ما مصدر القوة التي تسبب التسارع المركزي لقمر اصطناعي في مداره

السؤال: ما مصدر القوة التي تسبب التسارع المركزي لقمر اصطناعي في مداره؟

• الإجابة: قوة الجاذبية بينه وبين الأرض، وهي تتجه دائماً نحو مركز الأرض.

شرح الإجابة:

لكي نفهم هذه الظاهرة، تخيل أن القمر الاصطناعي في حالة صراع دائم؛ فمن ناحية، يدفعه زخمه الهائل للحركة في خط مستقيم والهروب إلى الفضاء السحيق، ومن ناحية أخرى، تشده قوة خفية لكنها هائلة نحو كوكبنا. هذه القوة ليست سوى الجذب الثقالي للأرض، وهي تعمل كحبل كوني يمنع القمر الاصطناعي من الانفلات، مجبرةً إياه على الدوران في مسار مغلق حول الأرض.

إن مصطلح “التسارع المركزي” لا يعني بالضرورة زيادة في سرعة القمر، بل هو تعبير عن التغير المستمر في اتجاه حركته. فالقمر يحاول السير للأمام، والجاذبية تسحبه للأسفل (نحو مركز الأرض). هذه الجذبة المستمرة هي التي تحرف مساره المستقيم إلى مسار منحنٍ، وهذا الانحراف الدائم هو جوهر التسارع المركزي. وعليه، فإن الجاذبية الأرضية هي القوة المركزية المسؤولة عن هذا التأثير.

يمكن تصور الأمر كعملية سقوط حر لا تنتهي. فالقمر الاصطناعي في حالة سقوط دائم نحو الأرض، لكن سرعته الأفقية الهائلة تجعله “يخطئ” السقوط على السطح باستمرار. فبينما يسقط مسافة معينة، يكون قد تحرك أفقياً مسافة أخرى تجعل انحناء الأرض يبتعد عنه بنفس المقدار. هذه الموازنة الدقيقة بين سرعة اندفاعه وقوة جذب الأرض له هي ما يُعرف بالمدار المستقر.

وهذا يقودنا إلى حقيقة جوهرية: المدار هو حالة اتزان دقيق. لو اختفت الجاذبية فجأة، لانطلق القمر الاصطناعي في خط مستقيم مبتعداً عن الأرض إلى الأبد، وفقاً لمبدأ القصور الذاتي. وفي المقابل، لو فقد القمر سرعته المدارية، لسقط مباشرة نحو الأرض بفعل الجذب الثقالي وحده. إذن، فالتفاعل المتناغم بين زخم حركة القمر وقوة التجاذب الكوني هو ما يجعله يدور في فلكه المحدد بدقة متناهية.