لماذا توجد الجاذبية على الأرض؟ سبب تأثير الزمكان

لماذا توجد الجاذبية على الأرض ؟ إنه أحد الأسئلة العديدة التي نطرحها على أنفسنا باستمرار. علاوة على ذلك، لتفسير ذلك، يجب أن نضع في اعتبارنا أن الجاذبية هي تأثير افتراضي للمكان والزمان، وهما ليسا إقليديين.

بمعنى آخر، هذا يعني أنه من بين الأحداث الأخرى في لحظة معينة، إذا أخذت في الاعتبار المساحة التي يحسبها متفرج عادي (غير متسارع)، فإنك تستنتج أن المساحة مقوسة (نعم، بنفس وجهة النظر التي يمكن أن يكون بها السطح مقوسًا وبالتالي ينتهي الأمر بخطين متشابهين ظاهريًا عليه بالتقارب أو التباعد).

أثبتت نظرية النسبية العامة لأينشتاين أن افتراض عدم استواء الزمكان يسمح للمراقبين داخله باكتشاف انحراف المسارات نتيجةً لحقل الجاذبية . لذا، فإن الإجابة على سؤال "لماذا توجد الجاذبية على الأرض؟" هي ببساطة: الزمكان منحني.

الزمكان في الجاذبية

إنّ الإجابة عن سبب اختيار الطبيعة لانحناء الزمكان استجابةً لأحداثٍ مُحدّدة سؤالٌ أعمق، ولا يُمكن الإجابة عنه ببساطة. يُمكننا القول إنّها كانت ظرفًا طارئًا دفعها لاستخدام هذه التقنية، وقررت توظيف هذه النتيجة نظرًا لتوفّرها. إذا كنت مهتمًا بكيفية تأثير الجاذبية على الأرض ، فإنّ هذا الموضوع يُقدّم منظورًا مُثيرًا للاهتمام.

على أي حال، فإن المعادلات المتعلقة بكيفية انحناء الزمكان في تمثيل المادة ، انعكست كنتيجة لمعادلات إيجابية متوقعة، لذلك بطريقة ما كان من الممكن التنبؤ بفرضية المقارنة العادية في وقت سابق، إذا قبل شخص ما الحدث المعقد المتمثل في أن الطبيعة ستطمح إلى استخدام المساحات المقوسة، لأنها كانت مرضية لها.

في الوقت نفسه ، كلما زادت كتلة الشيء ، زادت المساحة المنحنية للزمكان هناك ، وتسبب الأجسام الأقوى مجالًا أكثر حدة ، بحيث تأتي معادلة أينشتاين لمجال الجاذبية للتعبير عن "موتر الانحناء ، الثابت x "موتر نبضة الطاقة ، الجزء الأول هو تحليلي للزمكان والثاني يأتي لترمز إلى العنصر وتسويقه.

بمجرد الإجابة على السؤال الأول، يصبح السؤال الثاني بديهيًا تقريبًا: كيف تؤثر الجاذبية على الأدوات؟ اتضح أن الشمس لا تؤثر فعليًا على الأرض؛ فهي ببساطة تُقوّس المنطقة المحيطة بها، والأرض تحاول ببساطة أن تفعل ما كانت ستفعله لو لم تكن الشمس موجودة: اتباع المسار الأكثر انحدارًا. وبما أن الزمكان مُقوّس، فإن أقصر مسار ممكن، أي المسار الأقل التواءً في قوس الزمكان، هو المسار الذي تسلكه الأرض حول الشمس.

إذن، آلية عمل الجاذبية هي كالتالي: لا تُؤثر الجاذبية "بأي شيء" في خط مستقيم؛ بل تسعى الأجسام ببساطة إلى اتباع أقل المسارات انحناءً. ولكن بما أن الجاذبية ليست سوى نتيجة للالتواء، يتضح أننا نلاحظ مسارات متداخلة في نسيج الزمكان الدائري.

لماذا توجد الجاذبية على الأرض؟

الجاذبية قوة تنشأ أينما وُجد شيء ما، وتجذب كل ما في محيطها. لا يهم إن كان الجسم تفاحة، أو نجمًا، أو سديمًا: فإذا كان له كتلة، فإنه يُؤثر بقوة جاذبية على الأجسام الأخرى. وكلما زادت الكتلة، زادت قوة جاذبيته؛ ولهذا السبب تستطيع الأرض أن تُبقينا على سطحها (فإذا قفزنا، نسقط)، بل وتستطيع أيضًا أن تمنع القمر من الدوران حولها.

تختلف الجاذبية في أجزاء مختلفة

يبدو أن جاذبية الأرض تختلف من منطقة لأخرى . فبينما تتمتع القطبين بجاذبية أقل، توجد مناطق في كندا تشهد هذه الظاهرة أيضاً. هذه الخاصية التي تُمكّننا من السفر بانتظام والعيش براحة ليست كجاذبية الفضاء، ومن المهم توضيح سبب اختلاف جاذبية الأرض من منطقة لأخرى. إذا أردتَ التعمّق أكثر في فهم الجاذبية في باطن الأرض ، فمن المثير للاهتمام معرفة كيف تختلف باختلاف الموقع.

الجاذبية في كندا

على مدى أربعين عامًا تقريبًا، شهدت منطقة خليج هدسون في كندا جاذبية غير عادية، نتيجةً لظاهرة غريبة تجعل مجال جاذبيتها مختلفًا عن بقية كوكب الأرض . تتناسب الجاذبية طرديًا مع الكتلة، ما يعني أن انخفاض الكتلة هو المسؤول عن ضعف الجاذبية في هذه المنطقة. يمكنك الاطلاع على المزيد حول قيمة الجاذبية على الكواكب المختلفة لفهم كيفية اختلافها على الأجرام السماوية الأخرى.

الأرض ليست كروية تمامًا ؛ فأقطابها مُفلطحة قليلًا، وكتلتها غير موزعة بالتساوي. ولهذا السبب، تختلف شدة الجاذبية والكتلة التي تُمثلها عبر أجزاء مختلفة من كوكبنا. وهذا يُشير إلى أن هدسون فقد كتلة، وبالتالي يتعرض لجاذبية أقل. وهناك فرضيتان لتفسير ذلك.

الفرضيتان حول الجاذبية غير المتكافئة

تقول النظرية الأولى إن كل شيء يعود إلى تيارات حمل حراري غير اعتيادية تحدث في منطقة محددة من الأرض. هناك، تعمل الحمم البركانية، وهي عنصر ناري يقع على بُعد 100 إلى 200 كيلومتر من سطح الأرض، كمحفز في عملية الحمل الحراري ، مما يقلل الكتلة وبالتالي الجاذبية. من ناحية أخرى، من المثير للاهتمام أيضًا دراسة تأثيرات الجاذبية والمغناطيسية على كوكبنا.

أما الفرضية الثانية فتتعلق بغطاء جليدي كان يغطي المنطقة في الماضي ويبلغ سمكه أكثر من 3 كيلومترات. قبل عشرة آلاف عام، انحسر هذا الغطاء، تاركاً وراءه صدعاً عميقاً في الأرض ، ربما ساهم في انعدام الكتلة، وبالتالي انعدام الجاذبية.

يُستنتج من ذلك أن كلا الفرضيتين صحيحتان، وأن كلا الطريقتين فعالتان في تقليل الكتلة في مناطق محددة. وقد لوحظ أن الصدع سينحسر تدريجيًا مع مرور الوقت، وسيعود إلى حالته الطبيعية في غضون 5 عام، إلا أن جزءًا كبيرًا من الجاذبية يتأثر بالحمل الحراري.

تباين الجاذبية

يعود تغير الجاذبية عند قطبي الأرض إلى اختلاف عرضها وارتفاعها. عند القطبين، نشعر بجاذبية تزيد بنحو 0,5% عن تلك الموجودة عند خط الاستواء. يؤثر دوران الأرض أيضًا على وزننا، ولكن ليس بالضرورة على جاذبيتنا. وكما رأينا، فإن بعض مناطق الأرض تتميز بجاذبية مختلفة ليس فقط بسبب العوامل الجيولوجية، بل أيضًا بسبب حداثة تكوين المنطقة، وعرضها، وارتفاعها.

لماذا لا يوجد جاذبية في الكون؟

الجاذبية هي قوة تمارسها الأرض لجذب كل شيء إلى محورها. ومع ذلك، بمجرد أن نبتعد عنها، تضعف هذه القوة بسبب المسافة بين محور جاذبية الأرض والجسم المراد جذبه.

في الواقع، إنّ فكرة وجود أو عدم وجود جاذبية في الفضاء خاطئة تمامًا، لأنّ هذه القوة هي التي تُحافظ على مدارات الأجرام السماوية ؛ فجاذبية الشمس، نظرًا لحجمها الهائل، تُبقي جميع الأجرام السماوية داخل مدارها. إذا كنت ترغب في معرفة المزيد عن الجاذبية على كوكب المشتري ، فقد يكون هذا الموضوع مثيرًا للاهتمام لفهم كيفية اختلاف الجاذبية على عوالم أخرى.

انخفاض الجاذبية

تقلّ قوة الجاذبية مع ازدياد المسافة. لفهم ذلك، نحتاج إلى استخدام معادلة التجاذب الجاذبي، التي تنص على أنه كلما زادت كتلة الأجسام المتفاعلة، زادت قوة التجاذب . إذا كنت ترغب في مزيد من المعلومات حول انعدام الجاذبية على الأرض ، فهذا مفهوم ذو صلة قد تجده مفيدًا.

بخصوص وجود الجاذبية في الفضاء ، كما ذكرتُ سابقاً، فالإجابة هي نعم. قد تنقص الجاذبية أو تزداد، لكنها لن تختفي تماماً، لأنه بدونها، ستفتقر الأجرام السماوية إلى التوجيه، ولن يكون لها مدارات، ولن يكون للكون نظام. مع ذلك، لا بد لنا من استنتاج أن سبب وجود الجاذبية على الأرض يعود إلى عامل الزمكان.