تم النشر اليوم 2024/05/16 | 5 معلومات مهمة عن حركة الكواكب والجاذبية

ما الذي تعرفه عن نظرية النسبية الخاصة؟

من المهم أن نقول أن تطبيق قوانين نيوتن المتعلقة بالحركة قد استمر لمدة قرنين من الزمان، وقد بدأ الأمر يتغير بعدما قام أينشتين بتقديم نظرية النسبية الخاصة special relativity في عام 1905، ولو قمنا بمقارنة بسيطة بين كل من قوانين الحركة والجاذبية التي قام نيوتن بوضعها وبين قوانين النظرية النسبية التي وضعها أينشتاين نجد أن نيوتن قد افترض أن كل الوقت والكتلة والمسافة هي مجموعة من العوامل الثابتة بصرف النظر عن تأثير المكان الذي تم أخذ القياسات منه، لكن من جهة أخرى فإن نظرية النسبية الخاصة بأينشتين فهي تعتمد على افتراض أن مكان المراقب أو ما يطلق عليه النقطة المرجعية لها دور كبير في التأثير على الزمن، والكتلة والمسافة.
من الممكن أن نوضح ذلك بأن نقول أن كل الأشخاص الموجودين على الأرض يتحركون من خلال إطار مرجعي واحد، على من ناحية أخرى فإن الإطار المرجعي الذي يتحرك من خلاله رواد الفضاء الذين يتواجد في المركبات الفضائية سوف يكون مختلفا تمام، ومن المهم أن نقول أنه عند التواجد داخل الإطار المرجعي فإنه يمكن تطبيق قوانين نيوتن، ولكن سوف تظهر مشكلة هامة في حالة ما إذا تم ملاحظة الأشياء من خلال إطارين مرجعيين مختلفين عن بعضهما، لذا من الممكن أن نقول أنه طبقا لهذا الوضع فإن نظرية النسبية الخاصة تقوم بوصف الحركة بشكل دقيق، ولكن علينا أن ننبه لنقطة مهمة وهي أنه برغم دقة نظرية النسبية الخاصة التي قام أينشتين بوضعها إلا أنه لا يمكن أن يتم اعتبارها بديلة عن قوانين نيوتن الثلاث أو قانون الجاذبية، بل من الممكن أن نقول أنها نظرية مكملة للقوانين الثلاثة التي قام نيوتن بوضعها.

ما هو قانون الجذب العام لنيوتن؟

يعتبر قانون الجذب العام Newton’s Law of Universal Gravitation واحد من القوانين التي قام نيوتن بوضعها، وهو أيضا من القوانين المتعلقة بالحركة، وفي هذه القوانين استطاع نيوتن أن يتوصل إلى أن كل جسم في الكون له قوة جذب تسحب الأجسام الأخرى نحو مركزه، أما القوة الجاذبة لهذا الجسم فهي تعتمد على كتلته، وكلما زادت كتلة الجسم كلما زادت قوة الجاذبية، ولو طبقنا ذلك على الطبيعة سوف نجد أن قوة الجذب المتعلقة بالشمس تكون أكبر من قوة الجذب الخاصة بالأرض، وقوة الجاذبية للأرض تكون أكبر من قوة الجذب المتعلقة بأي جسم آخر أصغر منها في الحجم، وفي كثير من الأحيان تكون المسافة مؤثرة بقدر كبير على قوة الجاذبية، حيث نجد أن قوة الجاذبية تبدأ في الانخفاض كلما حدثت زيادة في المسافة بين الجسمين، و بالاعتماد على هذه النظرية سوف نستطيع أن نفس لماذا تكون الشمس غير قادرة على جذب الأجسام البعيدة عنها.
ومن الممكن أن نقول أن القوانين الثلاثة التي قام نيوتن بوضعها بالإضافة إلى قوانين الجاذبية تعمل على حدوث تفسير واضح لحركة الأرض حول الشمس، حيث أنه عندما تقوم الأرض بالحركة إلى الأمام في شكل مستقيم عبر الكون، لكن لأن هناك قوة الجاذبية الشمسية تبدأ حركة الأرض المستقيمة في التغير وتبدأ في الانحراف عن مسارها، وبعد ذلك تتحرك في اتجاه الشمس في مدار إهليجي.

هل تدور الكواكب حول الشمس؟

من الممكن أن نقول أن هذه القضية كانت من أكثر القضايا الجدلية في الكثير من العصور، لأنه في الكثير من الاعتقادات القديمة أن كل من الشمس والأقمار والكواكب عبارة عن أجسام تدور في حركة منتظمة حول الأرض بينما الأرض نفسها ثابتة ولا تتحرك أبدا، وقد كانت العصور الوسطى هي أكثر العصور التي تبنت هذا المفهوم بالكثير من التشدد ولم تقبل أي رأي عملي مخالف له، لكن بدأ الأمر يتغير في عصر النهضة، حيث بدأ الكثير من علماء الفلك يضعون النظريات المتعلقة بحركة الشمس والأرض والكواكب، ومن خلال العديد من الأبحاث وعمليات رصد الكواكب وكذلك مراقبة حركة السماء اكتشفوا العديد من قوانين الميكانيكا المدارية وهي التي توضح الكثير من النظريات حول حركة الكواكب والشمس.

ما هي قوانين نيوتن الثلاث المفسرة للحركة؟

ومن الممكن أن نقول أن القوانين التي وضعها نيوتن تعتبر من القوانين الأساسية التي تعمل على تفسير الحركة بشكل عام، ومن خلال القوانين التي قام كيبلر بوضعها استطاع إسحاق نيوتن أن يعمل على تفسير حركة الأجسام سواء كانت كبيرة أو صغيرة، ومنها حركة القمر حول الأرض أو حركة السقوط مثل سقوط تفاحة من على شجرة، أما قوانين نيوتن للحركة فسوف نذكرها في النقاط التالية:

قانون نيوتن الأول للحركة
قانون نيوتن الأول للحركة يقول بأن الجسم الساكن يبقى ساكنا ما لم تؤثر عليه قوة خارجية تحركه، والجسم المتحرك بسرعة ثابتة في خط مستقيم يبقى على هذه الحالة ما لم تؤثر عليه قوة خارجية فتغير الحالة الحركية له، ويطلق على هذا القانون لقب آخر وهو قانون القصور الذاتي.
قانون نيوتن الثاني للحركة
أما القانون الثاني للحركة فهو ينص على التالي “إذا أثرت قوة على جسم ما، فإنها تكسبه تسارعاً يتناسب طردياً مع هذه القوة، وعكسياً مع كتلته.
قانون نيوتن الثالث للحركة
أما القانون الثالث للحركة فهو ينص على التالي “لكل فعل رد فعل يساويه في الشدة، ويعاكسه في الاتجاه”.

ما هي أهم القوانين التي تحكم حركة الكواكب حول الشمس؟

من الممكن أن نقول أن هناك ثلاثة قوانين هي التي تفسر وتحكم حركة الكواكب، هذه القوانين قام بالوصول إليها يوهانس كيبلر، وقد قام بوضعها على أساس مجموعة مهمة ودقيقة من البيانات التي قام العالم الفلكي تيخو براهي بالحصول عليها، وقد أطلق على هذه القوانين اسم قوانين كيلر للحركة الكوكبية وهذه القوانين هي كالتالي:
قانون المدارات Law of Orbits
قانون المدارات هو القانون الذي ينص على أن جميع الكواكب تدور في مدارات إهليجية حول مركز ثابت، وهو الشمس.
قانون المساحات Law of Areas
أما قانون المساحات فهو ينص على أن الخط الواصل من مركز أي كوكب إلى الشمس يقطع مساحات متساوية في أزمنة متساوية.
قانون المدارات
قانون المدارات هو القانون الذي ينص على أن مربع الفترة المدارية لأي كوكب يتناسب طردياً مع مكعب نصف المحور الرئيسي لمداره.
ومن المهم أن نذكر هنا نقطة في غاية الأهمية وهي أن القوانين الثلاثة المنظمة لحركة الكواكب حول الشمس قد تم وضعها لكي تفسر في البداية حركة الكواكب حول الشمس إلا أنها بعد ذلك تم تطبيقها على حركة الأقمار داخل مداراتها بشكل عام.

حركة الكواكب والجاذبية

في مقالنا التالي سوف نتعرف سويا على مجموعة من أهم المعلومات حول حركة الكواكب والجاذبية، ومن المعروف أن كل من حركة الكواكب والجاذبية يعتبرون من أكثر الظواهر الطبيعية التي تؤثر على الكثير من نواحي الحياة، وفي هذا المقال سوف نتعرف على مجموعة من التفاصيل المهمة حول هذه الظواهر الطبيعية.
وسوف نتعرف أيضا على مجموعة من القوانين التي تحدد الحركة بشكل عام، وقد استخدمت هذه القوانين لتفسر حركة الكواكب حول الشمس كما استخدمت لكي تفسر فكرة جاذبية الشمس للكواكب التي تدور حولها، وجدير بالذكر أن كل من العالم إسحق نيوتن والعالم أينشتين يعتبرون من أهم العلماء الذين وضعوا القوانين المفسرة للحركة والتي تعتبر أثاث العديد من التجارب العلمية التي تم استخدامها لإطلاق المركبات الفضائية في العصور الحديثة.