กฎแห่งเอกภพ
(THE LAWS OF THE UNIVERSE)
ดวงจันทร์หมุนรอบตัวเองและโคจรรอบโลกที่หมุนรอบตัวเองและโลกโคจรรอบดวงอาทิตย์อีกต่อหนึ่ง
ปรากฎการณ์นี้อธิบายได้ด้วยกฎแห่งความโน้มถ่วง (The law of gravity)
สำหรับข้อเท็จจริงที่ว่าดาวฤกษ์ที่มีอยู่ในกาแล็กซี่ต่างก็อยู่ในภาวะดึงดูดซึ่งกันและกัน
และที่ว่าดาวหางต่างก็โคจรไปในเอกภพเหมือนวิถีกระสุนนั้นเราสามารถคำนวณได้
ส่วนเทห์ฟากฟ้าทั้งมวลต่างก็เคลื่อนที่ไปในอวกาศตามกฎแห่งกลศาสตร์ฟากฟ้า
(The law of celestial mechanics)
กฎของเคปเลอร์
(KEPLER'S LAWS) คนโบราณเชื่อว่าโลกเป็นศูนย์กลางของเอกภพ
ดังนั้นเทห์ฟากฟ้าทั้งหมดก็ต้องหมุนรอบตัวเองไปรอบโลก โคเปอร์นิคัส
เป็นผู้เลิกล้มความเชื่อทางดาราศาสตร์นี้ลงไปได้อย่างสิ้นเชิงในคริสต์ศตวรรษที่
16 ด้วยการประกาศว่าดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางของเอกภพโดยมีดาวนพเคราะห์ทุกดวงซึ่งรวมทั้งโลกด้วยนั้นต่างโคจรรอบดวงอาทิตย์อีกต่อหนึ่ง
แต่เขาก็ไม่อาจจะอธิบายได้ว่า เหตุใดจึงเป็นเช่นนั้น ต่อมาในคริสต์ศตวรรษที่
17 เคปเลอร์ ก็เป็นผู้อธิบายได้ว่าการโคจรของดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์ดังกล่าวนั้นเป็นอย่างไร
และหลังจากที่ได้สังเกตการณ์และคำนวณแล้วหลายครั้งเขาก็ประกาศว่าดาวเคราะห์ทุกดวงหมุนรอบตัวเองและมีวงโคจรเป็นวงรีอย่างรูปไข่
(elliptical orbit) รอบดวงอาทิตย์ โดยเขาได้ตั้งกฎขึ้นมา
3 ข้อ สำหรับอธิบายลักษณะของการโคจรดังกล่าว กฎข้อที่
1 ดาวเคราะห์แต่ละดวงโคจรไปตามวงโคจรที่เป็นวงรีอย่างรูปไข่
โดยมีดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางร่วมของวงโคจร กฎข้อที่
2 ยิ่งเคลื่อนที่ตามวงโคจรเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ ดวงเคราะห์ดวงนั้น
ๆ ก็จะยิ่งมีความเร็วเพิ่มขึ้น กฎข้อที่
3 ดาวเคราะห์ใดอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์มากกว่า ดาวเคราะห์ดวงนั้นก็จะยิ่งหมุนรอบตัวเองเร็วขึ้น
กฎแห่งความถ่วง
(THE LAW OF GRAVITY) ในคริสต์ศตวรรษที่
17 นิวตัน ได้อธิบายว่าเหตุใดดาวเคราะห์จึงหมุนรอบตัวเองและโคจรรอบดวงอาทิตย์ตามวงโคจรที่เป็นวงรีอย่างรูปไข่
และนิวตัวอีกเช่นกันที่ได้กล่าวว่าที่ผลแอปเปิ้ลตกลงสู่พื้นดินก็เพราะอำนาจของความถ่วง
(gravity) ภายในโลกที่ดึงดูดสิ่งของทุกสิ่ง นอกจากนั้นเขายังได้ยืนยันว่าปรากฎการณ์นี้ใช่จะมีผลต่อทุกสิ่งบนโลกนี้เท่านั้นแต่ยังมีผลต่อเทห์ฟากฟ้าต่าง
ๆ ด้วย ผลก็คือดวงอาทิตย์ดึงดูดโลกและโลกก็ดึงดูดดวงอาทิตย์
(แต่ด้วยแรงที่น้อยกว่า) และการที่โลกไม่ถูกดึงดูดจมหายเข้าไปในดวงอาทิตย์ก็เพราะว่ามีแรงอีกแรงหนึ่ง
(ที่เกิดขึ้น้เนื่องจากการเคลื่อนที่ของตัวเอง) คอยต้านไว้ จุดที่แรงทั้งสองมีขนาดเท่ากันซึ่งเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องก่อให้เกิดเป็นวิถีโคจร
(trajectory) ของโลก (วงโคจรของโลก -the Erath's orbit) รอบดวงอาทิตย์
สำหรับการเกิดวงโคจรของดาวเคราะห์ดวงอื่น ๆ ก็อยู่ในลักษณะเช่นเดียวกัน
สูตรสำหรับ
กฎแห่งความโน้มถ่วงทั่วไป (The Universal Law of Gravity) คือ
เมื่อ
F คือ แรง (force) ระหว่างเทห์สองสิ่ง
m
และ คือมวลของเทห์สองสิ่งนั้น r
คือ ระยะทางระหว่างเทห์สอสองสิ่งนั้น G
คือ ค่าคงที่ (ค่าคงที่ของความโน้มถ่วง : Gravity)
- กาแล็กซี่ เนบิวลา
และระบบดาวเคราะห์ทั้งหลายต่างดำรงอยู่ได้อย่างมีเสถียรภาพ
เป็นเพราะแรงความโน้มถ่วง (Gravitation Force)
- ตามกฎแห่งความโน้มถ่วงทั่วไป
(The Universal Law of Gravitation) เทห์สองสิ่งดึงดูดซึ่งกันและกันในลักษณะที่เป็นสัดส่วนโดยตรงกับมวลและเป็นสัดส่วนผกผันกับระยะทางระหว่างเทห์สองสิ่งนั้นยกกำลังสอง
|