ما هي الجاذبية؟

الجاذبية هي واحدة من أقوى القوى الطبيعية في الكون. تتسبب في جذب الأشياء نحو بعضها البعض، سواء كانت كتلة صغيرة أو كبيرة. يعود فهم الجاذبية إلى العالم القديم، حيث كان العلماء يحاولون تفسير حركة الكواكب والأجرام السماوية.

في هذه المقالة، سنستكشف مفهوم الجاذبية وتأثيرها على فهمنا للكون. سنناقش نظرية الجاذبية العامة لألبرت أينشتاين وكيف أثرت على فهمنا للكون. سنتناول أيضًا مفهوم الكتلة والتأثير الذي تمتلكه على الجاذبية.

ما هي الجاذبية وماذا تفعل؟

نعلم جميعًا أن الجاذبية موجودة وأنها تبقينا على الأرض، فالجاذبية هي القوة التي تسحب الأشياء نحو نفسها. كلمة الجاذبية تأتي من الكلمة اللاتينية Gravitas والتي تعني الوزن.

على الأرض، تمنح الجاذبية الأجسام وزنًا، بينما على القمر تتحكم الجاذبية في المد والجزر على الأرض. ويُمكن أن يكون للجاذبية العديد من الأدوار المختلفة عبر النظام الشمسي؛ وهي السبب وراء بقاء جميع الكواكب في مداراتها حول الشمس.

هنا على الأرض، الجاذبية هي السبب وراء سقوط الأشياء عندما نسقطها، فعندما نقفز، نهبط مرة أخرى على الأرض، فهذا الفعل بسبب الجاذبية، وعندما نرمي الكرة تعود إلينا مرة أخرى، هذا أيضًا بسبب الجاذبية.

من مكتشف الجاذبية؟

يعتبر العالم أو السير إسحاق نيوتن هو من اكتشف الجاذبية، نيوتن كان عالم رياضيات وفيزياء إنجليزي أدرك ماهية الجاذبية عندما كان يفكر في قوى الطبيعة ورأى تفاحة تسقط من شجرة.

تساءل نيوتن عن سبب سقوط التفاحة ثم لم تتحرك مرة أخرى، وأدرك أن هناك قوة تسحبها إلى الأرض. وبدأت أفكار نيوتن تتساءل عما إذا كانت هذه القوة تمتد إلى ما هو أبعد من الأرض وتوجد في النظام الشمسي أيضًا أم لا.

وفي عام 1632، طرح مفهوم الجاذبية وأنشأ قانون قوة الجاذبية، الذي ساعد الفيزيائيين الآخرين في ذلك الوقت على اكتشاف طريقة عمل النظام الشمسي.

كيف نقيس الجاذبية؟

يتم قياس الجاذبية بما يسمى (Gravimetry) أو مقياس الجاذبية وهو يقيس قوة مجال الجاذبية.

الأداة المستخدمة لقياس ذلك تسمى (gravimeter) أو باللغة العربية مقياس الجاذبية، وببساطة فهو يقيس التسارع الثابت للجاذبية في الاتجاه الهبوطي (بمعنى أنه يقيس سرعة جذب الأشياء).

أظهرت التجارب باستخدام مقياس الجاذبية أن قوة الجاذبية تختلف عبر سطح الأرض بحوالي ±0.5%. ويرجع ذلك في الغالب إلى الحركات المستمرة للشمس والقمر والتي تؤثر على جاذبية الأرض.

تُستخدم أجهزة قياس الجاذبية في الغالب لقياس مجال الجاذبية للمسوحات الجيوفيزيائية والتنقيب عن التعدين وعلم الزلازل. وعلى الرغم من أن مقاييس الجاذبية قد تم استخدامها فقط على الأرض، إلا أنه يمكن استخدامها بشكل أساسي على الأسطح الأخرى أيضًا مثل القمر لقياس مجال الجاذبية.

ماذا سيحدث للأرض بدون الجاذبية؟

على الرغم من أنه من غير المرجح إلى حد كبير أن تختفي الجاذبية، إلا أن العلماء ما زالوا يحاولون التنبؤ بما سيحدث بدونها.

حيث أوضح مقال نشرته هيئة الإذاعة البريطانية (BBC) في عام 2016 أنه إذا لم تكن للأرض جاذبية، فمن المرجح أن تنقسم إلى أجزاء وتطفو بعيدًا في الفضاء.

أي شيء غير مرتبط جسديًا سيكون أول من يختفي، أشياء مثل المحيط والأنهار والمياه سوف تطفو بعيدًا. وبعد ذلك الأرض نفسها ستتفكك وسنطفو كجزيئات في الفضاء.

سيحدث سيناريو مماثل مع الشمس، فبدون قوة الجاذبية لاحتواء ضغطها الأساسي، سوف تنفجر. ولكن كل هذه مجرد تنبؤات.

ماذا سيحدث للإنسان بدون الجاذبية؟

كما نعلم من تجارب رواد الفضاء، فإن العيش بدون الجاذبية ليس صعبًا فحسب، بل له آثار سلبية على الجسم. بالنسبة للبشر، ستكون هناك آثار ضارة على أجسامنا لأننا تطورنا جنبًا إلى جنب مع الجاذبية.

تواجه مجموعات عضلية معينة تحديًا بسبب الجاذبية، والأشياء البسيطة مثل الوقوف تتطلب عضلات لتحملنا في مواجهة الجاذبية.

اكتشف رائد الفضاء والطبيب في وكالة ناسا، جاي بوكي، كيف تتفاعل أجسامنا مع انعدام الجاذبية.

عندما يكون رواد الفضاء في الفضاء على سبيل المثال، حيث لا توجد جاذبية، يفقدون كتلة العظام وتفقد عضلاتهم قوتها. وذلك لأنه بدون وجود قوة تسحبنا، فإننا لا نستخدم عضلاتنا، لأننا سنكون ببساطة نطفو.

هذا النقص في استخدام العضلات والحاجة إلى الوقوف في وضع مستقيم يمكن أن يسبب تأثيرات أخرى على الجسم أيضًا، مثل فقدان الإحساس بالتوازن.

لقد تكيف جسم الإنسان للعمل مع الجاذبية التي تجهد أجسامنا كل يوم، وبدونها، سنتدهور ببطء بسبب عدم استخدام العضلات. هذا هو السبب في أن رواد الفضاء لديهم حد زمني لمدة بقائهم في الفضاء. لأنه يضعف أجسادهم، مما له عواقب عند عودتهم إلى الأرض.

تشير الدراسات إلى أنه إذا قضيت حوالي ثلاثة أشهر في الفضاء، دون جاذبية، فسوف يستغرق الأمر من سنتين إلى ثلاث سنوات لاستعادة كثافة العظام المفقودة.

هل يوجد جاذبية تحت الماء؟

قد تعتقد أن قوة الجاذبية في الماء قليلة أو معدومة لأننا نطفو ونشعر بأننا أخف وزنًا، لكن الجاذبية تظل كما هي في الماء.

على الرغم من أن قوة الجاذبية في الماء هي نفسها الموجودة على الأرض، إلا أن الجاذبية يجب أن تختار ما تسحبه.

عندما يتم وضع جسم أو شخص في الماء، لا يزال بإمكان الجاذبية التأثير على الجسم، ولكن فقط إذا كان حجم مساوٍ من الماء يمكن أن يرتفع للأعلى، عكس الجاذبية.

يُعرف هذا بالإزاحة، ونتيجة لذلك، يتعين على الجاذبية أن تختار العنصر الذي ستسحبه للأسفل، الماء أو الجسم.

الطفو هو الذي يجعل الجاذبية تتخذ هذا القرار، ونتيجة لذلك، ستختار أيهما له كتلة أكبر، أي وزن أكبر لكل حجم معين.

إذا كان الجسم الموضوع في الماء أكثر كثافة من الماء فإنه يغوص ويقل وزنه بمقدار حجم الماء. ومع ذلك، إذا كان الجسم أقل كثافة من الماء، فسوف يطفو الجسم لأعلى حتى النقطة التي تتطابق فيها كتلة الجسم مع حجم الماء المزاح.

هل توجد جاذبية في جميع الكواكب؟

الجاذبية موجودة في كل مكان، لكنها أضعف في بعض الأماكن من غيرها. فعلى سبيل المثال، على الأرض، إذا كان وزنك 100 رطل (45 كجم)، فسيكون وزنك مختلفًا على الكواكب الأخرى، وهذا شيء مثير جدًا للاهتمام.

على سبي المثال يمكن أن يزن الشخص نفسه 17 رطلاً (7.7 كجم) فقط على القمر، و38 رطلاً (17 كجم) على عطارد، و253 رطلاً (114 كجم) على كوكب المشتري!

كما ترون يتغير الوزن حسب الكوكب، لكن الشخص يبقى كما هو. وذلك لأن قوة الجاذبية تختلف بين الكواكب وفي جميع أنحاء الفضاء، مما يتسبب في اختلاف أوزاننا.

إذا كانت قوة الجاذبية التي تسحبك إلى الأرض أقل، فستشعر بانعدام الوزن وتطفو، كما لو كنت في حمام السباحة.

نلاحظ في أفلام سوبر مان مثلًا أنه يستطيع الطيران، بالرغم من أن هذا الأمر مستحيل ومن وحي الخيال إلى أنه يمكننا أن نتخيل السبب في استطاعة سوبر مان الطيران هو أنه من كوكب آخر فكتلة جسمه مختلفة عن كتل أجسام البشر العاديين.

فكما رأينا فالجاذبية مهمة جدًا لوجودنا ولوظائف كوكبنا، وبدونها لن تكون الأرض والنظام الشمسي متماثلين.

لذا في المرة القادمة التي تذهب فيها للسباحة، استخدم بعض الأوزان لاختبار الإزاحة، أو في المرة القادمة التي ترمي فيها كرة، شاهد قوة الجاذبية وهي تسحبها إلى الأرض.