لطلبة الاولي ثانوي عن الجاذبية

الجاذِبِيَّة:
قوةالجذب التي تعمل بين جميع الأجسام بسبب كتلتها؛ أي كمية المادة المكونة لها. وبسبب هذه القوة فإن الأجسام التي على الأرض أو بالقرب منها تنجذب إليها. وتسبب قوىالجذب الخاصة بالشمس والقمر إحداث المد والجزر لمياه المحيطات والبحار على الأرض. وتعمل قوى الجذب على أن تظل جزيئات الغازات الساخنة في الشمس متقاربة، وتحافظ علىمكان كل كوكب في مداره حول الشمس، وكل نجم في مداره حول مركز المجرة. ويسمى التجاذبالحادث بين جسم والأجسام القريبة منه بقوة الجاذبية.
وبالرغم من سهولة ملاحظة تأثيرات الجاذبية فإن تفسير هذه الظاهرة قد حير العلماءلعدة قرون. وقد كان الفيلسوف الإغريقي القديم أرسطو يرى أن الأجسام الثقيلة تسقطأسرع من الخفيفة، وظل هذا الرأي مقبولاً لعدة قرون. ولكن في أوائل القرن السابع عشرالميلادي قدم العالم الإيطالي جاليليو وجهة نظر جديدة عن الجاذبية. وطبقًا لنظريته،فإن جميع الأجسام تسقط بتسارع (معدل تغير السرعة) واحد مالم تعمل مقاومةالهواء أو قوة أخرى على إبطاء سرعة الجسم الساقط.
وقد درس الفلكيون القدماء حركة القمر والكواكب. ولكن هذه الحركة لم تُفسر بشكلصحيح إلا في أواخر القرن السابع عشر، عندما أوضح العالم الإنجليزي السير إسحق نيوتنأن هناك ارتباطًا بين القوى الجاذبة للأجسام نحو الأرض وأسلوب حركة الكواكب. بنىنيوتن دراسته على الدراسة الدقيقة لحركة الكواكب، والتي قام بها اثنان من الفلكيينفي أواخر القرن السادس عشر الميلادي وأوائل القرن السابع عشر الميلادي، وهما تيخوبراهي الدانمركي و يوهانز كيبلر الألماني. فعندما كان نيوتن في الثالثة والعشرين منعمره، أثار سقوط تفاحة سؤالاً في ذهنه عن مدى قوة الجاذبية. وقد تبين له أن نفس قوةالجذب التي سببت سقوط التفاحة هي التي يمكن أن تحافظ على وضع القمر في مداره حولالأرض. ومن القوانين التي اكتشفها كبلر أوضح نيوتن كيف أن قوة الجذب للشمس لا بد أنتقل بزيادة المسافة. وافترض أن قوة جذب الأرض لا بد أن تسلك ذات السلوك، فتمكَّن منحساب القوة التي تجذب القمر إلى الأرض عند سطحها. وقد ظهر أن هذه القوة هي ذاتالقوة التي أكسبت التفاحة سرعة السقوط إلى سطح الأرض.
نظرية نيوتن للجاذبية. تنص على أن قوة الجذب بين جسمين تتناسب طرديًا مع كتلة كل منهما، ومعني ذلك أنه كلما زادت كتلة أي منالجسمين زادت قوة الجذب بينهما. والنظرية تشير للكتلة وليس للوزن. ووزن جسم ما علىالأرض هو في الواقع قوة جذب الأرض التي تؤثر على هذا الجسم. ويكون لنفس الجسم أوزانمختلفة على سطوح كواكب مختلفة، ولكن كتلته تظل ثابتة. وتتناسب قوة الجاذبية تناسبًا عكسيا مع مربع المسافة بين مركزي ثقل الجسمين. فمثلا إذا تضاعفتالمسافة بين جسمين فإن قوة التجاذب بينهما تصبح ربع قيمتها الأصلية.
نشر نيوتن نظريته عن الجاذبية في عام 1687م ولم يجد العلماء حتى أوائل القرنالعشرين سوى ظاهرة واحدة تتعارض مع توقعات النظرية. وهي حركة كوكب عطارد وكان هذاالتعارض ضئيلاً.
نظرية أينشتاين للجاذبية. في عام 1915م، أعلن الفيزيائيالألماني المولد ألبرت أينشتاين نظريته عن الجاذبية، وهي النظرية النسبية العامة. ومفتاح هذه النظرية أن الجاذبية تنتج عن تأثير انحناء الفضاء والزمن. وبالرغم من أن نظرية أينشتاين تضمنت تغييرًا تامًا في مفهوم الجاذبية، إلا أنهادعّمت نظرية نيوتن أكثر مما عارضتها. وفي معظم الأحوال أظهرت نتائج تختلف بشكل ضئيلعن تلك التي حسبت بطريقة نظرية نيوتن.
وعندما استخدمت نظرية أينشتاين لحساب حركة كوكب عطارد تطابقت الحسابات تماما معالملاحظة العملية لحركة الكواكب، وكان هذا أول نجاح لهذه النظرية.
وتقوم النظرية النسبية العامة على افتراضين أساسيين. ينص الافتراض الأول أنالفضاء والزمن منحنيان حيثما وجدت المادة والطاقة. وقد وضع أينشتاين معادلات رياضيةلوصف هذا الانحناء بالتحديد. ويعرف الافتراض الثاني بمبدأ التكافؤ. وينص علىأن تأثير الجاذبية مكافئ لتأثير التسارع. ولفهم هذا المبدأ افترض أنك في سفينة فضاءصاروخية، وهي في حالة سكون في الفضاء أي أنها بدون تسارع أو جاذبية. فإذا ألقيتبداخلها بكرة فإنها تسبح ولاتسقط فإذا تسارعت حرك الصاروخ في الاتجاه العلوي، فسوفتبدو لك الكرة وكأنها تسقط على أرض السفينة بالضبط كما لو أثرت عليها الجاذبية. وحقيقة ما حدث أن الصاروخ تسارع إلى أعلى نحو الكرة .وبذلك ينتج التسارع نفس تأثيرالجاذبية.
ويتنبأ مبدأ التكافؤ بأن الجاذبية لابد أن تسبب انحناء مسار الشعاع الضوئي عندمايمر بالقرب من الأجسام ذات الكتل الضخمة، مثل الشمس، والتي تسبب انحناء الفضاء.
وقد تم التحقق من هذا التنبؤ عام 1919م أثناء حدوث كسوف كلي للشمس. وتتسبب الشمسأيضا في انحناء وتأخير موجات الراديو. ولقد تم قياس هذا التأخير بإرسال إشاراتراديو بين الأرض ومجسات مركبة فايكنج الفضائية التي وصلت كوكب المريخ عام 1976م. وقد أعطت هذه التجربة أكثر التأكيدات دقة للنظرية النسبية العامة حتى هذاالتاريخ.
تنبؤات النظرية النسبية العامة. طبقًا للنظرية النسبيةالعامة تطلق الأجسام ذات الكتل الضخمة، والتي تدور حول بعضها بعضًا موجات جاذبية. وهذا التوقع تم تأكيده بطريقة غير مباشرة في عام 1978م بملاحظة النجم الثنائيوهو نجم نيوتروني سريع الدوران حول نجم مرافق. هذه الملاحظات بينت أنفترة الدوران للنابض تقل، وأن قيمة هذا النقصان تتوافق مع توقعات النظرية النسبيةالعامة للطاقة التي تفقدها النجوم نتيجة إطلاقها موجات الجاذبية.
وقد تم تطبيق النظرية العامة في علم الكونوهو علم دراسة الكون ككل. وتتنبأ النظرية بأن الكون لابد أن يتمدد أو ينكمش. وقد بَيَّنَت ملاحظات من قبيلاكتشاف إزاحة في الطول الموجي الصادر عن النجوم البعيدة، أن هذه النجوم تتباعد عناوبالتالي يزداد الكون اتساعا. والقياس الدقيق لمعدل تمدد الكون وكمية مايحتويه منمادة قد تبين ما إذا كان الكون سيستمر في التمدد إلى الأبد أو أنه سوف ينكمش.

__________________