بحث عن الجاذبية الأرضية من 9 عناصر

ما هو كوكب الأرض؟

  • الأرض عبارة عن كرة ضخمة سطحها عبارة عن صخور وتربة ومسطحات مائية يحيط بها الهواء وهي من الكواكب التي تسير وتدور حول الشمس في الفضاء في مسارات تسمى المدارات وهي في المدار الثالث من المجموعة الشمسية تدور الأرض حول محورها كما تدور حول الشمس وحركة مع بقية الفضاء الشمسي.
  • محور كوكب الأرض عبارة عن خط وهمي يصل بين القطبين الشمالي والجنوبي وهذه الحركة الدورانية السريعة حول محورها تجعل الشمس وكأنها تتحرك من الشرق إلى الغرب فتسبب حدوث النهار والليل على الأرض زمن قدره حوالي 24 ساعة ويطلق على ذلك اليوم النجمي.
  • كما تدور الأرض مسافة قدرها حوالي 958 مليون كم حول الشمس في زمن قدره 365 يوم تقريبًا يطلق عليه السنة النجمية.

ما هي الجاذبية الأرضية؟

  • قوة جذب تعمل بين الأجسام بسبب كتلتها أو كتلة المادة المكونة لها، وبسبب قوة الجاذبية فإن الأجسام التي على الأرض أو بالقرب منها تنجذب إليها كما تسبب قوة الجذب الخاصة بالشمس والقمر تحدث المد والجزر لمياه المحيطات والبحار على الأرض.
  • وبدأ تفسير الجاذبية الأرضية في أواخر القرن السابع عشر عندما أوضح نيوتن أن هناك صلة بين القوى الجاذبية للأجسام نحو الأرض وأسلوب حركة الكواكب.
  • تنص نظرية نيوتن للجاذبية على أن قوة الجذب بين جسمين تتناسب طرديًا مع كتلة كل منها ومعنى ذلك أنه كلما زادت كتلة أي من الجسمين زادت قوة الجذب بينهما.
  • إذا تم افتراض أن الأرض ساكنة وعلى شكل كرة تامة فإن توزيع ما من مركز الأرض تكون واحدة في كل مكان بمعنى أن قيمة عجلة الجاذبية واحدة وبما أن الأرض ليست تامة الكروية وأن لها حركة دوران يعني ذلك أن عجلة الجاذبية متغيرة القيمة على سطح الأرض.
  • وقيد بينت الدراسات الجيوفيزيائية أن كثافة الصخور تزداد تدريجيًا مع زيادة عمقها حيث أن مكونات الأرض في اللب تكون حديد ونيكل وهي أثقل من منطقة الوشاح التي هي أثقل من القشرة الأرضية ووجد أن هناك اختلاف بين قيمة الجاذبية عند الأقطاب للكرة الأرضية عنها عند خط الاستواء مما يدل على أن الأرض ليست كروية ولكنها تأخذ الشكل البيضاوي حيث قال تعالى ” وَالْأَرْضَ بَعْدَ ذَٰلِكَ دَحَاهَا” سورة النازعات آية 30.
  • وقد يرى بعض المتخصصين استخدام مصطلح أو مسمى “تثاقلية” بدلًا من جاذبية التي تعني Attraction أما ثقيل فهي تعني “Gravis” وقد ورد كلمة ثقل في الآية 38 سورة التوبة ” يَا أَيُّهَا الَّذِينَ آمَنُوا مَا لَكُمْ إِذَا قِيلَ لَكُمُ انفِرُوا فِي سَبِيلِ اللَّهِ اثَّاقَلْتُمْ إِلَى الْأَرْضِ ۚ أَرَضِيتُم بِالْحَيَاةِ الدُّنْيَا مِنَ الْآخِرَةِ ۚ فَمَا مَتَاعُ الْحَيَاةِ الدُّنْيَا فِي الْآخِرَةِ إِلَّا قَلِيلٌ، وفي سورة الزلزلة آية 2 ” وَأَخْرَجَتِ الْأَرْضُ أَثْقَالَهَا”.

وحدات الجاذبية

أول قياس لعجلة الجاذبية الأرضية أو تسارع الجاذبية، عندما قام العالم جاليليو بالتجربة التي ألقي أشياء مختلفة أن قمة برج بيزا المائل في إيطاليا وتسمى وحدة تسارع الجاذبية الأرضية “جال Gal” نسبة للعالم جاليليو.

هل هناك تغيرات في قيمة الجاذبية؟

  • تم ملاحظة أن الجاذبية الأرضية تزيد مع زيادة خط العرض حيث وجد أن قيمة الجاذبية عند القطبين أكبر من قيمة الجاذبية عند خط الاستواء لذلك تزيد قيمة الجاذبية بزيادة خط العرض.
  • كلما ارتفعنا عن سطح البحر كلما ابتعدنا عن مركز الأرض وبالتالي تقل الجاذبية.

كيف تقيس الجاذبية؟

  • هناك طريقان لقياس قيمة الجاذبية في أي نقطة على سطح الأرض وهما الجاذبية المطلقة والجاذبية النسبية، وكل من الطريقتين يتطلب استخدام أجهزة مطورة عالية الدقة.
  • وهناك طريقتان تستخدم للقياس هي طريقة سقوط الجسم الحر وطريقة تأرجح البندول.
  • وأجهزة قياس الجاذبية المطلقة ثقيلة قد يصل وزنها إلى 300 كم ومن الصعوبة نقلها من مكان لآخر لذلك فهي تستخدم في نقاط محددة فوق سطح الأرض.
  • لا يوجد جهاز واحد يستطيع القيام بجميع المسح الجاذبي لذلك فهناك العديد من الأجهزة المستخدمة لمختلف الأغراض.
  • وفي عام 1749م تمكن “بيير بوجير” Pierre Bouguer أنه يمكن قياس الجاذبية باستخدام البندول المتأرجح.
  • بعد عام 1950م استخدم جهاز الجرافيميتر Gravimeter وهو جهاز صغير سهل الانتقال من نقطة لأخرى في موقع الرصد وهو عبارة عن سلك زبزكي متعادل يتغير توازنه (تعادله) بتأثير أي قوة إضافية مهما كانت صغيرة يمكن قياس مقدار التغيير الذي يحدث وهو جهاز يتميز بصغر حجمه وسهولة عمله وسرعة القراءة ودقته.

التطبيقات المختلفة لعلم الجاذبية الأرضية

يرتبط علم الجاذبية الأرضية بالكثير من العلوم مثل علم الرياضيات وعلم الفلك والطبيعة كما أسهمت تطبيقات علم الجاذبية الأرضية في تقدم الكثير من العلوم مثل الجيولوجيا وعلوم الجيوفيزياء، من التطبيقات المختلفة:

  • استكشافات البترول.
  • الدراسات الجيولوجية الإقليمية.
  • كشف الرواسب المعدنية.
  • كشف الفجوات تحت السطحية.
  • تستخدم في تحديد سمك الطبقات الجلدية.
  • تستخدم في علم شكل الأرض.
  • كما تستخدم في مراقبة الأنشطة البركانية.
  • المد والجزر: يؤثر جذب الأجرام السماوية في مجال الجاذبية الأرضية ولجذب الشمس وجذب القمر التأثير الأكبر في مجال الجاذبية الأرضية نتيجة الجذب المتبادل بينهما وبين الأرض فتحدث تحركات دورية لقشرة الأرض فتسمى المد والجزر، كما تؤثر في الغلاف الهوائي المحيط بالأرض.

ما هي فوائد الجاذبية؟

  • تعمل الجاذبية الأرضية على جعل كل شيء ثابت ومستقر في مكانه على الكرة الأرضية.
  • تحافظ الجاذبية الأرضية على تكوين الهواء ومكوناته كما تحافظ على المجال الجوي.
  • تساهم الجاذبية الأرضية في عملية المد والجز وتلعب جاذبية القمر دور مهم لعملية المد والجزر.
  • تساعد الجاذبية الأرضية في الحفاظ على موقع الكرة الأرضية ودورانها بين الكواكب الشمسة إذ تبقي على مداراتها.

تؤثر قوة الجاذبية الأرضية على مسطحات الماء الضخمة كالمحيطات والبحار وسقوط الشلالات وحركة المياه وصولها إلى باطن الأرض وتخزينها في الآبار تساعد الجاذبية على سهولة عمل وظائف حسم الانسان الداخلية فمثلًا:

  • لا يقدر الانسان على بلع الطعام أو الشراب بصورة طبيعية.
  • يعمل على تنظيم حركة الدم والدورة الدموية وتنظيم العمليات.
  • الحيوية بداخل الجسم وعدم الشعور بالغثيان.
  • القدرة على النوم بشكل سليم ومريح.
  • يعمل القلب بصورة سليمة وعمل الكليتين بشكل سليم.
  • تعمل الجاذبية على جذب غلاف جوي منتظم الطبقات والجزيئات يحمي جسمنا من خطر التعرض للأشعة الضارة التي تصل لسطح الكوكب الأرضي من الفضاء الخارجي.
  • تساعد الجاذبية الأرضية على بقاء الأقمار الصناعية في مداراتها حول الأرض.

أضرار انعدام الجاذبية الأرضية

  • تحدث صعوبة في بلع الاطعام والشراب بسبب عدم وجود الجاذبية الأرضية.
  • لا يستطيع الشخص النوم بشكل سليم مع انعدام الجاذبية كما يحدث مع رواد الفضاء وذلك بسبب وضعية النوم وكذلك حدوث اضطرابات في الدورة الدموية وحركة الدم وتدفقه، كما يشتكي وراد الفضاء بالشعور بالغثيان بشكل مستمر.
  • يؤثر انعدام الجاذبية على نسب الاملاح المعدنية خاصة الكالسيوم فتقل نسبته في الدم كما يقل تخزينه في العظام مما يؤدي إلى حدوث الهشاشة.
  • انعدام الجاذبية يحدث اضطراب في دقات القلب ويزيد اجهاده، كما يمكن أن يحدث تأثر في وظائف الكليتين فهي تكون معرضة لتكوين الحصوات وذلك لاضطراب سريان الماء والدم بشكل سليم والكليتين والحالبين مما يساعد في زيادة الترسيبات وتكوين الحصوات بسهولة.
  • يمكن أن يسبب عدم وجود الجاذبية إلى سقوط بعض الأجرام السماوية أو الأجسام الصخرية الضخمة مما يؤثر وتحدث كارثة عندما تدخل في الغلاف الجوي.
  • انعدام الجاذبية يؤثر في عمليات النمو وعمليات الأيض والتغيرات في الخلايا.
  • انعدام الجاذبية يؤثر على العضلات ويضعفها ويقلل كتلتها وقد لوحظ أن رواد الفضاء يفقدون الإحساس بالأطراف ويكونون عرضة بالإصابة بالغثيان بشكل مستمر.
  • مع انعدام الجاذبية يمكن أن تزيد نسبة ثاني أكسيد الكربون في المركبات الفضائية مما يؤثر على صحة رواد الفضاء ويسبب ذلك مشاكل في العيون وقد يحتاج رائد الفضاء لفترة من إعادة التأقلم على الجاذبية عند دعوتهم إلى الأرض.

هناك بعض الدراسات الهامة على مفهوم انعدام الجاذبية الأرضية فقد بدأت دراسات الاستفادة من مفهوم انعدام الجاذبية الأرضية والأنظمة الحيوية لذلك بدأت دراسات للاستفادة من ذلك في مجالات مختلفة سواء اقتصادية أو صناعية حيث بدأ استخدام هذا المفهوم على تجارب تساعد في فهم ومعرفة وظائف البروتينات في الجسم مما يساعد في تطوير بعض الأدوية والعلاجات للعديد من الأمراض بحيث نكون بلورات البروتين بشكل أكثر حجمًا وأكثر دقة تحت مفهوم انعدام الجاذبية مما أدى إلى فهم أسباب الكثير من الأمراض.

Responses