การโคจรและแรงโน้มถ่วง
ถ้าเราไปอยู่บนดวงจันทร์ แล้วมองเห็นโลกปรากฏอยู่กลางศีรษะพอดี ถามว่าต้องรอนานแค่ไหน เราจึงจะเห็นโลกตกลับขอบดวงจันทร์?
ก.หนึ่งวัน
ข.หกชั่วโมง
ค.หนึ่งเดือน
ง.ราวๆ 7-8 วัน
จ.คำตอบเป็นอย่างอื่น
(ภาพประกอบ 1)
เฉลย : เนื่องจากดวงจันทร์นั้นหันด้านเดียวเข้าหาโลกเสมอ ทำให้อีกด้านของดวงจันทร์นั้นเป็นสิ่งที่มนุษย์เราไม่เคยเห็นเลยจนกระทั่งมีการส่งยานอวกาศไปสำรวจอีกฟาก
ดังนั้น หากเราไปอยู่บนดวงจันทร์ แล้วโลกปรากฏอยู่กลางศีรษะเรา เราจะพบว่าโลกค้างอยู่ที่ตำแหน่งกลางศีรษะตลอดเวลาไม่มีการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งไปเลย พูดง่ายๆ ว่าโลกไม่มีทางตกนั่นเอง
ถ้าโลกเราเป็นทรงกลมอย่างสมบูรณ์แบบ ไม่มีภูเขา ไม่มีต้นไม้ ไม่มีอากาศและอะไรไม่มีวางอยู่บนผิวโลกเลย ถามว่าโดยทฤษฎีแล้วเป็นไปได้หรือไม่ที่ดาวเทียมจะสามารถโคจรรอบโลกโดยห่างจากผิวโลกแค่คืบเดียว?
ก.เป็นไปได้
ข.เป็นไปไมได้ เพราะดาวเทียมจะโคจรรอบโลกได้ต้องอยู่ห่างจากโลกมากพอที่แรงโน้มถ่วงจะลดลง
(ภาพประกอบ 2)
เฉลย : ก.เป็นไปได้
ในทางปฏิบัติ การจะปล่อยดาวเทียมที่ระยะใกล้กับผิวโลกมากๆ นั้นยาก เพราะเพียงแค่มันหักโค้งลงมาเล็กน้อยก็จะชนเข้ากับผิวโลกทันที ลองนึกถึงตอนที่เราขว้างหินออกไปหรือแม้แต่ยิงปืนสิครับ ไม่ว่ากระสุนปืนจะพุ่งออกไปเร็วแค่ไหน มันก็จะถูกดึงดูดให้ชนเข้ากับพื้นโลกอยู่ดี
ดังนั้น หากเราต้องการปล่อยดาวเทียมที่ห่างจากพื้นโลกแค่คืบ ดาวเทียมต้องมีความเร็งสูงมากพอที่มันจะไม่ถูกโลกดึงจนชนเข้ากับโลกเสียก่อน ซึ่งต้องเร็วกว่าลูกกระสุนปืนมากๆ
อันที่จริง หากเราสามารถขุดโพรงภายในโลกได้ แล้วทำให้ภายในนั้นไม่มีอากาศอยู่ จะส่งวัตถุให้โคจรอย่างดาวเทียมภายในโพรงใต้โลกก็ยังได้
ข้อสุดท้ายนี่ยากมาก
ทุกวันนี้นักวิทยาศาสตร์รู้ มวลของโลก ดวงจันทร์ และดวงอาทิตย์ แล้ว นอกจากนี้ยังรู้ว่าระยะทางระหว่างโลก ดวงอาทิตย์ และดวงจันทร์เป็นเท่าไรอีกด้วย
คำถามคือ แรงที่ดวงอาทิตย์ดึงดูดดวงจันทร์ กับแรงที่โลกดึงดูดดวงจันทร์ อย่างไหนจะมากกว่ากัน?
หลายคนอาจจะตอบว่า แรงที่โลกดึงดูดดวงจันทร์ต้องมากกว่าแรงที่ดวงอาทิตย์ดึงดูดดวงจันทร์อยู่แล้ว เพราะโลกอยู่ใกล้ดวงจันทร์มากกว่าดวงอาทิตย์ แถมถ้าดวงอาทิตย์ดึงด้วยแรงมากกว่าโลก ป่านนี้ดวงจันทร์คงจะหลุดลอยออกจากวงโคจร
รอบโลกไปแล้ว
แต่หากลองคำนวณดูจะพบว่า แรงที่ดวงอาทิตย์ดึงดูดดวงจันทร์นั้นมีค่ามากกว่าแรงที่โลกดึงดูดดวงจันทร์ถึง สองเท่า! คำถามคือทำไมจึงเป็นเช่นนั้น และถ้าเป็นเช่นนั้นทำไมดวงจันทร์ถึงไม่โคจรรอบโลก
ไว้มีโอกาสจะมาอธิบายให้ฟังครับ
อาจวรงค์ จันทมาศ
