गुरुत्वाकर्षण कैसे ग्रहों की परिक्रमा करने का कारण बनता है?

रोजमर्रा की दुनिया में, गुरुत्वाकर्षण वह बल है जो वस्तुओं को नीचे की ओर गिराता है। खगोल विज्ञान में, गुरुत्वाकर्षण भी वह बल है जो ग्रहों को तारों के चारों ओर निकट-वृत्ताकार कक्षाओं में ले जाने का कारण बनता है। पहली नज़र में, यह स्पष्ट नहीं है कि एक ही बल ऐसे प्रतीत होने वाले भिन्न व्यवहारों को कैसे जन्म दे सकता है। यह देखने के लिए कि ऐसा क्यों है, यह समझना आवश्यक है कि बाहरी बल किसी गतिशील वस्तु को कैसे प्रभावित करता है।

गुरुत्वाकर्षण एक बल है जो किन्हीं दो वस्तुओं के बीच कार्य करता है। यदि एक वस्तु दूसरे की तुलना में काफी अधिक विशाल है, तो गुरुत्वाकर्षण कम भारी वस्तु को अधिक विशाल वस्तु की ओर खींचेगा। एक ग्रह, उदाहरण के लिए, इसे एक तारे की ओर खींचने वाले बल का अनुभव करेगा। काल्पनिक मामले में जहां दो वस्तुएं शुरू में एक दूसरे के संबंध में स्थिर होती हैं, ग्रह तारे की दिशा में चलना शुरू कर देगा। दूसरे शब्दों में, यह तारे की ओर गिरेगा, जैसा कि गुरुत्वाकर्षण के दैनिक अनुभव से पता चलता है।

कक्षीय गति को समझने की कुंजी यह महसूस करना है कि कोई ग्रह अपने तारे के सापेक्ष कभी भी स्थिर नहीं होता है बल्कि उच्च गति से चलता है। उदाहरण के लिए, पृथ्वी सूर्य के चारों ओर अपनी कक्षा में लगभग १०८,००० किलोमीटर प्रति घंटे (६७,००० मील प्रति घंटे) की गति से यात्रा कर रही है। इस गति की दिशा अनिवार्य रूप से गुरुत्वाकर्षण की दिशा के लंबवत है, जो ग्रह से सूर्य तक एक रेखा के साथ कार्य करती है। जबकि गुरुत्वाकर्षण ग्रह को तारे की ओर खींचता है, इसका बड़ा लंबवत वेग इसे तारे के चारों ओर बग़ल में ले जाता है। परिणाम एक कक्षा है।

भौतिकी में, किसी भी प्रकार की वृत्तीय गति को अभिकेन्द्रीय बल के रूप में वर्णित किया जा सकता है - एक बल जो केंद्र की ओर कार्य करता है। कक्षा के मामले में, यह बल गुरुत्वाकर्षण द्वारा प्रदान किया जाता है। एक अधिक परिचित उदाहरण एक वस्तु है जो स्ट्रिंग के एक टुकड़े के अंत में घूमती है। इस मामले में, सेंट्रिपेटल बल स्ट्रिंग से ही आता है। वस्तु को केंद्र की ओर खींचा जाता है, लेकिन इसकी लंबवत गति इसे एक वृत्त में गतिमान रखती है। बुनियादी भौतिकी के संदर्भ में, स्थिति किसी ग्रह के किसी तारे की परिक्रमा करने के मामले से अलग नहीं है।

ग्रह प्रणालियों के बनने के तरीके के परिणामस्वरूप अधिकांश ग्रह लगभग वृत्ताकार कक्षाओं में घूमते हैं। एक वृत्ताकार कक्षा की अनिवार्य विशेषता यह है कि गति की दिशा हमेशा ग्रह को केंद्रीय तारे से मिलाने वाली रेखा के लंबवत होती है। हालांकि ऐसा होना जरूरी नहीं है। उदाहरण के लिए, धूमकेतु अक्सर गैर-वृत्ताकार कक्षाओं में चलते हैं जो अत्यधिक लम्बी होती हैं। इस तरह की कक्षाओं को अभी भी गुरुत्वाकर्षण द्वारा समझाया जा सकता है, हालांकि सिद्धांत गोलाकार कक्षाओं की तुलना में अधिक जटिल है।