ثابت الجاذبية

ملف:NewtonsLawOfUniversalGravitation.svg

ثابت الجاذبية (بالإنجليزية: gravitational constant ويرمز له G) هو ثابت طبيعي يقاس عمليا ويمكن بواسطته تقدير التجاذب بين الأجسام . وهو من مكونات صيغة قانون نيوتن العام للجاذبية وفي النظرية النسبية لأينشتاين. ويعرف أيضا بتابت الجاذبية العام أو ثابت نيوتن . وقام كافندش منذ نحو 200 سنة بقياس ثابت الجاذبية ، ولا يجب الخلط بين ثابت الجاذبية العام G و عجلة الجاذبية (g) وهذه الأخيرة تعبر عن جاذبية الأرض بصفة خاصة وتتغير من مكان على الأرض إلى مكان ، أما ثابت الجاذبية فهو ثابت طبيعي عام ، أي أنه ثابت بالنسبة للأجسام الصغيرة أو الأجرام السماوية . كما تحتلف وحدتي ذلك الثابتان .

طبقا للقانون العام للجاذبية تتناسب قوة التجاذب F بين جسمين تناسبا طرديا مع كل من كتلتي الجسمين (m₁ و m₂) وعكسيا مع مربع المسافة بينهما r :

$F=G\frac{m_1{m}_2}{r^2}.$

ثابت التناسب في المعادلة هو ثابت الجاذبية G.

تقدير النظام القياسي العالمي CODATA لثابت الجاذبية (عام 2006) :

$$\begin{gathered} G=(6.67428\pm 0.00067)\times 10^{-11} \\ {\text{m}}^3 \\ {\text{kg}}^{-1} \\ {\text{s}}^{-2}. \end{gathered}$$

اهمية ثابت الجاذبية

يعتبر ثابت الجاذبية G إلى جانب سرعة الضوء في الفراغ c و ثابت بلانك h من أهم الثوابت الطبيعية على الإطلاق لأنهم يحددون إلى جانب القوى الأساسية و كتلة الإلكترون و كتلة البروتون و الشحنة الأولية تكوين الكون كله من ذرات و نجوم و مجرات ومن كواكب ومن أرض نشأت عليها الحياة .

تكون الشمس والنجوم

تكونت الشمس من سديم أو سحابة غازية من الهيدروجين (بنسبة 76 %) و الهيليوم (نسبة الهيليوم 23%) في مجرة درب التبانة منذ حوالي خمسة بلايين سنة تحت تأثير قوة الجاذبية . وبانكماش الجرم السماوي المتكون من السحابة بدأت درجة الحرارة المكتسبة من الجاذبية ترتفع وعلى الأخص في باطن الشمس ، واستمر انكماش سحابة الغاز واتخذت الشكل الكري واستمر ارتفاع درجة الحرارة في باطنها إلى أن وصل إلى نحو 10 مليون درجة مئوية وتحت ضغط عالي جدا بدأ تفاعل الاندماج النووي فيها والذي يتحول خلاله الهيدروجين إلى الهيليوم مع انطلاق طاقة بالغة من تلك التفاعلات . وحدث اتزان بين قوى الجذب والانكماش من الخارج إلى الداخل الناتجة عن الجاذبية وبين قوى الضغط من الداخل إلى الخارج الناشئة من ارتفاع درجة حرارة قلب الشمس . ومن بقايا السحابة الغازية والغبار الكوني تكونت الواكب وتكورت بنفس الطريقة تحت تـاثير الجاذبية ويدور كل منها في فلكه حول الشمس مطيعا في ذلك قوانين الجاذبية .ومن تلك الكواكب كوكب الأرض التي تستمد من الشمس حرارتها .

وصلت الشمس الآن نصف عمرها بعد مرور نحو 5 مليار سنة من نشأتها ، وهي منذئذ تستهلك حوالي 4 ملايين طن من الهيدروجين في الثانية مع إصدار طاقة (يكفى معرفة أن تحويل 1 جرام من المادة إلى طاقة يكفي لإنتاج طاقة مكافاة للقنبلة الذرية الملقاة على هيروشيما). وحاليا تعد الشمس في مرحلة النسق الأساسي من حياتها ووصلت إلى نحو نصف العمر المقدر لها نظريا . ويمكن أن تستمر على هذا الحال يندمج فيها الهيدروجين إلى هيليوم و عناصر أخرى حتى يقترب الهيدروجين من النفاذ بعد نحو 5 مليار سنة . بعد نفاذ الهيدروجين من الشمس سينقبض قلبها بفعل الجاذبية وترتفع درجة الحرارة في قلبها وتبدأ تفاعلات الاندماج النووي لغاز الهيليوم لتكوين عناصر أثقل . أما طبقاتها الخارجية الهيدروجينية فسوف ترتفع درجة حرارتها وتنتفخ ، و بانتفاخها تصبح عملاقًا أحمرا ، أي يصل قطرها أفلاك الكواكب القريبة منها ، وستبتلع كل من كوكبي عطارد والزهرة وتصبح الأرض ضمن جوها. وعندما يبدأ الهيليوم في التحول إلى كربون في قلب الشمس سيتغير لون الشمس من الأحمر إلى الأصفر وتدخل مرحلة أخرى من حياتها فاقدة طبقاتها الخارجية من الغاز نتيجة لاستمرار ارتفاع درجة حرارتها و تمددها . وعندما يقترب انتهاء التفاعلات النووية في قلبها وتتغلب قوى الجاذبية على قوى الضغط الداخلية يتقلص القلب و يصبح قزمًا أبيضا.

دوران الكواكب حول الشمس

تدور الكواكب حول الشمس في أفلاك تحت فعل قوة الجاذبية . قبينما يعمل ثابت الجاذبية على جذب الكوكب إلى الشمس تعمل القوة الطاردة المركزية في اتجاه عكسي ويستقر الكوكب في فلكه ، لا يقترب ولا يبتعد عن الشمس . ويحدد ثابت الجاذبية G سرعة دوران الكوكب حول الشمس حيث أن سرعة الكوكب تعتمد على كتلتي الشمس والكوكب ( M;m)) وكذلك على بعد المسافة r بين الكوكب عن الشمس . وقد تعلمنا قانون الجاذبية عندما قام يوهانز كبلر برصد الكواكب وصاغ نظم حركتها في قوانين . ثم تبعه اسحاق نيوتن وصاغ قانون الجاذبية وقوانين القوى بصفة عامة .

وكما تدور الكواكب حول الشمس بتأثير الجاذبية فإن المجموعة الشمسية كلها تدور في فلك حول مركز المجرة ، مجرة درب التبانة أيضا تحت تأثير قوة الجاذبية . كما نجد أن مجرتنا مجرة درب التبانة هي عضو من المجموعة المحلية وهي مجموعة مجرات قريبة منا يبلغ عددها نحو 30 مجرة كبيرة وصغيرة ، أكبرهمالمرأة المسلسلة (مجرة) ، ويرتبطون جميعا بقوى الجاذبية .

be:Гравітацыйная пастаянная be-x-old:Гравітацыйная канстанта bg:Гравитационна константа bn:মহাকর্ষ ধ্রুবক ca:Constant de la gravitació ckb:نەگۆڕی ڕاکێشان cs:Gravitační konstanta da:Den universelle gravitationskonstant de:Gravitationskonstante Gravitational constant]] eo:Gravita konstanto es:Constante de gravitación universal et:Gravitatsioonikonstant eu:Grabitazio unibertsalaren konstantea fa:ثابت گرانش fi:Gravitaatiovakio fr:Constante gravitationnelle gl:Constante da gravitación universal he:קבוע הכבידה hr:Gravitacijska konstanta hu:Gravitációs állandó it:Costante di gravitazione universale ja:万有引力定数 ka:გრავიტაციული მუდმივა kk:Гравитациялық тұрақты ko:중력상수 lt:Gravitacijos konstanta lv:Gravitācijas konstante ml:ഗുരുത്വാകർഷണസ്ഥിരാങ്കം nl:Gravitatieconstante nn:Gravitasjonskonstanten no:Gravitasjonskonstanten pl:Stała grawitacji pt:Constante gravitacional universal ro:Constanta gravitațională ru:Гравитационная постоянная simple:Gravitational constant sl:Gravitacijska konstanta sr:Гравитациона константа sv:Gravitationskonstanten tr:Yerçekimi sabiti uk:Гравітаційна стала vi:Hằng số hấp dẫn zh:万有引力常数