لماذا تدور الأرض في مدار ثابت

(إِنَّ فِي خَلْقِ السَّمَاوَاتِ وَالْأَرْضِ وَاخْتِلَافِ اللَّيْلِ وَالنَّهَارِ لَآيَاتٍ لِأُولِي الْأَلْبَابِ*الَّذِينَ يَذْكُرُونَ اللَّهَ قِيَامًا وَقُعُودًا
وَعَلَى جُنُوبِهِمْ وَيَتَفَكَّرُونَ فِي خَلْقِ السَّمَاوَاتِ وَالْأَرْضِ رَبَّنَا مَا خَلَقْتَ هَذَا بَاطِلًا سُبْحَانَكَ فَقِنَا عَذَابَ النَّار)
صدق الله العظيم

لو تخيلنا أن رجلا قويا وقف على قمة جبل وقام برمي كرة صغيرة فإن الكرة ستقطع مسافة ما وبعدها ستسقط تحت تأثير جاذبية الأرض, وإذا قام الرجل برمي الكرة مرة أخرى ولكن بسرعة أكبر فإن الكرة ستقطع مسافة أكبر ولنقل نصف الكرة الأرضية وبعدها ستسقط, وإذا كرر المحاولة للمرة الثالثة ولكن بسرعة قصوى بحيث تكمل الكرة دورانها حول الكرة الأرضية وتعود إلى الرجل من ورائه فإنها لن تتوقف بل ستواصل دورانها حول الكرة الأرضية طول الزمن ما لم تؤثر عليها قوة ما.

السبب في ذلك.. عند إكمال الكرة دورة حول الأرض تتولد لديها قوة طرد مركزية تعادل قوة الجاذبية الأرضية وتعاكسها في الإتجاه وبذلك تتمكن من التغلب على جاذبية الأرض التي كانت السبب في سقوطها في المحاولات السابقة. وإذا كانت سرعة الكرة أعلى بكثير, فإن قوة الطرد المركزية ستفوق قوة الجاذبية الأرضية مما يؤدي إلى إنفلات الكرة بعيدا مجال الجاذبية الأرضية.

ولنأخذ مثالا آخر.. لو قمت بربط حجر ما بخيط وقمت بتدويره ستلاحظ أنك تستطيع أن تحافظ على الحجر في مكانه إلى سرعة معينة فقط , أما إذا قمت بتدويره بسرعة كبيرة فإن ذلك سيؤدي إلى إنفلات الحجر أو إنقطاع الخيط أو إنفلات الخيط من يدك وذلك لأن قوة الطرد المركزية للحجر والمتولدة نتيجة دورانه تكون قد فاقت قوة شد الخيط, أما إذا كانت القوتين متساويتين فإن الحجر سيتابع دورانه.

كذلك الحال بالنسبة لدوران الكواكب حول الشمس ودوران القمر حول الأرض. فالأرض أثناء دورانها حول الشمس تتساوى قوة الطرد المركزية لها مع قوة جاذبية الشمس مما يجعلها تدور في مدار ثابت على بعد معين عن الشمس.
ولو قلت سرعة الأرض عن سرعتها الحالية لفاقت قوة جذب الشمس لها عن قوة الطرد المركزية ولسقطت في الشمس, بينما لو زادت سرعة الأرض عن سرعتها الحالية لفاقت قوة الطرد المركزية عن قوة جاذبية الشمس ولأفلتت الأرض من مدارها. فسرعة دوران الأرض تحدد قوة الطرد المركزية بينما بعدها عن الشمس يحدد قوة جذب الشمس لها.

وقد يتسائل البعض.. بما أن الأرض تدور في مدار غير دائري, هذا يعني أن قوة جذب الشمس لها غير متساوية في جميع الأوقات, فهل هذا سيؤثر على ثبات الأرض في مدارها؟
والجواب لا.. فالأرض لا تدور بسرعة ثابتة بل تتغير سرعتها بتغير بعدها عن الشمس بحيث تتساوى قوة جاذبية الشمس مع قوة الطرد المركزية, وهذا طبعا يتوافق مع القوانين الفيزيائية.

الأقمار الصناعية: