كيف تسبب الجاذبية الكواكب في الدوران حول النجوم؟

في عالم الحياة اليومية ، الجاذبية هي القوة التي تجعل الأشياء تسقط إلى أسفل. في علم الفلك ، الجاذبية هي أيضًا القوة التي تجعل الكواكب تتحرك في مدارات شبه دائرية حول النجوم. للوهلة الأولى ، ليس من الواضح كيف يمكن أن تؤدي نفس القوة إلى ظهور مثل هذه السلوكيات التي تبدو مختلفة. لمعرفة سبب ذلك ، من الضروري فهم كيفية تأثير قوة خارجية على جسم متحرك.

الجاذبية هي القوة التي تعمل بين أي جسمين. إذا كان أحد الأجسام أكبر بكثير من الآخر ، فإن الجاذبية ستجذب الجسم الأقل كتلة نحو الجسم الأكثر كتلة. الكوكب ، على سبيل المثال ، سيختبر قوة تسحبه نحو نجم. في الحالة الافتراضية حيث يكون الجسمان ثابتًا في البداية بالنسبة لبعضهما البعض ، سيبدأ الكوكب في التحرك في اتجاه النجم. بعبارة أخرى ، سوف يسقط باتجاه النجم ، تمامًا كما توحي التجربة اليومية للجاذبية.

المفتاح لفهم الحركة المدارية هو إدراك أن الكوكب ليس ثابتًا أبدًا بالنسبة لنجمه ولكنه يتحرك بسرعة عالية. على سبيل المثال ، تتحرك الأرض بسرعة تقارب 108000 كيلومتر في الساعة (67000 ميل في الساعة) في مدارها حول الشمس. يكون اتجاه هذه الحركة عموديًا بشكل أساسي على اتجاه الجاذبية ، والذي يعمل على طول خط يمتد من الكوكب إلى الشمس. بينما تجذب الجاذبية الكوكب نحو النجم ، فإن سرعته العمودية الكبيرة تحمله جانبًا حول النجم. والنتيجة هي مدار.

في الفيزياء ، يمكن وصف أي نوع من الحركة الدائرية بدلالة قوة الجاذبية - وهي قوة تعمل تجاه المركز. في حالة المدار ، يتم توفير هذه القوة عن طريق الجاذبية. والمثال الأكثر شيوعًا هو كائن يلتف حول نهاية قطعة من الخيط. في هذه الحالة ، تأتي قوة الجاذبية من الخيط نفسه. يتم سحب الجسم باتجاه المركز ، لكن سرعته العمودية تجعله يتحرك في دائرة. من حيث الفيزياء الأساسية ، لا يختلف الوضع عن حالة كوكب يدور حول نجم.

تتحرك معظم الكواكب في مدارات دائرية تقريبًا ، كنتيجة للطريقة التي تتشكل بها أنظمة الكواكب. السمة الأساسية للمدار الدائري هي أن اتجاه الحركة يكون دائمًا عموديًا على الخط الذي يربط الكوكب بالنجم المركزي. ومع ذلك ، لا يجب أن يكون هذا هو الحال. المذنبات ، على سبيل المثال ، غالبًا ما تتحرك في مدارات غير دائرية ممدودة للغاية. لا يزال من الممكن تفسير هذه المدارات عن طريق الجاذبية ، على الرغم من أن النظرية أكثر تعقيدًا من المدارات الدائرية.