მსოფლიო მიზიდულობის ძალა

 ხანდაზმულობის ჟამს ნიუტონი ყვებოდა: ერთხელ, ვაშლის ბაღში სეირნობის დროს დღის ცაზე მთავრე დაინახა, იმავე მომენტში მისი მხედველობის არეში ხიდან ჩამოვარდნილი ვაშლი მოხვდა.

 მუშაობდა რა მოძრაობის კანონებზე, მან უკვე იცოდა, რომ ვაშლი დედამიწის გრავიტაციული ველის ზემოქმედებით ჩამოვარდა. იცოდა ისიც, რომ მთვარე არა უბრალოდ კიდია ცაზე, არამედ დედამიწის გარშემო ბრუნავს, შესაბამისად, მასზე რაღაც ძალა მოქმედებს. იქნებ ერთი და იგივე ძალა აგდებს ვაშლს მიწაზე და მთვარეს დედამიწის მახლობელ ორბიტაზე აკავებს, ფიქრობდა მეცნიერი.

 გონებაში ასეთი ბრწყინვალე განათების მთელი ხიბლი კარგად რომ შევაფასოთ, მის წინაისოტორიას უნდა გადავხედოთ. როცა ნიუტონის ლეგენდარული წინამორბედნი, კერძოდ გალილეი, დედამიწაზე ვარდნილ სხეულთა თანაბარაჩქარებულ მოძრაობას სწავლობდნენ, დარწმუნებულები იყვნენ, რომ დედამიწისათვის დამახასიათებელ მოვლენას ხედავდნენ, რომელიც მხოლოდ ჩვენი პლანეტის ზედაპირის მახლობლად ხდებოდა. იოჰან კეპლერი ციური სხეულების მოძრაობის შესწავლისას ვარაუდობდა, რომ ციურ სფეროებში დედამიწისაგან განსხვავებული კანონები მოქმედებდნენ. მეცნიერების ისტორია მოწმობს, რომ პრაქტიკულად ყველა არგუმენტი, დაკავშირებული ციური სხეულების მოძრაობასთან, იმაზე დადიოდა, რომ ციური სხეულები, არიან რა სრულყოფილნი, თავიანთი სრულყოფილებით წრიულ ორბიტებზე მოძრაობენ, თვით წრეც იდეალური გეომეტრიული ფიგურაა. თანამედროვე ენით რომ ვთქვათ, ითვლებოდა, რომ არსებობს ორი ტიპის გრავიტაცია, ციური და დედამიწისეული და ეს წარმოდგენა მყარად იჯდა მაშინდელი ეპოქის ადამიანთა გონებაში(იოჰან კეპლერი და მისი კანონები).

 ნიუტონმა გრავიტაციის ეს ორი ტიპი თავის გონებაში გააერთიანა. ამ ისტორიული მომენტიდან დედამიწისა და დანარჩენი სამყაროს ერთმანეთისაგან ხელოვნურმა და არამართებულმა დაყოფამ არსებობა შეწყვიტა.

 ნიუტონისეულ გამოთვლათა შედეგებს ახლა მსოფლიო მიზიდულობის კანონს უწოდებენ. ამ კანონის მიხედვით სამყაროს ნებისმიერ წყვილ სხეულს შორის ურთიერთმიზიდულობის ძალა მოქმედებს. როგორც ყველა ფიზიკური კანონი, ის მათემატიკური განტოლების სახით არის წარმოდგენილი. თუ M და m ორი სხეულის მასებია, ხოლო D მათ შორის მანძილი, მაშინ მათი გრავიტაციული ურთიერთმიზიდულობის ძალა F იქნება:

F = GMm/D2

 სადაც G – გრავიტაციული კონსტანტაა, ის ექსპერიმენტით დგინდება. სი სისტემაში მისი მნიშვნელობა დაახლოებით 6,67 × 10–11 მ³/(კგ·с²).შეადგენს(გრავიტაცია).

 ამ კანონთან დაკავშირებით რამდენიმე მნიშვნელოვანი შენიშვნის გაკეთებაა აუცილებელი. მისი მოქმდება, გამონაკლისის გარეშე, სამყაროს ნებისმიერ მატერიალურ სხეულებზე ვრცელდება. კერძოდ, თქვენ და ეს მონიტორი სიდიდით ერთნაირი და საპირისპირო მიმართულებების გრავიტაციულ ზემოქმედებას განიცდით. ბუნებრივია, ეს ძალები იმდენად მცირეა, რომ მას ყველაზე უფრო მგრძნობიარე ინსტრუმენტიც ვერ დააფიქსირებს, თუმცა ისინი რეალურად არსებობენ, შესაძლებელია მათი გამოთვლა. ზუსტად ასევე ურთიერთქმედებთ თქვენ და შორეული კვაზარი, მდებარე მილიარდობით სინათლის წლის იქეთ. ისევ და ისევ, ამ მიზიდულობის ძალები ძალიან მცირეა და ვერც მათ დააფიქსირებს საზომი მოწყობილობა.

 დედამიწის მიზიდულობის ძალა მის ზედაპირთან, პლანეტის ნებისმიერ წერტილში მდებარე ყველა მატერიალურ სხეულზე ერთნაირად მოქმედებს. დედამიწის მიზიდულობა თქვენზე პირდაპირ ახლა მოქმდებს, მას თქვენ გრძნობთ როგორც საკუთარ მასას. თუ რაიმე დაგივარდათ, იგივე ძალის ზემოქმედებით ის თანაბარი აჩქარებით დედამიწისკენ დაიწყებს მოძრაობას. თავისუფალი ვარდნის აჩქარება პირველად, ექსპერიმენტზე დაყრდნობით გალილეიმ გაზომა. ამ აჩქარებას g-თი(8,9 მ/წმ2 დედამიწაზე) აღნიშნავენ. გალილეისთვის g მხოლოდ ექსპერიმენტით დადგენილი სიდიდე იყო. ნიუტონის მიხედვით კი თავისუფალი ვარდნის აჩქარების გამოთვლა, მსოფლიო მიზიდულობის კანონში დედამიწის მასისა და მისი რადიუსის ჩასმით იყო შესაძლებელი, იმის გათვალისწინებით, რომ ნიუტონის მეორე კანონის თანახმად, ძალა, რომელიც სხეულზე მოქმედებს, ამ სხეულის მასისა და აჩქარებაზე ნამრავლის ტოლია. ის რაც გალილეისთვის უბრალოდ გაზომვების საგანი იყო, ნიუტონისთვის მათემატიკური გამოთვლებისა და პროგნოზების საგნად იქცა.

 მსოფლიო მიზიდულობის კანონი მზის სისტემის მექანიკურ მოწყობას ხსნის, კეპლერის კანონები, რომლებიც პლანეტების მოძრაობის ტრაექტორიას აღწერს, შეიძლება ამ კანონით დადგინდეს. კეპლერის კანონებს მხოლოდ აღმწერი ხასიათი აქვთ, ფორმულებს არანაირი თეორიული საფუძველი არ გააჩნიათ. ნიუტონისეულ სამყაროს მოწყობაში კი კეპლერის კანონები ისეთი უნივერსალური კანონებიდან გამომდინარეობენ, როგორიც მექანიკისა და მსოფლიო მიზიდულობის კანონებია(ნიუტონის კანონები).

 ამ განტოლებებიდან გამომდინარე, მზის სისტემის მოწყობილობის სურათი, რომელშიც დედამიწისეული და ციური გრავიტაცია დაკავშირებულია, უბრალო მაგალითით შეგვიძლია გავიაზროთ. წარმოიდგინეთ, რომ კლდის ნაპირზე დგახართ, თქვენს გვერდით კი ზარბაზანი და მისი ბირთვები ალაგია. თუ ბირთვს უბრალოდ ქვემოთ გადავაგდებთ, ის თანაბარი აჩქარებით დაბლა დაიწყებს ვარდნას. მისი მოძრაობა ნიუტონის კანონებით აღიწერება, სხეულისთვის, რომელიც g აჩქარებით მოძრაობს. ხოლო თუ ბირთვს ზარბაზნით ჰორიზონტალურად გავისვრით, ის გაფრინდება და რკალური ტრაექტორიით დაიწყებს ვარდნას. ამ შემთხვევაშიც მისი მოძრაობა ნიუტონის კანონებით აღიწერება, ოღონდ სხეულისთვის, რომელზეც მიზიდულობის ძალა და ზარბაზნის მიერ მინიჭებული რაღაც საწყისი სიჩქარის ძალა მოქმედებს, ჰორიზონტალური მიმართულებით. რაც უფრო მეტ დენთს ჩავყრით ზარბაზანში, მით მეტი სიჩქარით გამოფრინდებიან ბირთვები ლულიდან და მით უფრო შორს დაეცემიან ისინი.

 ახალა კი წარმოვიდგინოთ, რომ ზარბაზანში იმდენი დენთი ჩავყარეთ, რამდენიც ბირთვს დედამიწის გარშემო შემოატარებს. თუ ჰაერის წინააღმდეგობას უგულვებელვყოფთ, ბირთვი, შემუვლის რა დედამიწას, საწყის წერტილში დაბრუნდება და პლანეტის გარშემო წრეების შემოხაზვას გააგრძელებს, იგივე სიჩქრით, როგორითაც ლულიდან გამოფრინდა. რა იქნება შემდეგ, გასაგებია: ჩვენ მივიღებთ დედამიწის ხელოვნურ თანამგზავრს, რომელიც ორბიტაზე იგივენაირდ მოძრაობს, როგორც ბუნებრივი თანამგზავრი – მთვარე. ასეთნაირად ჩვენ ნაბიჯ-ნაბიჯ გადავედით სხეულის მოძარობის აღწერიდან, რომელიც მხოლოდ ”დედამიწისეული” გრავიტაციის მოქმედებით ვარდება(როგორც ვაშლი), თანამგზავრის ორბიტაზე მოძრაობის აღწერაზე(მთვარე), თან არც ”დედამიწისეული” გრავიტაცია შეგვიცვლია ”ციურით”. გონებაში მომხდარმა სწორედ ამ გამონათებამ გააერთიანებინა ნიუტონს მანამდე ორ განხვავებულ ძალად გაყოფილი გრავიტაცია(როგორ გაჩნდა სამყარო და რა ძალა ამოძრავებს მასში მყოფ მატერიას?).

Leave a Reply

თქვენი ელფოსტის მისამართი გამოქვეყნებული არ იყო. აუცილებელი ველები მონიშნულია *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.