ชมวิดีโอปล่อยลูกบอลแสดงแรงโน้มถ่วงของดวงดาวต่างๆในระบบสุริยะ

เมื่อหลายร้อยปีก่อนกาลิเลโอเคยทำการทดลองครั้งประวัติศาสตร์ที่หอเอนปิซาแสดงให้เห็นว่าถ้าปล่อยวัตถุที่หนักไม่เท่ากันสองชิ้นจากจุดเดียวกันพร้อมกันวัตถุสองชิ้นนั้นจะตกถึงพื้นพร้อมกันเสมอ ผู้คนในสมัยนั้นแม้เห็นกับตาส่วนใหญ่ยังไม่ค่อยเชื่อคิดว่ากาลิเลโอเล่นมายากลหลอกลวง แต่ในปัจจุบันเราทราบกันดีแล้วว่านั่นเป็นเพราะแรงโน้มถ่วงของโลกที่กระทำต่อวัตถุมีขนาดเท่ากันไม่ว่าวัตถุจะมีน้ำหนักเท่าไร แต่หากถามว่าถ้าปล่อยวัตถุจากความสูงเท่ากันบนดวงดาวต่างๆในระบบสุริยะวัตถุจะตกถึงพื้นเร็วช้าต่างกันอย่างไรอันนี้หลายคนคงต้องคิดกันหนักเป็นแน่

Dr. James O’Donoghue นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ที่องค์การสำรวจอวกาศญี่ปุ่นได้จัดทำวีดีโออนิเมชั่นแสดงความเร็วในการตกลงของลูกบอลที่ถูกปล่อยจากระดับความสูง 1 กิโลเมตรเหนือพื้นผิวของดวงดาวสำคัญในระบบสุริยะได้แก่ ดวงอาทิตย์, ดาวพุธ, ดาวศุกร์, โลก, ดวงจันทร์, ดาวอังคาร, ดาวซีรีส, ดาวพฤหัสบดี, ดาวเสาร์, ดาวยูเรนัส, ดาวเนปจูน และดาวพลูโต เปรียบเทียบให้เห็นความแตกต่างของการตกอย่างเป็นอิสระภายใต้แรงโน้มถ่วงของดาวเหล่านั้นโดยสมมติว่าไม่มีแรงเสียดทานจากอากาศดังในวิดีโอข้างล่าง

คุณจะรู้สึกได้ถึงขนาดของแรงโน้มถ่วงที่แตกต่างกันของดาวแต่ละดวงจากความเร็วที่ตกลงมาของลูกบอล แต่คุณก็อาจประหลาดใจไม่น้อยที่พบว่าดาวที่มีขนาดใหญ่กว่าบางดวงดึงดูดลูกบอลลงมาได้ช้ากว่าดาวที่มีขนาดเล็กกว่า เช่น ลูกบอลตกถึงพื้นดาวยูเรนัสช้ากว่าพื้นโลกทั้งๆที่ดาวยูเรนัสมีเส้นผ่าศูนย์กลางใหญ่กว่าโลก 4 เท่าและมีมวลมากกว่าโลก 14 เท่า ที่เป็นเช่นนั้นเนื่องมาจากแรงโน้มถ่วงที่พื้นผิวของดาวไม่ได้ขึ้นอยู่กับขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางหรือมวลของดาวเพียงอย่างใดอย่างหนึ่ง แต่จะขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของมวลหารด้วยรัศมีของดาวยกกำลังสองตามกฎแรงโน้มถ่วงของไอแซก นิวตัน

ในทำนองเดียวกันถ้าเราต้องการปล่อยจรวดออกไปจากดวงดาวเหล่านี้เราจะต้องให้จรวดมีความเร็วที่มากพอเพื่อให้สามารถหลุดพ้นจากอิทธิพลแรงโน้มถ่วงของดาวแต่ละดวงที่เรียกว่าความเร็วหลุดพ้น (Escape Velocity) ซึ่งมีค่าแตกต่างกันไป James O’Donoghue ได้ทำอนิเมชั่นแสดงการปล่อยจรวดด้วยความเร็วหลุดพ้นจากพื้นผิวขึ้นไปถึงระดับความสูง 50 กิโลเมตรของดวงดาวเหล่านี้เอาไว้แล้วเช่นกันดังในวิดีโอข้างล่าง (หากดูไม่ทันแนะนำให้ปรับความเร็วในการเล่นเป็น 0.5 จะกำลังดี)

 

ข้อมูลและภาพจาก universetoday, sciencealert


Leave a Reply

Your email address will not be published.