ما العوامل التي تجعل الكواكب تتحرك في مداراتها

كتابة: Dina Ahmed آخر تحديث: 26 مايو 2022 , 22:39

من العوامل التي تجعل الكواكب تتحرك في مداراتها

  • الجاذبية.
  • التعطيل.
  • الجاذبية مع القصور الذاتي.
  • السرعة والجاذبية.

من المعروف أن الكواكب في النظام الشمسي للأرض تتحرك حول الشمس في مدارات، وهذا المدار هو الذي يخلق الأيام والسنوات والفصول على الأرض، ومع ذلك مازال هناك ما يجهل سبب دوران الكواكب وكيف تظل في مدارتها، وهذا ما سوف نتعرف عليه.

الجاذبية: تُعرف الجاذبية على أنها القوة الأساسية التي تتحكم في مدار الكواكب حول الشمس، في حين أن لكل كوكب جاذبيته الخاصة وذلك يرجع إلى حجم الكوكب، والسرعة التي يسافر بها، فإن المدار بشكل عام يعتمد على جاذبية الشمس، ونجد أن جاذبية الشمس قوية بما يكفي للحفاظ على جذب الكواكب كلها نحوها لإنشاء نمط مداري، ولكنها ليست بالقوة الكافية لجذب الكواكب إلى الشمس بشكل مباشر، ونجد أن هذا مشابه تمامًا لتأثير الأرض على مدار القمر، والأقمار الصناعية، فنجد أن الجاذبية تساعد على الأقل لكواكب على منعها من السقوط نحو الشمس، وتُعرف قوة الجاذبية على أنها F = G (m1× m2) / R2.

فيشير كل من m 1 و m 2 إلى كتل الجسمين المشاركين في التفاعل، ويعتبر G هو ثابت الجاذبية العام،  و r هو الفصل بين الجسمين، يوضح هذا القانون أن الجاذبية تزداد في القوة بالنسبة للأجسام الأكبر،  وتضعف كلما ابتعدت عن بعضها البعض، فإذا كانت الكواكب أكبر، فإن هذه القوة بينها وبين الشمس ستكون أكبر وستغير مداراتها، وبالمثل،تُظهر المعادلة أيضًا أن مسافة التي بين الكوكب و الشمس هي أيضًا عامل حاسم في إنشاء مدار.

التعطيل: نجد أن القانون الفيزيائي الذي ينص على أن الأجسام المتحركة تميل إلى البقاء في حالة حركة  يلعب أيضًا دورًا مهمًا في إبقاء الكواكب في مدارها، وذلك وفقًا لإريك كريستيان، الذي يعمل في وكالة ناسا، فهم يقولون أن النظام الشمسي قد تشكل من سحابة غاز دوارة، وهذا هو الذي جعل الكواكب تتحرك منذ نشأتها، وبمجرد أن تتحرك الكواكب، فإن قوانين الفيزياء تبقيها في حالة حركة بسبب القصور الذاتي، وبهذا الشكل تستمر الكواكب في التحرك بنفس المعدل في مداراتها.

الجاذبية مع القصور الذاتي: تعمل جاذبية الشمس والكواكب مع بعضهما مع القصور الذاتي وذلك بغرض إنشاء المدارات، والحفاظ عليها متسقة، تعمل الجاذبية  أيضًا على جذب الشمس والكواكب معًا، ومع ذلك يتم الفصل بينهما بينما، يوفر القصور الذاتي أيضًا الميل للحفاظ على السرعة، والاستمرار في الحركة، كما أن الكواكب تريد الاستمرار في التحرك في خط مستقيم، وذلك بسبب فيزياء القصور الذاتي، ومع ذلك، فإن الجاذبية أيضًا تميل إلى تغيير الحركة لجذب الكواكب إلى قلب الشمس، كل هذا معًا يخلق هذا المدار المستدير كشكل من أشكال التسوية بين القوتين.

السرعة والجاذبية: تلعب سرعة الكواكب دورًا كبيرًا في ثبوت وحركة مداراتها، بما في ذلك شكل المدار،وذلك لكي يظل الكوكب في مدار  ثابت حول الشمس ولا يسقط فيه، يجب أن يكون أيضًا  للكوكب سرعة كافية وذلك لإبقائه على مسافة معينة من الشمس، فكلما تحرك الكوكب بشكل أسرع، كلما ابتعد عن الشمس، فإذا كان الكوكب يسافر بسرعة كبيرة، فعند إذا يصبح المدار أكثر بيضاوية للشكل وذلك ما ينتج عنه أشكال مدارية مختلفة بناءً على السرعات المتغيرة للكواكب، ومع ذلك كله لا يتم سفر أي من الكواكب بسرعة كافية للابتعاد عن جاذبية الشمس. [1]

ما الذي يجعل الكواكب تبقى في مداراتها

  • الجمود والزخم.
  • الجمود والطاقة.
  • القوة المركزية والمدارات الإهليجية.
  • الفترات والكتلة والمسافة.
  • الفضاء الفارغ والقوى الخارجية.

يظل الكوكب متحرك في مدار مستقر حول الشمس ويرجع ذلك أساسًا إلى شيئين، وهما طبيعة قوة الجاذبية، ولأنه لا توجد قوى أخرى تعمل على الكوكب، فنجد أنه يتغير زخم الكوكب خلال مداره ولكن لا يتغير بشكل عام القصور الذاتي له وذلك الذي يتعلق فقط بكتلة الكوكب، تنطبق هذه الحقائق أيضًا على الكواكب التي تدور حول نجوم أخرى غير الشمس، وعلى الأقمار التي تدور حول الكواكب، والنجوم التي تدور حول بعضها البعض، أو أي أجسام أخرى معرضة للجاذبية بحكم امتلاكها للكتلة، ومع ذلك هناك أسباب أخرى تجعل الكواكب تبقى في مداراتها.

الجمود والزخم: غالبًا ما يتم الخلط بين القصور الذاتي والزخم، فنجد أن في كلًا من اللغة العامية والفيزياء، أن مصطلح القصور الذاتي يُشير إلى مقاومة التغيير، ومع ذلك نجد أن في الفيزياء، يأتي القصور الذاتي من كتلة الجسم، أما الزخم فهو خاصية لجسم متحرك تشمل كتلته وسرعته، ونجد أيضًا أنه لا يتغير القصور الذاتي للكوكب إلا عندما تتغير كتلته، وهذا بالطبع لن يغير المدار إلا إذا كان التغيير في الكتلة مصحوبًا بقوة على الكوكب، وهذا هو الحال في حالة اصطدام كويكب.

الجمود والطاقة: كثير ما يتم الخلط بين القصور الذاتي والطاقة، فتجمع الطاقة الإجمالية لنظام الدوران، بين الطاقة الحركية وهي التي تعني حركة الأجسام، وطاقة الجاذبية الكامنة بينهما، فعندما يدور جسم ما حول آخر، لا تتغير الطاقة الإجمالية للنظام، بل ستفقد الطاقة أو تكتسب فقط من خلال بعض التأثيرات الخارجية.

القوة المركزية والمدارات الإهليجية: هناك شرطان للمدار المستقر للكواكب، وهما أولًا أنه يجب أن تشير القوة التي تسحب جسمين معًا، مباشرًة على خط بينهما، ويجب أيضًا أن يكون للقوة علاقة معينة بالمسافة بينهما، وثانيًا قوة الجاذبية، التي تتناسب طرديًا مع حاصل ضرب كتل الجسمين، وتتناسب عكسًا مع مربع المسافة بينهما، وتعتبر هي إحدى هذه القوة بشكل أساس، فَ في حالة وجود هذين الشرطين، يمكن لجسم واحد أن ينتقل في مدار بيضاوي مستقر حول الآخر، بينما يكون الجسم الآخر في إحدى بؤر القطع الناقص.

الفترات والكتلة والمسافة: لكي يتم تثبيت الكواكب في مداراتها يجب معرفة أن مدارات الجاذبية لها خاصية خاصة أخرى، فأي جسم يدور حول آخر بمتوسط ​​مسافة معينة سيكون له نفس الفترة المدارية، فعلى سبيل المثال المسافة بين السنة والسنة، فبغض النظر عن كتلة القصور الذاتي، نجد أن إذا اسُتُبدلت الأرض فجأة بكرة بولينج، سوف تتحرك بنفس السرعة والاتجاه، وبالتالي سوف تستمر في نفس مدار الأرض، على الرغم من أن زخمها سيكون أصغر، نظرًا لأن الجسم يتسارع ويبطئ خلال مدار بيضاوي وبالتالي فإن زخمه وسرعته، يتغيران باستمرار، ومع ذلك نجد أن طاقتها الإجمالية لا تفعل ذلك لأنه على الأقل لم يحدث شيء جذري.

الفضاء الفارغ والقوى الخارجية: من المعروف أن الفضاء فارغ إلى حد كبير، لكن هناك بعض القوى التي تزعج مدارات الكواكب، وتشمل هذه القوى الرياح الشمسية، وقوى الجاذبية من الكواكب الأخرى، والتصادم مع الكويكبات، ومن الجيد أن قوة الجاذبية بين الأرض والشمس كبيرة، مقارنة بهذه القوى الأخرى،  فنجد أن التأثيرات  التي تحدث صغيرة جدًا، وذلك من حسن الحظ، ومع ذلك فإن قوى الجاذبية بين الكواكب قد تتسبب في عمل تذبذب طفيف في مداراتها، وتلك الذبذبات هي التي تم من خلالها اكتشاف كوكب نبتون من خلال إجراء بعض الحسابات الآتية من اهتزازات مدار كوكب أورانوس. [2]

المسار الذي تدور فيه الكواكب حول الشمس

تدور الكواكب حول الشمس في مسار بيضاوي حول الشمس والذي يسلكه الكوكب لإكمال دورة واحدة يُعرف بالمدار، ويتأثر مدار أي جرم سماوي عامًة أو كوكب في الفضاء بقوة الجاذبية للأجرام السماوية الأخرى حوله، فبمعنى أخر، المدار هو المسار النسبي لجسم واحد بالنسبة لجسم آخر، وبذلك نجد أن جميع الكواكب تدور حول الشمس في مسار بيضاوي على نفس المستوى المداري، ولكن عندما يكون هناك اختلاف كبير في كتل جسمين سماويين، يتم ميل الجسم الأصغر إلى الدوران حول الجسم الأكبر، ومع ذلك، إذا كان هناك جسمان لهما نفس الكتلة، فسوف يدور كلا الجسمين حول نقطة واحدة مشتركة. [3]

مدة دوران الكواكب حول الشمس

تدور الكواكب حول الشمس في مدار بيضاوي، ولكل كوكب من الكواكب مدة معينة يدور فيها حول الشمس، وإليك مدة دوران الكواكب حول الشمس باليوم الأرضي:

  • الزئبق : 88 يوماً.
  • الزهرة : 225 يومًا.
  • الأرض : 365 يومًا.
  • المريخ : 687 يومًا.
  •  المشتري : 4333 يومًا.
  • زحل : 10759 يومًا.
  • أورانوس : 30687 يومًا.
  • نبتون : 60190 يومً. [4]

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.

زر الذهاب إلى الأعلى