Περιεχόμενο
- Η Δύναμη της Βαρύτητας
- Η επίδραση της κάθετης κίνησης
- Κεντρομόλος δύναμη
- Κυκλικές και μη κυκλικές τροχιές
Στον καθημερινό κόσμο, η βαρύτητα είναι η δύναμη που κάνει τα αντικείμενα να πέφτουν προς τα κάτω. Στην αστρονομία, η βαρύτητα είναι επίσης η δύναμη που προκαλεί την κίνηση των πλανητών σε σχεδόν κυκλικές τροχιές γύρω από τα αστέρια. Εκ πρώτης όψεως, δεν είναι προφανές πώς η ίδια δύναμη μπορεί να προκαλέσει παρόμοιες φαινομενικά διαφορετικές συμπεριφορές. Για να δούμε γιατί συμβαίνει αυτό, είναι απαραίτητο να καταλάβουμε πώς μια εξωτερική δύναμη επηρεάζει ένα κινούμενο αντικείμενο.
Η Δύναμη της Βαρύτητας
Η βαρύτητα είναι μια δύναμη που δρα μεταξύ οποιωνδήποτε δύο αντικειμένων. Εάν ένα αντικείμενο είναι σημαντικά πιο μαζικό από το άλλο, τότε η βαρύτητα θα τραβήξει το λιγότερο μαζικό αντικείμενο προς την πιο μαζική. Ένας πλανήτης, για παράδειγμα, θα βιώσει μια δύναμη να το τραβήξει προς ένα αστέρι. Στην υποθετική περίπτωση όπου τα δύο αντικείμενα αρχικά είναι στάσιμα σε σχέση το ένα με το άλλο, ο πλανήτης θα αρχίσει να κινείται προς την κατεύθυνση του αστέρα. Με άλλα λόγια θα πέσει προς το άστρο, όπως θα έλεγε η καθημερινή εμπειρία της βαρύτητας.
Η επίδραση της κάθετης κίνησης
Το κλειδί για την κατανόηση της τροχιακής κίνησης είναι να συνειδητοποιήσουμε ότι ένας πλανήτης δεν είναι ποτέ ακίνητος σε σχέση με το αστέρι του, αλλά κινείται με μεγάλη ταχύτητα. Για παράδειγμα, η Γη ταξιδεύει περίπου 108.000 χιλιόμετρα την ώρα (67.000 μίλια ανά ώρα) στην τροχιά της γύρω από τον ήλιο. Η κατεύθυνση αυτής της κίνησης είναι ουσιαστικά κάθετη προς την κατεύθυνση της βαρύτητας, η οποία δρα κατά μήκος μιας γραμμής από τον πλανήτη στον ήλιο. Ενώ η βαρύτητα τραβάει τον πλανήτη προς το άστρο, η μεγάλη του κάθετη ταχύτητα το μεταφέρει πλευρικά γύρω από το αστέρι. Το αποτέλεσμα είναι μια τροχιά.
Κεντρομόλος δύναμη
Στη φυσική, οποιαδήποτε κυκλική κίνηση μπορεί να περιγραφεί με την έννοια της κεντρομόλου δύναμης - μιας δύναμης που δρα προς το κέντρο. Στην περίπτωση μιας τροχιάς, αυτή η δύναμη παρέχεται από τη βαρύτητα. Ένα πιο οικείο παράδειγμα είναι ένα αντικείμενο που περιστρέφεται γύρω από το τέλος ενός κομματιού. Σε αυτή την περίπτωση, η κεντρομόλος δύναμη προέρχεται από την ίδια την στοιχειοσειρά. Το αντικείμενο τραβιέται προς το κέντρο, αλλά η κάθετη ταχύτητά του κρατάει την κίνηση σε έναν κύκλο. Από την άποψη της βασικής φυσικής, η κατάσταση δεν διαφέρει από την περίπτωση ενός πλανήτη που περιστρέφεται γύρω από ένα αστέρι.
Κυκλικές και μη κυκλικές τροχιές
Οι περισσότεροι πλανήτες κινούνται σε περίπου κυκλικές τροχιές, ως συνέπεια του σχηματισμού των πλανητικών συστημάτων. Το βασικό χαρακτηριστικό μιας κυκλικής τροχιάς είναι ότι η κατεύθυνση κίνησης είναι πάντα κάθετη προς τη γραμμή που ενώνει τον πλανήτη με τον κεντρικό αστέρα. Αυτό όμως δεν πρέπει να συμβαίνει. Οι κομήτες, για παράδειγμα, συχνά κινούνται σε μη κυκλικές τροχιές, οι οποίες είναι εξαιρετικά επιμήκεις. Τέτοιες τροχιές μπορούν ακόμα να εξηγηθούν από τη βαρύτητα, αν και η θεωρία είναι πιο πολύπλοκη από ό, τι για τις κυκλικές τροχιές.