآخر لمجتمع الفيزياء في القرن العشرين، كما أنها تعتبر  مهمة غير مكتملة،  مثل هذه النظرية عن كل شيء، كما هو معروف، وقد لا تتحقق أبدًا.
  • ما زالت الجاذبية تُستخدم للكشف عن الاكتشافات الهائلة في الستينيات والسبعينيات من القرن الماضي، أظهر عالما الفلك فيرا روبين وكينت فورد أن النجوم الموجودة على أطراف المجرات كانت تدور بسرعة أكبر مما ينبغي، كان الأمر كما لو أن بعض الكتلة غير المرئية كانت تسحبها بقوة الجاذبية، لتسلط الضوء على مادة نسميها الآن المادة المظلمة.

مجال الجاذبية الأرضية

مجال الجاذبية هو شرط لوصف جاذبية أي جسم في الفضاء، وذلك بشرط أن تكون نقطة معينة مثبتة على الجسم، وهذه النقطة تساوي تسارع الجاذبية لتلك النقطة، وتعتبر من الكميات المتجهة.

إذاً قوة الجاذبية الأرضية تعد من القوى المتجهة المهمة في قوانين الفيزياء والتي تعتبر إحدى القوانين الطبيعية التي يسير بها الكوكب الأرضي وتضمن استقراره.