गुरुत्वाकर्षण एक बहुत ही भयानक मौलिक शक्ति है। अगर यह पृथ्वी के आराम के लिए नहीं होता 1जी, जिसके कारण वस्तुएँ 9.8 m/s² की गति से पृथ्वी की ओर गिरती हैं, हम सभी अंतरिक्ष में तैर जाते हैं। और इसके बिना, हम सभी स्थलीय प्रजातियां धीरे-धीरे मुरझा जाएंगी और मर जाएंगी क्योंकि हमारी मांसपेशियां खराब हो जाती हैं, हमारी हड्डियां भंगुर और कमजोर हो जाती हैं, और हमारे अंग ठीक से काम करना बंद कर देते हैं।
तो कोई अतिशयोक्ति के बिना कह सकता है कि गुरुत्वाकर्षण न केवल यहाँ पृथ्वी पर जीवन का एक तथ्य है, बल्कि इसके लिए एक शर्त है। हालाँकि, चूंकि मनुष्य इस चट्टान से उतरने का इरादा रखता है - 'पृथ्वी के मजबूत बंधन' से बचकर, जैसा कि यह था - पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण को समझना और इससे बचने के लिए क्या करना आवश्यक है। तो पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण कितना मजबूत है?
परिभाषा:
इसे तोड़ने के लिए, गुरुत्वाकर्षण एक प्राकृतिक घटना है जिसमें द्रव्यमान रखने वाली सभी चीजें एक-दूसरे की ओर लाई जाती हैं - यानी क्षुद्रग्रह, ग्रह, तारे, आकाशगंगा, सुपर क्लस्टर, आदि। किसी वस्तु का जितना अधिक द्रव्यमान होगा, वह उतना ही अधिक गुरुत्वाकर्षण लगाएगी। इसके आसपास की वस्तुओं पर। किसी वस्तु का गुरुत्वीय बल दूरी पर भी निर्भर करता है - अर्थात वह जितनी दूरी किसी वस्तु पर लगाता है वह दूरी बढ़ने के साथ घटती जाती है।
अंतरिक्ष समय पर पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव के बारे में कलाकार की छाप। क्रेडिट: नासा
गुरुत्वाकर्षण भी चार मूलभूत बलों में से एक है जो प्रकृति में सभी इंटरैक्शन (कमजोर परमाणु बल, मजबूत परमाणु बल और विद्युत चुंबकत्व के साथ) को नियंत्रित करता है। इन बलों में से, गुरुत्वाकर्षण सबसे कमजोर है, लगभग 1038मजबूत परमाणु शक्ति से कई गुना कमजोर, 1036विद्युत चुम्बकीय बल से कई गुना कमजोर और 1029कमजोर परमाणु शक्ति से कई गुना कमजोर।
नतीजतन, गुरुत्वाकर्षण का सबसे छोटे पैमाने (यानी उप-परमाणु कण) पर पदार्थ पर नगण्य प्रभाव पड़ता है। हालांकि, मैक्रोस्कोपिक स्तर पर - ग्रहों, सितारों, आकाशगंगाओं आदि का - गुरुत्वाकर्षण पदार्थ की बातचीत को प्रभावित करने वाला प्रमुख बल है। यह खगोलीय पिंडों के गठन, आकार और प्रक्षेपवक्र का कारण बनता है, और खगोलीय व्यवहार को नियंत्रित करता है। इसने प्रारंभिक ब्रह्मांड के विकास में भी प्रमुख भूमिका निभाई।
यह गैस के बादलों को बनाने के लिए पदार्थ के आपस में टकराने के लिए जिम्मेदार था, जो गुरुत्वाकर्षण के पतन से गुजरा, पहले तारे का निर्माण हुआ - जो तब पहली आकाशगंगाओं को बनाने के लिए एक साथ खींचे गए थे। और अलग-अलग तारा प्रणालियों के भीतर, इसने धूल और गैस को मिलकर ग्रहों का निर्माण किया। यह सितारों के चारों ओर ग्रहों की कक्षाओं, ग्रहों के चारों ओर चंद्रमाओं की, उनकी आकाशगंगा के केंद्र के चारों ओर तारों के घूमने और आकाशगंगाओं के विलय को भी नियंत्रित करता है।
सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण और सापेक्षता:
चूंकि ऊर्जा और द्रव्यमान समान हैं, इसलिए प्रकाश सहित ऊर्जा के सभी रूप भी गुरुत्वाकर्षण का कारण बनते हैं और इसके प्रभाव में होते हैं। यह संगत है आइंस्टीन का सापेक्षता का सामान्य सिद्धांत , जो गुरुत्वाकर्षण के व्यवहार का वर्णन करने का सबसे अच्छा साधन है। इस सिद्धांत के अनुसार, गुरुत्वाकर्षण बल नहीं है, बल्कि द्रव्यमान/ऊर्जा के असमान वितरण के कारण स्पेसटाइम की वक्रता का परिणाम है।
फ्रेम-ड्रैगिंग प्रभाव की कलाकार की छाप जिसमें एक विशाल शरीर के चारों ओर स्थान और समय खींचा जाता है। क्रेडिट: आइंस्टीन.स्टैनफोर्ड.edu
स्पेसटाइम की इस वक्रता का सबसे चरम उदाहरण एक ब्लैक होल है, जिससे कुछ भी नहीं बच सकता है। ब्लैक होल आमतौर पर एक सुपरमैसिव स्टार का उत्पाद होता है जो सुपरनोवा चला गया है, एक सफेद बौना अवशेष को पीछे छोड़ देता है जिसमें इतना द्रव्यमान होता है, इसका पलायन वेग प्रकाश की गति से अधिक होता है। गुरुत्वाकर्षण में वृद्धि के परिणामस्वरूप गुरुत्वाकर्षण समय का फैलाव भी होता है, जहां समय बीतने की गति अधिक धीमी होती है।
हालांकि अधिकांश अनुप्रयोगों के लिए, गुरुत्वाकर्षण को सबसे अच्छी तरह से समझाया गया है न्यूटन का सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का नियम , जिसमें कहा गया है कि गुरुत्वाकर्षण दो निकायों के बीच आकर्षण के रूप में मौजूद है। इस आकर्षण की ताकत की गणना गणितीय रूप से की जा सकती है, जहां आकर्षक बल सीधे उनके द्रव्यमान के उत्पाद के समानुपाती होता है और उनके बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है।
पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण:
पृथ्वी पर, गुरुत्वाकर्षण भौतिक वस्तुओं को भार देता है और समुद्र के ज्वार का कारण बनता है। पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण बल ग्रहों के द्रव्यमान और घनत्व का परिणाम है - 5.97237 × 1024किलो (1.31668×10 .)25एलबीएस) और 5.514 ग्राम/सेमी3, क्रमश। इसके परिणामस्वरूप पृथ्वी की गुरुत्वाकर्षण शक्ति सतह के करीब 9.8 m/s² है (जिसे 1 . भी कहा जाता है)जी), जो स्वाभाविक रूप से सतह से जितनी दूर होती है, उतनी ही कम हो जाती है।
इसके अलावा, पृथ्वी पर गुरुत्वाकर्षण बल वास्तव में इस पर निर्भर करता है कि आप उस पर कहां खड़े हैं। पहला कारण यह है कि पृथ्वी घूम रही है। इसका अर्थ है कि भूमध्य रेखा पर पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण 9.789 m/s . है2, जबकि ध्रुवों पर गुरुत्वाकर्षण बल 9.832 m/s . है2. दूसरे शब्दों में, आप इस अभिकेन्द्रीय बल के कारण भूमध्य रेखा की तुलना में ध्रुवों पर अधिक वजन करते हैं, लेकिन केवल थोड़ा अधिक।
अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन (आईएसएस), यहां एक अनडॉक्ड क्रू मिशन से पृथ्वी के साथ पृष्ठभूमि के रूप में देखा गया। क्रेडिट: नासा
अंत में, आपके नीचे पृथ्वी के नीचे क्या है, इसके आधार पर गुरुत्वाकर्षण बल बदल सकता है। द्रव्यमान की उच्च सांद्रता, जैसे उच्च घनत्व वाली चट्टानें या खनिज, आपके द्वारा महसूस किए जाने वाले गुरुत्वाकर्षण बल को बदल सकते हैं। लेकिन निश्चित रूप से, यह राशि ध्यान देने योग्य होने के लिए बहुत मामूली है। नासा के मिशन है पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र का मानचित्रण किया अविश्वसनीय सटीकता के साथ, स्थान के आधार पर इसकी ताकत में भिन्नता दिखा रहा है।
ऊंचाई के साथ गुरुत्वाकर्षण भी कम होता जाता है, क्योंकि आप पृथ्वी के केंद्र से और दूर होते हैं। पहाड़ की चोटी पर चढ़ने से बल में कमी बहुत कम है (माउंट एवरेस्ट के शीर्ष पर 0.28% कम गुरुत्वाकर्षण), लेकिन यदि आप ऊंचाई तक पहुंचने के लिए पर्याप्त हैं अंतरराष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन (आईएसएस), आप सतह पर महसूस किए जाने वाले गुरुत्वाकर्षण बल का 90% अनुभव करेंगे।
हालांकि, चूंकि स्टेशन मुक्त गिरावट की स्थिति में है (और अंतरिक्ष के निर्वात में भी) वस्तुओं और अंतरिक्ष यात्री आईएसएस पर तैरने में सक्षम हैं। मूल रूप से, चूंकि स्टेशन पर सब कुछ पृथ्वी की ओर समान दर से गिर रहा है, आईएसएस पर सवार लोगों को भारहीन होने की भावना है - भले ही वे अभी भी पृथ्वी की सतह पर लगभग 90% वजन करते हैं।
पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण हमारे ग्रह के लिए भी जिम्मेदार है जिसमें ' एस्केप वेलोसिटी 11.186 किमी/सेकेंड (या 6.951 मील/सेकेंड) का। अनिवार्य रूप से, इसका मतलब है कि एक रॉकेट को पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण से मुक्त होने और अंतरिक्ष तक पहुंचने की उम्मीद करने से पहले इस गति को प्राप्त करने की आवश्यकता है। और अधिकांश रॉकेट लॉन्च के साथ, उनका अधिकांश जोर अकेले इस कार्य के लिए समर्पित है।
पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण और अन्य पिंडों पर गुरुत्वाकर्षण बल के बीच अंतर के कारण - जैसे चंद्रमा (1.62 m/s²; 0.1654)जी) और मंगल (3.711 m/s²; 0.376 g) - वैज्ञानिक अनिश्चित हैं कि उन अंतरिक्ष यात्रियों पर क्या प्रभाव पड़ेगा जो इन निकायों के लिए दीर्घकालिक मिशन पर गए थे।
जबकि अध्ययनों से पता चला है कि माइक्रोग्रैविटी (यानी आईएसएस पर) में लंबी अवधि के मिशनों में a अंतरिक्ष यात्री के स्वास्थ्य पर हानिकारक प्रभाव (हड्डियों के घनत्व में कमी, मांसपेशियों का अध: पतन, अंगों को नुकसान और to . सहित) नज़र ) निम्न-गुरुत्वाकर्षण वातावरण के प्रभावों के संबंध में कोई अध्ययन नहीं किया गया है। लेकिन चंद्रमा पर लौटने के लिए किए गए कई प्रस्तावों को देखते हुए, और नासा के प्रस्तावित ' मंगल की यात्रा ', वह जानकारी आगामी होनी चाहिए!
स्थलीय प्राणियों के रूप में, हम मनुष्य पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण के बल से धन्य और शापित हैं। एक ओर, यह अंतरिक्ष में प्रवेश करना कठिन और महंगा बना देता है। दूसरी ओर, यह हमारे स्वास्थ्य को सुनिश्चित करता है, क्योंकि हमारी प्रजाति अरबों वर्षों के प्रजातियों के विकास का उत्पाद है जो 1 में हुई थी।जीवातावरण।
यदि हम कभी भी वास्तव में अंतरिक्ष-उत्साही और इंटरप्लेनेटरी प्रजाति बनने की उम्मीद करते हैं, तो हम बेहतर तरीके से यह पता लगा सकते हैं कि हम माइक्रोग्रैविटी और लो-ग्रेविटी से कैसे निपटेंगे। अन्यथा, हममें से किसी के भी बहुत लंबे समय तक दुनिया से बाहर होने की संभावना नहीं है!
हमने यूनिवर्स टुडे के लिए अर्थ के बारे में कई लेख लिखे हैं। यहाँ है गुरुत्वाकर्षण कहाँ से आता है? , गुरुत्वाकर्षण की खोज किसने की? , पृथ्वी गोल क्यों है? , सूर्य चंद्रमा को क्यों नहीं चुराता? , क्या हम कृत्रिम गुरुत्वाकर्षण बना सकते हैं? , और 'पॉट्सडैम ग्रेविटी पोटैटो' पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण में बदलाव दिखाता है।
पृथ्वी पर अधिक संसाधन चाहते हैं? यहाँ एक लिंक है नासा का ह्यूमन स्पेसफ्लाइट पेज , और यहाँ है नासा की दृश्यमान पृथ्वी .
हमने सौर मंडल के माध्यम से अपने दौरे के हिस्से के रूप में, पृथ्वी के बारे में खगोल विज्ञान कास्ट का एक एपिसोड भी रिकॉर्ड किया है - एपिसोड 51: पृथ्वी , तथा एपिसोड 318: एस्केप वेलोसिटी .
स्रोत:
