شتاب گرانشی زمین

نیروی گرانش در سطح اجسام بزرگ سماوی (ستارگان و سیارات و… ) همه اجسام را به طرف مرکز جذب می کند و این باعث ایجاد شتابی به این اجسام می شود که تقریبا در تمام نقاط و ارتفاع نزدیک به سطح جسم عظیم مرکزی به یک اندازه می باشد . این شتاب را در اصطلاح نجومی شتاب گرانش سطحی می نامند.
در مقاله “ گرانش سطحی “در مورد گرانش سطحی به اندازه کافی توضیح دادیم در این مقاله در مورد شتاب گرانشی زمین و علت اختلاف آن در نقاط مختلف زمین توضیح می دهیم.قبل از آن توضیحی کوتاهی در مورد مقاله های قبلی که در مورد گرانش در فصل گرانش منتشر کردیم داده و مقاله اصلی را از فصل دوم شروع می کنیم .در انتها هم دربخش پایانی مطالب بخش های مختلف را به صورت خیلی خلاصه می آوریم. کسانی که به هر دلیل حوصله خواندن تمام مقاله را ندارند می توانند فقط بخش پایانی را مطالعه کنند.

۱- توضیحی کوتاه در باره گرانش

گرانش یکی از مهمترین نیروهای جهان می باشد. که بدون نیروی گرانش نه تنها ستارگان و سیارات و… شکل نمی گرفتند بلکه اتم هائی که امروزه در بدن ما و…اطراف ما وجود دارند نیز ششکل نمی گرفتند. با وجودی که تمام مطالب در باره نیروی گرانش بسیار وسیع و کارشناسانه و فنی بوده و امکان جمع آوری همه مطالب موجود نمی باشد ما در فصل گرانش تا جائی که امکان داشت مطالب مختلف را به صورت ساده و خلاصه جمع آوری کردیم و ابتدا از تاریخ گرانش شروع کردیم .خوانندگان گرامی می توانند برای مطالعه مقاله های منتشر شده روی لینک مقاله ها (نوشته های آبی) کلیک کنید .

۱) تاریخچه نجوم و مکانیک کلاسیک

گرانش (که در نیروی جاذبه زمین خود را نشان می دهد) و همچنین اسرار آسمان و ستارگان از مهمترین و اسرار آمیز ترین موضوعاتی بوده و هست که همیشه مورد بحث فلاسفه و دانشمندان قرار داشته است . از این رو ما این فصل را با تاریخ گرانش شروع کردیم . در این مقاله به بحث در مورد تاریخچه نجوم و گرانش پرداختیم . برای مطالعه تاریخ گرانش به مقاله “ تاریخچه گرانش قبل از نیوتن “ مراجعه کنید .

۲) زندگینامه نیوتن

نیوتن بنیانگزار  مکانیک کلاسیک بود و نقش بسیار موثری در پیشبرد فیزیک و کلاسیک داشت از این رو یک مقاله را با نام زندگینامه نیوتن” اختصاص داده که در آن به همه ابعاد زندگی نیوتن پرداختیم . مطالعه این مقاله را به همه دانش دوستان توصیه می کنیم .

۳) نیوتن و گرانش

در مقاله “نیوتن و گرانش“داستان کشف و فرمول بندی نیروی گرانش جهانی را توسط نیوتن شرح می دهیم.  از داستان اقتادن سیب شروع کرده تا مقایسه نیروی جاذبه زمین در مدار ماه و…و همچنین داستان چرخش سطل های آب و…که منجر به کشف گرانش شد.

۴) قانون جاذبه عمومی نیوتن

در مقاله “قانون جاذبه عمومی نیوتن“ ابتدا فرمول قانون گرانش جهانی را شرح داده و بسیاری از پدیده های مربوط به آن را توضیح داده و بعد از محاسبه ثابت گرانش جرم زمین و خورشید را محاسبه می کنیم . 

۵) مکانیک مداری و قوانین کپلر

کپلر یکی از بزرگترین دانشمندان و ستارشناسان بود و نقش بسیار موثری در پیشبرد علم فیزیک و مکانیک و نجوم داشت.در مقاله “مکانیک مداری و قوانین کپلر”ضمن توضیح بسیاری از مسائل در رابطه با مکانیک مداری قوانین سه گانه کپلر را هم آورده و توضیح کاملی در مورد آنها می دهیم .

۶) گرانش و انرژی

درمقاله“ گرانش و انرژی “حرکت سیاره هاو…راباتوجه به قوانین وفرمول های انرژی موردبررسی قرارداده و درمقاله “کمک گرانشی“ با روش زیرکانه ای برای فرستادن سفینه ها و فضاپیماها به اعماق فضا آشنا می شویم .

۷) نیروی های کِشندی

 نیروی کِشندی یک اثر ثانویه از نیروی جاذبه و باعث به وجود آمدن پدیده های مختلفی از جمله :جزر و مد و قفل کشندی و… می شود در مقاله “نیروهای کشندی “ در این رابطه توضیح می دهیم . همچنین در مقاله “ انهدام و ممانعت “ به پدیده های دیگری در ارتباط با نیروهای کشندی می پردازیم .

۸) گرانش سطحی

در مقاله “ گرانش سطحی “ موضوع مورد بحث نیروی جاذبه و شتابی است که به اجسام ریز وخرد در سطح سیارات و اقمار و…اجسام عظیم سماوی واردمی شود.ما این شتاب رابه نام شتاب جاذبه شناخته وبا gنشان میدهیم. مقدار این شتاب در اطراف زمین حدود ۹٫۸ m/s2 می باشد.ولی در سیارت دیگر متفاوت است .

۹) سرعت فرار

 تعریف سرعت فرار درفیزیک و ستاره‌شناسی به این صورت است : «سرعت فرار به حداقل سرعتی گفته می‌شود که یک جسم باید داشته باشد تا بتواند از چنگ نیروی گرانش جسم دیگر بگریزد. » در مقاله “ سرعت فرار “ در مورد سرعت فرار و ابعاد محتلف آن و پدیده های در ارتباط با آن توضیح می دهیم.

۱۰) صعود

فرار ازجاذبه زمین و رفتن به آسمان و دستیابی به کرات آسمانی یکی از آرزوهای بشر نخستین و انسان متمدن بوده و هست. شاید به نظر برسد که در دوران مدرن خروج از زمین و جاذبه زمین کاری سهل و ساده می باشد.در مقاله “صعود “نشان می دهیم که فرار ازجاذبه زمین سخت ترازچیزی می باشد که فکر میکنیم.

۱۱) فرود

در مقاله “ فرود “ در مورد روش های فرود یک فضاپیما به جو زمین توضیح می دهیم . و نشان می دهیم اگر جسمی بدون تمهیدات ایمنی از فضا وارد جو شود سوخته و نابود می شود .

۱۲) نقاط لاگرانژی

دو جسم بسیار بزرگ را که جاذبه قابل ملاحظه ای داشته باشند( اجسام عظیم)را در نظر گرفته و یک جسم بسیارکوچک (ذره) را هم در نظر می گیریم نقاطی وجود دارد که اگر ذره را در آن نقاط قرار دهیم برآیند نیروی جاذبه ای که از طرف دو جسم بر ذره وارد می شود برابر بوده و موقعیت ذره نسبت به دو جسم عظیم در چرخش آنها حول مرکز جرمشان تغییری نمی کند ما این نقاط را نقاط لاگرانژی نام می گذاریم . نقاط لاگرانژی خواص شگفت انگیز و کاربردهای فراوانی دارند در مقاله “ نقاط لاگرانژی “ به این مسئله می پردازیم .

۲- زمین

مکانی که در آن زندگی می کنیم سیاره زمین نام و مکان زندگی ما است و تا آنجائی که می دانیم تنها جائی در کل کیهان می باشد که زندگی در آن جریان دارد.(زیست فرا زمینی هر چند احتمال وقوع آن بسیار زیاد می باشد ولی تاکنون اثبات نشده است یعنی هیچ سند و مدرک و نمونه ای برای آن پیدا نشده است)در این بخش توضیح بسیار کوتاه و کلی در مورد سیاره زمین داده و بعدبه موضوع اصلی می پردازیم .در مقاله “ زمین“ به طور کامل به این موضوع خواهیم پرداخت .

۱) مشخصات کلی زمین

زمین سومین سیاره سامانه خورشیدی می باشد که همراه با هقت سیاره دیگر به دور خورشید می چرخد. و در بین سیارت سنگی(سیارات سنگی سیاراتی هستند که ساختاری سخت و صخره مانند داشته و روی آن را پوسته ای سخت و سنگی تشکیل داده است) زمین بزرگترین ٖآنها می باشد همچنین زمین دربین هشت یاره بیشترین چگالی را دارد تعدادی از مشخصات زمین در جدول شماره یک فهرست شده است.

جدول شماره یک – بعضی از مهمترین مشخصات زمین

 نکته۱ : یک شبانه روز نجومی مدت زمان یک دور گردش کامل زمین به دور خودش می باشد که مدت آن دقیقا  ۲۳ساعت و۵۶دقیقه و۴ثانیه میباشددرحالی که شبانه روزخورشیدی مدت زمانی دوعبور پیاپی خورشید ازنصف النهار محل می باشد که مدت زمان متوسط آن دقیقا ۲۴ساعت است.(برای مطالعه در مورد علت اختلاف شبانه روز خورشیدی از نجومی به مقاله “روز نجومی و روز خورشیدی “ مراجعه کنید. )
نکته۲ :دو نوع سال داریم سال نجومی و سال اعتدالی ، سال نجومی دقیقا مدت زمان یک بار گردش زمین به دورخورشید بوده ولی سال اعتدالی مدت زمان دو عبور متوالی مرکز خورشید ازنقطه اعتدال بهاری میباشد. سال نجومی۲۰دقیقه بلندتر ازسال اعتدالی می باشد که علت آن حرکت تقدیمی زمین می باشد. (برای مطالعه درموردعلت اختلاف سال اعتدالی از سال نجومی به مقاله “حرکت تقدیمی و آثار آن “ مراجعه کنید.)

۲) شتاب گرانش سطحی و سرعت فرار

شتاب گرانش سطحی شتابی است که به همه اجسامی که در سطح (و یا نقاط نزدیک به سطح) اجسام عظیم (ستارگان و سیارات و… ) قرار دارند تقریبا به یک اندازه  وارد می شود و با “g” نشان می دهند . این شتاب به جرم و خصوصیات اجسام بستگی نداشته و فقط به جرم و فاصله از مرکز جسم عظیم(ستاره ، سیاره و… )بستگی دارد هرچه جرم جسم عظیم بیشتر و فاصله کمتر باشد این شتاب بیشتر است .
سرعت گریز یا“سرعت فرار“(Escape Velocity) درفیزیک و ستاره‌شناسی: « به حداقل سرعتی گفته می‌شود که یک جسم باید داشته باشد تا بتواند از چنگ نیروی گرانش جسم دیگر بگریزد. »

۳- شتاب گرانشی زمین

نیروی گرانش زمین همه اجسام را با شتاب “g” به سمت مرکز زمین جذب می کند این را همه می دانیم . ولی نکته مهمی که در اینجا وجود دارد این است که مقدار g در نقاط مختلف زمین با همدیگر نفاوت دارد که هرچند این تفاوت ها اندک است ولی مطالعه این تفاوت ها فوائد بسیاری دارد و واقعیت های بسیاری در مورد شکل و ساختار زمین برای ما مشخص می کند از این رو در بخش های مختلف این مقاله در مورد علت این پدیده  توضیح می دهیم در واقع این مقاله اختلاف مقدار g و علت آن را در نقاط مختلف زمین بررسی می کند . در مقاله “گرانی سنجی “ روش های اندازه گیری دقیق g را شرح می دهیم .. 

۱) شتاب گرانش سطحی زمین چقدر است ؟

مقدار “g”در سطح دریا و درعرض جغرافیائی ۴۵درجه ۹٫۸۰۶۶۵ m/s2 می باشد در کتاب های درسی و در حل مسائل متعارف مقدار آن را ۹/۸درنظر میگیرند و حتی در بعضی از مسائل هم مقدار آن را ۱۰هم در نظر می گیرند . ولی در بسیاری از مسائل که نیاز به دقت بالاتری باشد (درحد میلونیم و یا حتی میلیاردیم اعشار ) مقدار g باید بدقت و توسط دستگاه های پیچیده اندازه گرفته شود .

۲) علت تفاوت g در نقاط مختلف زمین

اگر کره زمین یک کره کامل و صیقلی و همگن (منظور از همگن بودن یک جسم این است که چگالی آن در همه جای جسم یکسان باشد) بود و همچنین حرکت وضعی نداشت یعنی به دور محور خود نمی چرخید. در آن صورت مقدار g زمین در همه جای زمین یکسان بود ولی می دانیم که چنین نیست زمین کره ای کامل نبوده و شعاع استوائی آن بیش از۲۱کیلومتر ازشعاع قطبی آن بیشتر می باشد(جدول شماره یک ) همچنین حرکت وضعی زمین موجب ایجاد یک نیروی گریز از مرکز شده که در استوای زمین حداکثر و در قطب های زمین به حداقل می رسد . پستی و بلندی ها و ارتفاع از سطح دریا هم نقش بسیار مهمی در مقدار g داشته و دارد. همچنین جنس پوسته زمین در مناطق مختلف با هم تفاوت فاحشی دارد اجسام بسیار بزرگ موجود در روی زمین (رشته کوه ها و کوه های عظیم الجثه و…حتی آسمان خراش ها و سازه های بزرگ ) هم بر روی مقدار g و هم جهت آن تاثیر قابل توجهی دارند که در ادامه به آن خواهیم پرداخت . بنابراین مقدار g در مناطق مختلف زمین بین ۹/۷۸۰ ( خط استوا ) و۹/۸۳۲(درمرکز قطب شمال و جنوب)در تعغیر است که مقدارg عرض جغرافیائی ۴۵درجه ودر کناردریا ۹/۸۰۶ میباشد که به صورت ساده شده همان ۹/۸را در نظر می گیرند .

شکل شماره ۱ – نمائی از اسلو پایتخت نروژ

شکل شماره ۲ – درقله کوه اوآسکاران در پرو

نکته ۱: این مقادیر فقط بر اساس عرض جغرافیائی و در کنار دریا محاسبه شده است و اثر ارتفاع در آن ندیده گرفته شده است با این حساب کمترین مقداردرقله کوه اوآسکاران(بلندترین نقطه کشور پرو با ارتفاع ۶۷۶۷متر) ۹/۷۶۴اندازه گیری شده است .
نکته ۲ : در مناطق شهری و مسکونی بیشترین مقدار در درشهر اسلو (پایتخت نروژ )۹/۸۲۵ می باشد
نکته ۳ : اگر چه حداکثر اختلاف g در نقاط مختلف زمین حدود ۷/ درصد می باشد ولی همین اختلاف در محاسبات دقیق تاثیر مهمی دارد . که در بخش های بعدی در باره آن توضیح می دهیم .

۳) محاسبه مقدار g با استفاده از قانون گرانش جهانی

ابتدا فرض می کنیم که زمین کره ای صاف و همگن بوده و ازتاثیر گردش زمین هم چشم پوشی می کنیم و با توجه به قانون گرانش جهانی مقدار g را بدست می آوریم .

که دراین فرمول مقادیر ثابت به این صورت می باشد:
G=6.67*10-11  ثابت گرانش  
M=5.9736*1024 جرم زمین برحسب کیلوگرم
R=6.371*106 شعاع زمین برحسب متر

۴) رابطه g با ارتقاع

با افزایش ارتفاع فاصله از مرکز زمین بیشتر شده و به همین دلیل مقدار g هم کاهش می یابد . البته ارتفاع از سطح دریا در نزدیکی سطح زمین و نقاط متصل به زمین تفاوت زیادی در مقدار g ایجاد نمی کند ولی اگر به اندازه کافی از زمین دور شویم و در فضای بین سیاره ای حرکت کنیم به جائی می رسیم که مقدار گرانش زمین تقریبا به صفر رسیده و مقدار g زمین هم صفر می شود . دربخش چهارم (۴ـ رابطه g و ارتفاع)در مورد این موضوع توضیح کافی خواهیم داد.

۵) رابطه g با عمق

اگر در روی زمین یک چاه طویل حفرکرده و درون چاه حرکت کرده تا به مرکز زمین برسیم چون به مرکز زمین نزدیکتر می شویم باید مقدار g افزایش پیدا کند ولی طبق قضیه پوسته مقداری ازجرم زمین که در بالای سر ما قرار می گیرد در محاسبه به حساب نمی آید پس نمی توان از فرمول ساده رابطه جرم کل زمین و شعاع زمین استفاده کرد.و باید از فرمول فاصله و چگالی استفاده کرد. در بخش پنجم (۵-رابطه g و عمق) در مورد این موضوع توضیح کافی خواهیم داد .

۶) رابطه g با عرض جغرافیائی

اگر از استوا به سمت قطب های شمال و جنوب حرکت کنیم مقدار g افزایش می یابد بنابراین حداقل مقدار g در خط استوا و حداکثر آن در قطب های شمال و جنوب می باشد . یکی از عوامل این پدیده حرکت چرخشی زمین و عامل دیگر تفاوت قطر زمین در استوا و قطب ها می باشد . نظر به اهمیت این موضوع در بخش ششم (۶- رابطه g با عرض جغرافیائی ) در مورد این موضوع توضیح کافی خواهیم داد .

۷) رابطه g با شکل و ساختار زمین شناسی منطقه

در روی زمین اجسام عظیم و بزرگی وجود دارد (رشته کوه ها، کوه های عظیم الجثه و… حتی ساختمان ها و   سازه های بزرگ) که اگر چه جزئی از کره زمین به حساب می آیند ولی طبق قانون گرانش جهانی هر کدام از آنها نیروی گرانش جداگانه ای دارند که مقدار این نیرو به جرم و جهت قرار گیری این اجسام بستگی دارد . گرانش این اجسام بر روی مقداروحتی جهت gتاثیر می گذارد همچنین چگالی لایه های زیرین زمین هم بر روی مقدار g تاثیر دارد . در بخش نهم در مورد این موضوع توضیح کافی خواهیم داد .

 

۴ـ رابطه g و ارتفاع

یکی از ساده ترین و بدیهی ترین دلائل تغییرات شتاب گرانشی تغییرات شتاب بر حسب ارتفاع می باشد که در سطح زمین بیشترین مقدار و هر چه از سطح زمین دور شویم مقدار آن کمتر می شود به همین دلیل مقدار استاندارد شتاب گرانش را در سطح دریا در نظر می گیرند . در این بخش در مورد تغییرات شتاب گرانشی بر حسب ارتفاع توضیح می دهیم .

۱) تغییرات g بر حسب ارتفاع

زمین کره ای صاف و هموار نیست در روی زمین برجستگی ها (کوه ها و ارتفاعات )و فرو رفتگی های مختلفی وجود دارد .(با وجود این زمین ازبسیاری از کره های ساخته شده توسط بشر هموارتر است) مقدار شتاب جاذبه “g” ارتباط مستقیمی با فاصله جسم از مرکز زمین دارد . هرچه از مرکز زمین دورتر شویم مقدار g بیشتر میشود. بنابراین مقدار g درسطح دریا بیشترین مقدار و در بالای کوه های بلند کمترین مقدار میباشد .
نکته : البته این در شرایطی است که زمین را کره کامل و بدون چرخش (حرکت وضعی) در نظربگیریم  و در این صورت از اثرات عرض جغرافیائی در مقدار g چشم پوشی کنیم .

۲) فرمول محاسبه g بر حسب ارتفاع

برای بدست آوردن فرمول g بر حسب ارتفاع از سطح دریا ابتدا با توجه به قانون جاذبه عمومی مقدار g را در سطح دریا بدست می آوریم. (در بخش قبلی “۳- شتاب گرانشی زمین” فرمول آن را بدست آوردیم .)
در این فرمول g0 مقدار g در سطح دریا و gh مقدار g در ارتفاع h می باشد. در اینجا روش بدست آوردن فرمول مقدار g بر حسب ارتفاع را شرح می دهیم .

ابتدا اطلاعات اولیه را می نویسیم .

حال قانون جاذبه عمومی نیوتن را برای ارتفاع هم سطح دریا و ارتفاع h را نوشته و بر هم تقسیم میکنیم . تا فرمول نهائی بدست بیاید . 

نکته : مقدار g0 را باید در همان عرض جغرافیائی تعیین کنیم که مقدار gh  را می خواهیم محاسبه کنیم .

۳) جدول مقدار gh در ارتفاعات مختلف در اطراف زمین 

در جدول های شماره ۲  مقدارgh  را در نقاط نزدیک و متصل به زمین (منظور از نقاط متصل به زمین همه مکان هائی است که به سطح زمین متصل هستند مانند کوه و ارتفاعات و ساختمان ها و… ) و در جدول شماره ۳ مقدار gh را در نقاط دور از سطح زمین  بدست آوردیم به تفاوت ها دقت کنید. 

جدول شماره ۲ – مقدار g در نقاط نزدیک به زمین

نکته : جدول شماره ۲ از روی فرمول رابطه بین g و ارتفاع بدست آمده مکان های ذکر شده ( که سعی شده مکان های ایران انتخاب شود) اگر چه در عرض های جغرافیائی مختلف قرار دارند ولی برای سادگی کار مقدار g0 را در کنار دریا و عرض جغرافیائی ۴۵ درجه در نظر گرفتیم .

جدول شماره ۳ -مقدار g در نقاط دور از زمین تا ۱/۵ میلون کیلومتری زمین

۵ ـ رابطه g و عمق

با فرو رفتن به اعماق زمین در واقع به مرکز زمین نزدیک می شویم بنابر این انتظار داریم مقدار شتاب جاذبه g افزایش یابد ولی طبق قضیه پوسته در واقع باید کم شود با این حال مقدار g به نحو مرموز و عجیبی  ابتدا افزایش و بعد کاهش پیدا کرده تا به صفر برسد . در واقع تغییر مقدار g به صورت ساده و خطی نبوده و پیچیده تر ازچیزی است که ظاهرا انتظار داریم. در این بخش رابطه g با عمق را بررسی  کرده و علت این پدیده مرموز را بررسی می کنیم ولی قبل از آن توضیح کوتاهی در مورد قضیه پوسته می دهیم . 

۱)قضیه پوسته دو

قضیه پوسته دو به این صورت بیان می شود :«نیروی وارد شده از طرف یک پوسته کروی به جسمی که در داخل پوسته قرار گرفته باشد صفر است یعنی هیچ نیروی گرانشی به جرم داخل پوسته وارد نمی شود. »
بنابراین اگر در دورن زمین چاهی حفر کرده و شخصی ته جاه باشدتنها آن بخش از کره زمین که زیر پای شخص می باشد بر او نیروی گرانش وارد می کند . و قسمتی که بالای سر او باشد نیروی گرانشی وارد نمی کند . ( شکل شماره ۳ )
برای اطلاعات بیشتر به مقاله “قانون جاذبه عمومی نیوتن“ مراجعه کنید .

شکل شماره ۳ – قضیه پوسته دو

۲) محاسبه رابطه g با عمق

اگر در روی زمین یک چاه حفر کرده و به داخل چاه برویم در عمق زمین فرو می رویم و در واقع به مرکز زمین نزدیک می شویم و باید مقدار g افزایش یابد ولی طبق قضیه پوسته جرمی که گرانش تولید می کند تنها جرمی از زمین می باشد که زیر پای ناظر می باشد و جرم بالای سر ناظر نقشی در تولید گرانش و در نتیجه شتاب جاذبه ندارد.

بنابر این همه جرم زمین برای محاسبه مقدار g به حساب نمی آید و نمی توانیم ازجرم زمین برای محاسبه فرمول رابطه بین g و شعاع زمین استفاده کنیم و باید از رابطه جدیدی استفاده کرده که جرم کل زمین نقشی در آن نداشته باشد . از این رو از به جای جرم زمین از چگالی زمین در این رابطه استفاده می کنیم . رابطه ای که برای محاسبه عمق استفاده می شود به این صورت می باشد .
نکته : اثبات این فرمول را در مقاله “ گرانش سطحی “ می توانید مطالعه کنید .

۳) جدول محاسبه رابطه g با عمق

با توجه به فرمول رابطه g با عمق باید انتظار داشته باشیم که با فرو رفتن در اعماق زمین از مقدار g کاسته شده و مقدار g در نهایت در مرکز زمین به صفر برسد.در واقع مقدار g در مرکز زمین صفر هم می شود .جدول شماره ۴ مقدار g را یک بار با استفاده از رابطه عمق و g بدست آورده و در جدول قرار دادیم (ستون های صورتی) و بار دیگر مقدار g از مقادیر واقعی دریافت کرده و درجدول قرار دادیم (ستون های سبز). دیده می شود که بین مقادیر دو ستون (ستون های سبز با صورتی مجاورش) تفاوت فاحشی وجود دارد و هیچگونه همخوانی ندارد. در قسمت بعد دلیل این موضوع را بررسی می کنیم .

جدول شماره ۴ – رابطه بین مقدار g با عمق به دو روش محاسبه شده و  اندازه گیری شده         

نکته : مقدار دقبق g از عمق ۴۰۰۰ کیلومتر به پائین نامعلوم می باشد ولی از این عمق به بعد کاهش یافته تا در مرکز زمین به صفر برسد . 

۴) چرا رابطه بین g و عمق از فرمول ارائه شده پیروی نمی کند؟

 همانطور که دیدید فرمول ارائه شده با واقعیت جور در نمی آید . مشکل کجاست آیا فرمول اشتباه می باشد؟
در صورتی که زمین کره ای همگن و یکنواخت بود و چگالی آن در همه جای زمین یکسان بود تغییر مقدار g با عمق کاملا از فرمول تبعیت کرده و تمام مقادیر ستون های سبز و صورتی( جدول شماره ۴ ) با هم یکسان می شدند ولی مشکل در اینجاست که ما مقدار چگالی زمین را در همه نقاط آن یکسان در نظر گرفتیم در حالی که چنین نیست چگالی ازائه شده برای زمین (۵٫۵۱۵ g/cm3) چگالی کل زمین می باشد و وقتی به داخل لایه های زمین حرکت می کنیم با افزایش شدید چگالی مواجه میشویم و افزایش چگالی نه تنها کاهش g ناشی از حرکت به داخل زمین را جبران می کند بلکه باعث افزایش مقدار g هم می شود .
بنابر این بیشترین مقدار g نه در سطح زمین که در عمق۲۹۰۰کیلومتری می باشدکه به ۱۰٫۳۷ m/S2 میرسد. از این عمق به پائین مقدار g شروع به کاهش کرده تا در مرکز زمین به صفر می رسد. با این وچود چون عمق ۲۹۰۰کیلومتری نقطه ای غیر قابل دسترس برای بشر می باشد.باز هم بیشترین مقدار g درسطح زمین است.
نکته : عمیق ترین چاه در سال ۱۹۹۲در اطراف شهر زاپولیارنی روسیه حفر شد که عمق آن به ۲۶۲ر۱۲ متر رسید که به نام چاه کولا نامیده شد ولی هم اکنون عمیق ترین چاه توسط شرکت نفت و گاز اکسون به نام “زد ۴۴چیاوو “ می باشد که ۳۷۶ر۱۲مترعمق دارد این چاه ها مانندخراش کوچکی بر روی پوسته زمین می باشند.

شکل شماره ۴ – دهانه بسته شده چاه کولا

شکل شماره ۵ – دهانه باز چاه کولا

شکل شماره ۶ – سکوی حفاری چاه زد ۴۴ چیاوو

۶- چرا زمین کره کامل نیست؟

زمین کره ای کامل نیست قطر استوائی زمین۴۲کیلومتر از قطر قطبی زمین (قطری که از دو قطب شمال و جنوب می گذرد) بیشتر است.در این بخش به صورت خیلی مخصر توضیح می دهیم که چرا قطر استوائی و قطبی زمین با هم اختلاف دارد برای این که به علت آن پی ببریم باید توضیح مختصری در باره خلقت زمین داده و بعدحرکت وضعی زمین را شرح یدهیم .درباره خلفت زمین در مقاله“زمین“ و همینطور “ سیارت “ از فصل منظومه شمسی به صورت کامل تری توضیح میدهیم

۱) زمین چگونه بوجود آمد؟

طبق فرضیه های پذیرفته شده زمین و سیارات از حلقه های گاز و غبار در اطراف خورشید بوجود آمدند. ذرات غبار بهم پیوسته و سنگ های کوچکی تشکیل دادند . سنگ های کوچک به هم برخورد کرده و سنگ های بزرگتر را شکل داده و سرانجام بزرگترین سنگ ها هم بهم پیوستند و سیاره ای مانند زمین بوجود آمد .

 

شکل شماره ۷ – حلقه های گاز و غبار که سیارات را شکل دادند

شکل شماره ۸ – زمین در مراحل اولیه پیدایش

۲) علت حرکت وضعی و انتقالی زمین چیست ؟

حلقه های گاز و غبار که در اطراف خورشید جوان حلقه زده بودند دارای حرکت چرخشی (چرخش به دورخود) و حرکت انتقالی (گردش به دور خورشید) بودند درموقع پیدایش سیارات “تکانه زاویه ای،حلقه گازی اولیه”  که سیارات را شکل دادند به سیارات (ازجمله زمین) منتقل شده و بدین گونه زمین و سیارات دارای حرکت وضعی و همینطور انتقالی شدند . 
نکته : طبق قانون بقای اندازه حرکت زاویه ای تکانه ثابت است و تغییری نمی کند بنابر این تکانه زاویه ای حلقه های اولیه تماما به سیارات منتقل شدند(در مورد تکانه و اندازه حرکت به مقاله “ تکانه “ مراجعه کنید)

۳) چرا زمین کره کامل نیست ؟

در موقع تشکیل زمین بخاطر برخوردهای شدید که انرژی زیادی آزاد می کند زمین جوان بشدت داغ و مذاب بود همچنین سرعت چرخش زمین بسیار بیش از امروز بود در ابتدای پیدایش زمین طول شبانه روز حتی به شش ساعت هم می رسید. (بعدا بخاطر نیروهای کشندی ماه کمتر شد تا امروزه که به حدود ۲۴ساعت رسید) این دوران سریع نیروی گریز از مرکزی ایجاد می کرد که باعث شد زمین داغ و مذاب در اطراف استوا پهن ترشده و قطر استوائی زمین بیشتر از قطرقطبی بشود . و شکل زمین به جای کره کامل اندکی بیضی گون شود . ( شکل شماره ۹ )

شکل شماره ۹ – تفاوت قطر استوائی و قطبی زمین
نکته : سرعت چرخش بالای زمین ( شبانه روز ۶ ساعته ) در ابتدای خلقت (۴/۵ میلیارد سال پیش)بخاطر برخورد یک سیاره به نام تیا بود که منجر به تولد ماه شد و بعد بخاطر نیروهای کشندی ماه سرعت چرخش زمین کند و کند تر شد نا امروزه که به حدود ۲۴ساعت رسیده است.(در مورد تولد ماه به مقاله “ خلقت ماه “ مراجعه کنید )

۷- اثر حرکت وضعی زمین بر جاذبه زمین

حرکت وضعی زمین که در مدت یک شبانه روز نجومی(۲۳ ساعت و ۵۶ دقیقه و ۴ ثانیه)یک دور به دور محور خود می چرخد تاثیرات مختلفی بر روی زمین و حیات زمینی می گذارد که درجای خود مورد بحث و بررسی قرار می گیرد . موضوعی که در این بخش در مورد آن توضیح می دهیم نیروی گریز از مرکز و شتاب حاصله از آن میباشد که بر اثر این حرکت وضعی ایجاد شده و مقدار شتاب گرانشی زمین را تحت تاثیر قرار می دهد .

۱) اثر حرکت وضعی در شتاب گرانشی زمین در خط استوا  

نیروی جاذبه زمین همه اشیا را به سمت خودش می کشد. ازطرف دیگر هر نقطه در روی زمین در مدت یک شبانه روز نجومی (۲۳ساعت و۵۶دقیقه) یک بار به دور خوش می چرخد این چرخش یک نیروی گریز از مرکزی ایجاد می کند که با نیروی گرانش مقابله می کنددر واقع هر نقطه در روی خط استوا با سرعت خطی حدود ۱۶۷۰کیلومتردرساعت و یا ۴۶۳متردرثانیه حرکت می کند که این نیروی گریز از مرکزی بوجود می آوردکه جهت آن خلاف نیروی جاذبه می باشد و از وزن اشیاء کم می کند. در واقع اگر شتاب حاصل از این نیرو (شتاب جانب مرکز) را حساب کنیم (نحوه محاسبه و فرمول شتاب جانب مرکز را در مقاله “ سینماتیک “  بخش چهارم می توانید مطالعه کنید) به همین اندازه باید از مقدار g درخط استوا کم کنیم .

شکل شماره ۱۰ – نحوه محاسبه شتاب مرکز گرا در خط استوا

۲) محاسبه تاثیر نیروی گریز از مرکز حاصل از دوران زمین روی مقدار g در خط استوا

برای محاسبه تاثیر نیروی گریز از مرکز ابتدا نیروی گریز از مرکز را حساب می کنیم . ( شکل شماره ۱۰)
۲-۱) اطلاعات اولیه و ثابت ها : اطلاعات اولیه و مقادیر ثابتی که نیاز داریم از این قرار است .

   

۲-۲) محاسبه شتاب گریز از مرکز (شتاب جانب مرکز) : برای محاسبه شتاب جانب مرکز باید در نظر بگیریم که هر نقطه در روی خط استوا در مدت یک شبانه روز نجومی مسیری به اندازه طول خط استوا می پیماید.بنابراین با توجه به فرمول شتاب جانب مرکز(نحوه محاسبه این شتاب را در مقاله “سینماتیک“ مطالعه کنید)می توانیم بنویسیم :

و در نتیجه داریم :

۲-۳) محاسبه مقدار g بعد از کاهش شتاب جانب مرکز: برای محاسبه مقدار واقعی g درخط استوا باید مقدار بدست آمده g را که از قانون جاذبه عمومی نیوتن(برای مطالعه قانون جاذبه عمومی نیوتن به مقاله “قانون جاذبه عمومی نیوتن“ مراجعه کنید)بدست آوردیم ازشتاب جانب مرکز ناشی از حرکت وضعی زمین کم کنیم بنابر این داریم .

و در نتیجه داریم :

در واقع این همان نیروئی است که وزن یک ماهواره را خنثی کرده و مانع از سقوط ماهواره می شود.حداقل دوره تناوب ماهواره ای که دقیقا همسطح زمین به دور زمین می چرخد حدود ۸۴ (یک ساعت و ۲۴دقیقه) می باشد با این حساب اگر شبانه روز زمین ۸۴ دقیقه بود اشیا واقع در خط استوا دقیقا بدون وزن می شدند و اگر شبانه روز از این مقدار کمتر بود اشیا واقع در استوا همه به طرف عرض های جغرافیائی بالاتر رانده شده و یا به فضا پرتاب می شدند .
نکته : مقدار g در خط استوا  m/S2 9.78 می باشد که با مقدار m/S2 9.766 کمی متفاوت می باشد علت آن ها این است که زمین کره ای همگن و کاملا کروی نیست و توضیع جرم در استوا و عرض های میانه با هم تفاوت دارد .

۳) اثر حرکت وضعی در شتاب گرانشی زمین در عرض های جغرافیائی میانه

در عرض های جغرافیای بین خط استوا و قطب های زمین هم بر اثر حرکت وضعی زمین نیروی گریز از مرکزی ایجاد می شود که با جاذبه زمین مقابله کرده و از شتاب جاذبه (مقدار g ) کم می کند ولی نکته بسیار مهم این است که راستای این شتاب درجهت g نبوده و تنها مولفه ای از این شتاب با g مقابله می کند که در راستای شعاع زمین باشد.(شکل های۱۱و ۱۲) مقدار این شتاب هرچه به طرف قطب های زمین بزویم کم و کمتر شده تا در قطب های زمین به صفر برسد .

شکل شماره ۱۱ – نحوه محاسبه شتاب مرکز گرا در عرض های جغرافیائی میانه

۴) محاسبه مقدار g در عرض های میانه با فرض همگن بودن و کروی بودن کامل زمین

در صورتی که فرض کنیم زمین کره کامل بوده و شعاع قطبی و استوائی زمین یکسان می باشد می توانیم برای محاسبه شتاب جانب مرکز و محاسبه g در عرض های میانه به این طریق عمل کنیم .
۴-۱) اطلاعات اولیه و محاسبه شعاع عرض جغرافیائی محل : با توجه به شکل شماره ۱۱ داریم ( به شکل دقت کنید )

۴-۲) محاسبه شتاب گریز از مرکز : با توجه به شکل های شماره۱۱ و ۱۲ همچنین فرمول شعاع مدار جغرافیائی و فرمول محاسبه شتاب جانب مرکز ( قسمت ۲ ) می توانیم شتاب گریز از مرکز را بر حسب عرض جغرافیائی محل بدست بیاوریم .

در نهایت نتیجه می گیریم :

۴-۳) محاسبه مقدار g : برای محاسبه مقدار واقعی g در عرض محل باید شتاب نیروی گریز از مرکز را به دو مؤلفه یکی در جهت شعاع زمین و دیگری عمود بر راستای شعاع زمین تجزیه می کنیم تنها مولفه ای که در جهت و راستای شعاع زمین باشد در مقدارنهائی g موثر است بنابر این با توجه به شکل شماره ۱۲ داریم :

شکل شماره ۱۲ – محاسبه شتابی که در عرض های میانه از g کم می شود

حال توجه به فرمول شتاب گریز از مرکز و مولفه ای از این شتاب که در راستای g می باشد می توانیم بنویسیم .

و در نهایت نتیجه می گیریم :

۵) چرا مقدار g در استوا از قطب ها کمتر است؟

 در بخش ششم (۶- چرا زمین کره کامل نیست ؟) توضیح دادیم که در ابتدای خلقت زمین شعاع  استوائی زمین ۲۱ کیلومتر از شعاع قطبی زمین بیشتر شد . بنابر این یک نقطه در روی خط استوا فاصله بیشتری از مرکز زمین نسبت به یک نقطه در روی قطب های زمین دارد از این رو یکی از عوامل کمتر بودن شتاب g در استوا نسبت به قطب های همان دورتر بودن مرکز زمین از خط استوا نسبت به قطب ها می باشد .
دلیل دوم نیروی گریز از مرکزی می باشد که بخاطر چرخش زمین دور محور خودش ایجاد می شود و این مقدار مقدار g  را اندکی کمتر می کند.بنابر این دو عامل یکی برآمدگی زمین دراستوا و دیگری چرخش زمین به دور محور خودش باعث می شود که مقدار gدر استوا به حداقل خودبرسد و هرچه به طرف قطب ها برویم بر مقدار g افزوده شود.حال سوال اینجاست که کدام یک از دو عامل (“نیروی گریز از مرکز” و “بیضی گون بودن زمین “ ) بیشتر بر تغییرات g تاثیر دارد؟ محاسباتی که در این بخش انجام دادیم نشان می دهد که سهم چرخش زمین و  نیروی گریز از مرکز ایجاد شده بسیار مهمتر است .

۶) تاثیر نیروی گریز از مرکز در توضیع آب های زمین

نیروی گریز از مرکز حاصل از چرخش زمین نه تنها درخط استوا دارای بیشترین مقدار می باشد بلکه تاثیر آن بر روی مقدار g و در نتیجه وزن اشیا هم بیشترین مقدار می باشد بنابراین هر چه به سمت قطب های زمین پیش برویم اثر این نیرو (که با جاذبه مقابله می کند) کمتر می شود. این عامل اثرات مختلفی در روی زمین دارد . از تاثیر در روی حرکت بادها در روی زمین و… تا تاثیر بر چگونگی پخش شدن آب های اقیانوس های زمین به گونه ای که سطح آب های روی زمین در استوا ۸ کیلومتر بالاتر از مناطق قطبی می باشد .
در صورتی که زمین از چرخش بایستد این اثر از میان رفته و این آب ها به سمت قطب های زمین و مناطق میانه هجوم برده و قسمت اعظم قاره های اروپا و آمریکا و اقیانوسیه کاملا غرق در آب شده و در عوض در خط استوا یک ابر قاره سراسری تشکیل شده و در شمال و جنوب این قاره دو اقیانوس عظیم شمالی و جنوبی شکل  گرفته و هوا نیز از استوا دور شده و بشدت رقیق می شود و اختلاف فاحشی بین فشار هوا در استوا و قطب های زمین بوجود می آید (شکل شماره ۱۳ )

 

شکل شماره ۱۳ – در صورتی که زمین از چرخش بایستد یک ابر قاره در اطراف استوا و دو اقیانوس عظیم در شمال و جنوب استوا شکل می گیرد .

۸- رابطه g با عرض جغرافیائی

در بخش هفتم (۷- اثر حرکت وضعی زمین بر جاذبه زمین) شرح دادیم که بخاطر کروی نبودن کامل زمین و همچنین نیروی گریز از مرکز حاصل از حرکت وضعی زمین مقدار g در استوا و عرض های جغرافیای میانه با هم نفاوت دارد فرمول هائی که در بخش هفتم بدست آوردیم با این فرض بوده که زمین را یک کره کامل درنظر گرفته و فقط اثر نیروی گریز از مرکز را در نظر گرفتیم اگر اثر بیضی گون بودن زمین (این که زمین کره کامل نیست ) را در نظر بگیریم موضوع پیچیده تر می شود . در این بخش فرمول کامل رابطه g با عرض جغرافیائی را بدون اثبات فرمول ها ارائه می کنیم(اثبات این فرمول ها از حوصله این مقاله خارج است)ابتدا تاریخچه آن را در نظرمیگیریم .

۱) تاریخچه محاسبه رابطه بین g و عرض جغرافیائی

از نظر تاریخی چندین فرمول مختلف برای این منظور ساخته و بعد اصلاح شده است اولین رابطه در سال ۱۹۳۰ساخته شد :

در این رابطه بدون این که راهی برای محاسبه A و Bبیان شده باشد تنها عنوان شده بود که AوBبایدبه گونه ای تعیین شوند که دقیق ترین مقدار برای G درعرض های مختلف جغرافیائی بدست بیاید .
همچنین بر اساس تقریب برای A و B فرمول های مختلفی نوشته شد که تعدادی از این فرمول ها به این قرار می باشد .

بعد در سال ۱۹۸۰دقیق ترین فرمول به این صورت ارائه شد .

  که خلاصه شده فرمول به این صورت می باشد( ما در اینجا این فرمول را به عنوان کاملترین و ساده ترین فرمول پذیرفته و در تهیه جدول شماره ۵ از این فرمول استفاده کردیم . )

   ۴) جدول مقادیر g

مقدار gدر عرض های جغرافیائی مختلف در جدول شماره ۵ آمده است

جدول شماره ۵ – رابطه g با عرض جغرافیائی

  

نکته ۱ : مقادیر جدول بر اساس فرمول دقیق و خلاصه شده که ارائه کردیم ( فرمول سال ۱۹۸۰ ) بدست آمده است . و با مقادیر اندازه گیری شده در جداول استاندارد کاملا همخوانی دارد .
نکته ۲ : مبنای ارتفاع سطح دریا می باشد .

 ۹-رابطه g با جنس لایه های مختلف زمین ، زمین شناسی منطقه و ثقل سنجی

مقدار g علاوه بر عواملی که در بخش های قبلی درمورد آن توضیح داده شد(ارتفاع و عمق و عرض جغرافیائی ) به مشخصات زمین شناسی منطقه(جنس زمین منطقه ، لایه های زیر خاک و… کوه ها و رشته کوه ها ) هم بستگی دارد در این بخش در مورد رابطه g با مشخصات زمین شناسی منطقه توضیح می دهیم . در مقاله “ ثقل سنجی “ در موردتغییرات g در روی زمین و اهمیت آن و روش های اندازه گیری این تغییرات به طور مفصل توضیح می دهیم .

۱) چگونه اجسام بزرگ در روی زمین بر مقدار g تاثیر می گذارند؟

در روی زمین اجسام غول پیکری وجود دارد که طبق قانون گرانش عمومی تواند نیروی جاذبه ای بر اجسام دیگر واردکند این اجسام اگر چه نسبت به گرانش زمین گرانش بسیار کمی دارند ولی می توانند جدا از کره زمین نیروهای گرانشی وارد کنندبا وجودی که این نیرو محسوس نیست ولی توسط دستگاه های بسیار حساس قابل اندازه گیری می باشد.در این مبان اجسام بسیار غول پیکر (رشته کوه ها و کوه های عظیم الجثه)نه تنها بر مقدار g تاثیر قابل توجهی دارند بلکه بر جهت g نیز تاثیر می گذارند.حتی ساختمان ها و بناهای بزرگ نیز تاثیر کوچکی بر مقدار g گذاشته که با دستگاه های بسیار حساس قابل اندازه گیری می باشد .

شکل شماره ۱۴ – نیروهای گرانشی کوه ها

۲)لایه های زمین و ارتفاعات چه تاثیری دارند؟

لایه های زمین در مناطق مختلف از مواد متفاوتی ساخته شده اند که چگالی آنها با هم تفاوت دارد . هرچه لایه های زیرین زمین چگال تر باشند نیروی گرانش بیشتری وارد کرده و هرچه چگالی کمتری داشته باشد گرانش کمتری وارد می کند. بنابر این نیروی گرانشی و شتاب گرانشی حتی به جنس لایه های مختلف زمین هم بستگی دارد بنابر این در نقاط نزدیک و هم ارتفاع هم  مقدار g تفاوت اندکی با یکدیگر دارد .

۳)این تغییرات چقدر اهمیت دارد؟

جاذبه اجسام بزرگ روی زمین(حتی رشته کوه های بزرگ) در مقابل گرانش و جاذبه زمین بسیار ناچیز می باشد(همچنین تفاوت در جرم حجمی لایه های زمین) و تغییراتی که براثر این نیروها در شتاب جاذبه g بوجود می آید بسیار جزئی می باشد(درحدود میلونیم اعشار) به گونه ای که بهیچ وجه قابل تشخیص نبوده و با روش های سنتی قابل اندازه گیری نیست و در محاسبات معمولی که نیاز به دقت بالا ندارد به حساب نمی آید ولی در محاسبات بسیار دقیق باید به حساب بیاید. که در ادامه توضیح می دهیم .

۴)ثقل‌سنجی چیست؟

«عملیات اندازه گیری نیروی گرانش و ثقل را ثقل سنجی می گویند.» ثقل سنجی اهمیت بسیار زیادی در علم و تکنولوژی دارد از مهندسی معدن، اکتشاف میدان های نفت و گاز ، مهندسی عمران (در ساخت جاده و سد و…)، زلزله شناسی،تهیه نقشه های توپوگرافی، پیش بینی فعالیتهای آتشفشانی و…گرفته تا باستانشناسی ، ثقل سنجی با دستگاه هائی به نام گرانی سنج یاگراویمتر انجام میشود. ثقل سنجی استفاده گسترده ای در بسیاری از علوم و مهندسی و تکنولوژی دارد که در مقاله “ثقل سنجی “ توضیح می دهیم .

شکل شماره ۱۵ – دستگاه ثقل سنجی

شکل شماره ۱۶ – نقشه های ثقل سنجی

۱۰- خلاصه مطلب

نیروی گرانش درسطح اجسام بزرگ سماوی (ستارگان و سیارات و…) همه اجسام را به طرف مرکز جذب میکند و این باعث ایجاد شتابی به این اجسام می شود که تقریبا در تمام نقاط و ارتفاع نزدیک به سطح جسم عظیم مرکزی به یک اندازه می باشد.این شتاب را در اصطلاح نجومی شتاب گرانش سطحی می نامند.
در مقاله “ گرانش سطحی “در مورد گرانش سطحی به اندازه کافی توضیح دادیم در این مقاله منحصرا در مورد شتاب گرانشی زمین و علت اختلاف آن در نقاط مختلف زمین توضیح می دهیم.

۱)توضیحی کوتاه در باره گرانش

در بخش اول این مقاله مانند مقاله های قبلی مروری به مقاله های گذشته می کنیم .
گرانش یکی از مهمترین نیروهای جهان می باشد. که بدون نیروی گرانش نه تنها ستارگان و سیارات و… شکل نمی گرفتند بلکه اتم هائی که امروزه در بدن ما و…اطراف ما وجود دارند در نتیجه همین گرانش بوجود آمده اند .

۲)زمین

مکانی که در آن زندگی می کنیم سیاره زمین نام و مکان زندگی ما است و تا آنجائی که می دانیم تنها جائی در کل کیهان می باشد که زندگی در آن جریان دارددر بخش “زمین” توضیح بسیار کوتاه و کلی درمورد سیاره زمین داده و بعدبه موضوع اصلی بپردازیم .در مقاله “ زمین “ به طور کامل به این موضوع خواهیم پرداخت .

۳) شتاب گرانشی زمین

شتاب گرانش سطحی شتابی است که به اجسام ریز وخرد در سطح سیارات و اقمار و…اجسام عظیم سماوی واردمی شود.ما این شتاب رابه نام شتاب جاذبه شناخته وبا “g” نشان میدهیم. (در مقاله“ گرانش سطحی “به طور کاملتر توضیح می دهیم)در بخش سوم(۳- شتاب گرانشی زمین)در مورد مقدار g و علت تفاوت آن درنقاط مختلف زمین توضیحات مختصری داده و در بخش های بعد به طور کاملتری در مورد آن ها توضیح دادیم .

۴) رابطه g و ارتفاع

یکی از ساده ترین و بدیهی ترین دلائل تغییرات شتاب گرانشی تغییرات شتاب بر حسب ارتفاع می باشد که در سطح زمین بیشترین مقدار و هر چه از سطح زمین دور شویم مقدار آن کمتر می شود به همین دلیل مقدار استاندارد شتاب گرانش را در سطح دریا در نظر می گیرند . در بخش چهارم (رابطه g و ارتفاع)در مورد تغییرات شتاب گرانشی بر حسب ارتفاع توضیح دادیم .

۵)رابطه g و عمق

با فرو رفتن به اعماق زمین در واقع به مرکز زمین نزدیک می شویم بنابر این انتظار داریم مقدار شتاب جاذبه g افزایش یابد ولی طبق قضیه پوسته در واقع باید کم شود با این حال مقدار g به نحو مرموز و عجیبی  ابتدا افزایش و بعد کاهش پیدا کرده تا به صفر برسد . در واقع تغییر مقدار g به صورت ساده و خطی نبوده و پیچیده تر ازچیزی است که ظاهرا انتظار داریم. در این بخش رابطه g با عمق را بررسی  کرده و علت این پدیده مرموز را بررسی می کنیم ولی قبل از آن توضیح کوتاهی در مورد قضیه پوسته می دهیم . در بخش پنجم (۵- رابطه g و عمق )در این مورد مفصل توضیح دادیم .

۶) چرا زمین کره کامل نیست؟

زمین کره ای کامل نیست قطر زمین در استوا از قطر زمین در قطب های زمین بیشتر است برای این که به علت آن پی ببریم باید ابتدا داستان خلقت زمین را توضیح داده و بعد حرکت وضعی زمین را شرح یدهیم . در باره خلفت زمین در مقاله “ زمین “ به صورت کامل تری توضیح می دهیم . دربخش ششم(۶- چرا زمین کره کامل نیست؟ ) در این مورد توضیح خواهیم داد .

۷)اثرحرکت وضعی زمین بر جاذبه زمین

حرکت وضعی زمین که در مدت یک شبانه روز نجومی(۲۳ ساعت و ۵۶ دقیقه و ۴ ثانیه)یک دور به دور محور خود می چرخد تاثیرات مختلفی بر روی زمین و حیات زمینی گذاشته (از تغییر g در عرض های جغرافیائی مختلف تا تاثیر آن در آب و هوا و توضیع آب های اقیانوس ها)دربخش هفتم(۷- اثر حرکت وضعی زمین بر جاذبه زمین) در مورد نیروی گریز از مرکز حاصل از حرکت وضعی زمین و شتاب حاصله از آن توضیح دادیم .

۸)رابطه g با عرض جغرافیائی

نیروی جاذبه زمین و شتاب حاصل از آن (g)درنقاط مختلف زمین تفاوت دارد یکی از عوامل این تفاوت تغییر عرض جغرافیائی می باشد در بخش های ششم و هفتم به بررسی این دلائل پرداختیم در بخش هشتم(۸- رابطه g با عرض جغرافیائی) فرمول رابطه g با عرض جغرافیائی را بررسی می کنیم . 

۹)رابطه g با جنس لایه های مختلف زمین،زمین شناسی منطقه و ثقل سنجی

مقدار g علاوه بر عواملی که در بخش های قبلی درمورد آن توضیح داده شد(ارتفاع و عمق و عرض جغرافیائی ) به مشخصات زمین شناسی منطقه (جنس زمین منطقه ، لایه های زیر خاک و… کوه ها و رشته کوه ها ) هم بستگی دارد در بخش نهم (۹- رابطه g با جنس لایه های مختلف زمین ، زمین شناسی منطقه و ثقل سنجی) به ابعاد مختلف این موضوع پرداختیم و در مقاله “ ثقل سنجی “ روش های اندازه گیری g و اهمیت آن را به طور کامل تشریح خواهیم کرد . 

برای مطالعه سایر مقاله های نجومی روی شکل زیر کلیک کنید.

برای مطالعه مقاله های روانشناسی اینجا  را کلیک کنید .

عکس های طبیعت, طبیعت خوانسار , شکوفه های بهاری  , گلستان کوه ,دانلود آلبوم های کامل بهترین و زیباترین عکس ها ,آلبوم هائی با صدها عکس کیفیت بالا ,  در هیچ کجای اینترنت این عکسها را پیدا نمیکنید , عکس هابدون استفاده از تکنیک های فتوشاپ تهیه شده , کاملا طبیعی 

برای آموزش کامل و حرفه ای گوگل مپ روی شکل زیر کلیک کنید

همه جیز در مورد گوگل مپ

۱) هر گونه اظهار نظر را در فرم اظهار نظر کاربران وارد کنید .
۲) نظرات بعد از تایید مدیریت نشان داده می شود .
۳) با انتقادات و پیشنهادات سازنده خود ما را هرچه بیشتر  همراهی کنید . مدیریت از انتقادات و پیشنهادات سازنده شما استقبال میکند .
۴) نوشته های قرمز پر رنگ ارجاع به لینک هستند که هنوز لینک آنها قرار داده نشده است ( هنوز صفحه آنها منتشر نشده است )
۵) نوشته های آبی پر رنگ ارجاع به لینک هستند که لینک آنها قرار داده شده است (صفحه آنها منتشر شده است )
۶) هرگونه بهره برداری : کپی تمام و یا قسمتی از مطالب این سایت بدون ارجاع منبع آن ممنوع می باشد .
۷) تکثیر فایل های Pdf با ذکر منبع آزاد ولی فروش آن تحت هر عنوان و با ذکر منبع هم ممنوع می باشد.

 

 

 

 

 

 

نظر بدهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *