قصة اكتشاف الجاذبية الأرضية وقوانينها، ونقول إن للجاذبية مسمى آخر وهو الثقالة، وهي عبارة عن ظاهرة طبيعية تؤدي إلى ميل وتحرك جميع الأشياء بسبب طاقتها أو كتلتها، وتشمل ذلك المجرات والنجوم والكواكب والضوء تجاه بعضها.
فوق سطح الأرض، تعمل قوة الجاذبية على إضفاء وزن على الأجسام، وتسبب الجاذبية الناشئة عن القمر عملية المد والجزر في المحيط، وينتج عن جاذبية الغازات داخل الكون عملية الاندماج النووي وعملية تكوين النجوم.
تتجمع في الكون هذه الهياكل الضخمة داخل المجرات، ومن هنا يكون للجاذبية دور كبير في ذلك، وعلى الرغم من ذلك، فإن للجاذبية تأثيرا ضعيفا على المناطق البعيدة عنها.
قوة الجاذبية
- تعمل الجاذبية على جعل الكواكب داخل المجموعة الشمسية تدور في مدار محدد، فعلى سبيل المثال، الوزن هو القوة التي تنشأ من الجاذبية الأرضية وتسبب عملية الجذب بين الأرض والمادة.
- كان الشخص الأول الذي وضع نظرية الجاذبية هو العالم الفيزيائي نيوتن، وظلت نظريته صامدة، ولكن تم استبدالها فيما بعد بنظرية النسبية العامة من قبل العالم أينشتاين.
- لكن المعادلة التي وضعها نيوتن صحيحة وسليمة وعملية أكثر عندما نتحدث عن حقول الجاذبية الضعيفة.
- مثل عمليات إرسال المركبات الفضائية وبناء الجسور المعلقة والتطبيقات الهندسية.
شاهد أيضًا: بحث عن أهمية الجاذبية الأرضية للإنسان
انتشار مصطلح الجاذبية الأرضية
- انتشر هذا المصطلح في وقت مبكر بسبب أن فكرة الجاذبية كانت في الماضي ثابتة وفقا للنظرية النيوتنية.
- في وقت لاحق، انتشرت كلمة الجاذبية لتعميم ظاهرة التجاذب بين جسمين.
- كلمة ثقالة ذات أصل من مفهوم الوزن، وهذا المصطلح يشير بشكل كبير إلى فكرة تسمى بنظرية النسبية الثقافية، حيث تعتبر الجاذبية أو النسبية تشويها للزمكان ولا توجد جاذبية بين المواد.
- بشكل عام، قد يكون من الأفضل استخدام مصطلح `جاذبية` في الميكانيكا الكلاسيكية، بينما يتم استخدام مصطلح `ثقالة` في إطار ما يسمى بالنسبية العامة.
المجال الجاذبي
- هو مجال متجه يستخدم لوصف قوة الجاذبية وتطبيقها على المواد في نقطة معينة داخل الكون.
- لكل جسم كتلة، وهذا يعني أنه يتحرك بمقدار الجاذبية في هذه النقطة.
- هو أيضا تعميم لنموذج المتجه، ويمكن أن يكون مفيدا بشكل خاص عند وجود أجسام أكثر من اثنين (مثل صاروخ بين القمر والأرض).
الطبيعة الخاصة بقوة الجاذبية تبعًا النظريات الفيزيائية
- تكون القوة المنبثقة من الجاذبية في الميكانيكا الكلاسيكية مباشرة وتؤثر أيضا على مسافة بعيدة، وبالتالي يمكن لها أن تؤثر بدون واسطة.
- تكون تأثيرها فوريا، ولذلك يحدث تغير في موقع أحد الأجسام فورا يتبعه تغير لحظي في الجاذبية بينه وبين الجسم الآخر.
- وحتى يعمل نيوتن على تفسير تلك الخاصية، عرف حقل جاذبية الكوني بكل نقطة في الفضاء، وهذا الحقل اتجاهي يتم التعبير عنه من خلال متجه في كل نقطة.
- وهو يمثل القوة المتولدة من تأثير الجاذبية على وحدة الكتلة عند وضعها في تلك النقطة.
شاهد أيضًا: ما هي عجلة الجاذبية الأرضية؟
ما يفصله نظرية النسبية العامة للعالم آينشتاين
- في موضوع قصة اكتشاف الجاذبية الأرضية وقوانينهانذكر نص نظرية النسبية العامة وهي تقول أنتوافر أي شكل العزم أو الطاقة أو المادة يسبب انحناء للزمكان.
- في هذه الحالة، تتغير اتجاهات أو تنحرف المسارات الخاصة بالأجسام داخل الإطارات المرجعية القصورية في فترة زمنية معينة.
- هذا الانحراف يتجلى ويتبين كتسارع نحو الأجسام الضخمة ويعرف نيوتن ذلك بأنها جاذبية أو ثقالة.
- ومن هذا المنظور العام، يعتبر التسارع الجاذبية أو السقوط الحر حركة نسبية فعلية.
- إنه منتظم وفي نفس الوقت يتحرك المراقب بحركة متسارعة، وهذا يعرف بمبدأ التكافؤ.
التاريخ الخاص بنظرية الجاذبية
- ومن خلال الكتب التاريخية نرى أن العرب في العصور القديمة كانوا يمتلكون معرفة بالجاذبية وتأثيرها.
- ولكن العمل فيما يتعلق بالجاذبية الحديثة في نهاية القرن السادس عشر وبداية القرن السابع عشر.
- عندما قام العالم غاليليو بتنفيذ تجربته الشهيرة، استخدم فيها كرات لها كتل مختلفة تم رميها من أعلى برج بيزا المائل.
- أوضح أن سرعة وصول الكرة إلى الأرض لا تعتمد على كتلتها، ويمكن تجربة دحرجة الكرات على سطح مائل في وقت لاحق.
- ومن خلال تلك التجربة، توصلوا إلى السبب الذي يجعل الجسم الأكثر ثقلا يصل إلى الأرض قبل الأجسام الأخرى والتي تكون أخف وزنا في بعض الأحيان، وهو التحامل مع الهواء.
دور علماء العرب
- في هذا المقال، سنتحدث عن قصة اكتشاف الجاذبية الأرضية وقوانينها نذكر أنه قام العلماء العرب.
- بتعريف قوة التثاقل التي تنتج من الجاذبية وذلك من القرن التاسع عشر ميلاديا وسموها القوة الطبيعية.
- ويعتبر الهمداني هو أول من أشار إلى الجاذبية بشكل واضح وأتى بكتاب (الجوهرتين العتيقتين) حيث قال في المجمل نفس المعنى.
- من كان تحت الأرض في الأسفل يكون ثابتا في قامته مثلما هو في الأعلى، وتكون كل من سقوطه وقدمه إلى سطحه السفلي.
- تشبه سطحها العلوي العاكس وثباتها على الأرض، فهي تجذب الحديد من كل جانب مثل المغناطيس
- أيضا، عرف الفلاسفة وعلماء العرب بأن تلك القوة تتزايد مع زيادة حجم المادة
- كما قال ابن سينا في القرن الرابع من الهجرة (كتاب الإشارات والتنبيهات).
- باختصار، إذا تشابهت القوة في الجسمين الأكبر والأصغر، فإن القوة في الجسم الأكبر تكون أكثر قوة وقوية حتى إذا تم فصلها عن الجسم الأصغر. لذا، فإنها تحتوي على قوة مماثلة لتلك القوة.
- فيما يتعلق بتاريخ اكتشاف الجاذبية الأرضية وقوانينهانقول وزيادة وقف العلماء الغربيين والمسلمون بشكل كامل الجاذبية الأرضية وتبين هذا بكتاباتهم، كما أتى بكتاب الريحان البيروني (القانون المسعودي).
- فقال بشكل موجز: (الناس فوق الأرض يظهرون بقامات منتصبة، تشبه استقامة أقطار الكرة، وتتجه الأثقال لأسفل).
- أيضًا كما أتى بكتابات الخازني إذقال بإيجاز: (الأجسام الساقطة تتجه لمركز الأرض.
- ونتيجة لاختلاف قوة الجاذبية يتم ذلك بسبب المسافة بين المركز والجسم الساقط)، من كتاب ميزان الحكمة.
- وقال كذلك: (الجسم الثقيل لا يتحرك تلقائيا نحو مركز الجاذبية، وذلك يعني أن الثقل ليس لديه قوة حركة نحو مركز الجاذبية) من كتاب ميزان الحكمة.
- الإدريسي قد شبه الجاذبية بجاذبية المغناطيس للحديد، حيث ذكر أن الأرض تجذب الأجسام بمثابة المغناطيس الذي يجذب الحديد، وذلك في كتاب نزهة المشتاق في استكشاف الآفاق.
قانون العالم نيوتن للثقالة
- في عام 1687، نشر نيوتن نظريته الشهيرة التي تقول إن الكتلة تجذب الكتلة بناء على قوة الجاذبية.
- الجاذبية تعتمد على مربع المسافة بين الجسمين.
- ونذكر ما قاله بشكل موجز وهو: استنتجت أن الجاذبية تلعب دورا كبيرا في الحفاظ على الكواكب في مداراتها، من خلال تربيع المسافة بين مراكزهما.
- بالمقارنة، وجدت أن هذه القوة التي تحرك القمر في مدارها تشبه إلى حد كبير قوى الجاذبية على الأرض.
نظرية النسبية
- في بدايات القرن العشرين، تم تعديل مفهوم مصطلح الجاذبية بواسطة العالم الفيزيائي آينشتاين.
- وفقا لنظرية الجاذبية لنيوتن، الجاذبية هي قوة، ولكن نظرية النسبية تقول إنها انحناءات في الفراغ نتيجة تأثير الكتلة.
- كلما زادت كتلة الجسم، زاد الانحناء في الفضاء من حوله.
- تنحني الأجسام ذات الكتلة الصغيرة بفعل الجسم الأول، وبالتالي يجذبها بجاذبيته.
- من خلال تفسير جديد للجاذبية، ومن خلال دمج الزمكان الرابع والأبعاد الثلاثة المكانية.
- أصبحت النسبية إحدى النظريتين المشهورتين والمهمتين في القرن العشرين.
شاهد أيضًا: متى تنعدم الجاذبية الأرضية؟
في نهاية مقالة قصة اكتشاف الجاذبية الأرضية وقوانينها، نأمل أن تكونوا راضين عنها وأن تكون المعلومات التي قدمناها مفيدة لكم. نحن في انتظار اقتراحاتكم.
