अंतराळात  तारांगणे  आणि मुक्त पतन 🎷

प्रश्न : पृथ्वीच्या पृष्ठभागापासून जसे जसे उंच जावे तसे तसे गुरुत्वाकर्षण कमी होते त्यामुळे व्यक्ती तरंगू शकते का ?. त्याचप्रमाणे जर पृथ्वीच्या केंद्राकडे आपण जात असू तर गुरुत्वाकर्षण बल कमी झाल्यामुळे व्यक्ती तरंगेल का? 

गुरुत्वाकर्षण बल (9.8m/s²) किती ने कमी झाल्यावर व्यक्ती तरंगते?

Courtesy-International space station🙏

Ans. या प्रश्नाचे वैज्ञानिक दृष्टिकोनातून दोन भागात उत्तर पाहू:

1. पृथ्वीच्या केंद्राकडे जाताना व्यक्ती तरंगेल का?

होय, सैद्धांतिकदृष्ट्या हे अगदी शक्य आहे. 

जसे आपण पृथ्वीच्या पृष्ठभागावरून आत केंद्राकडे जातो, तसतसे गुरुत्वाकर्षण बल कमी होत जाते.

🎷 केंद्रावरील स्थिती: जेव्हा तुम्ही पृथ्वीच्या अगदी मध्यभागी (केंद्रावर) पोहोचाल, तेव्हा पृथ्वीचे सर्व वस्तुमान तुमच्या चारही बाजूंना समान असेल. त्यामुळे तुम्हाला सर्व दिशांनी समान बलाने खेचले जाईल.

🥁 परिणाम: या समान आणि विरुद्ध दिशांच्या बलांमुळे तुमच्यावरील एकूण (Net) गुरुत्वाकर्षण बल शून्य होईल.

☕ निष्कर्ष: त्यामुळे, पृथ्वीच्या अगदी केंद्रावर तुमचे वजन शून्य होईल (Weightlessness) आणि 

तुम्ही तरंगू शकाल. 

(अर्थात, आपण तिथले प्रचंड तापमान आणि दाब बाजूला ठेवून फक्त भौतिकशास्त्राचा विचार करत आहोत).

यासाठी भौतिकशास्त्रामध्ये खालील सूत्र वापरले जाते:

येथे g _d म्हणजे d खोलीवरील गुरुत्वाकर्षण, 

g म्हणजे पृष्ठभागावरील गुरुत्वाकर्षण (9.8 m/s²) आणि

 R म्हणजे पृथ्वीची त्रिज्या. 

केंद्रावर d=R असते, त्यामुळेg _d  = 0 होते.

2. गुरुत्वाकर्षण बल (9.8 m/s²) किती ने कमी झाल्यावर व्यक्ती तरंगते?

येथे विज्ञानातील एक अतिशय महत्त्वाचा गैरसमज (Misconception) दूर करणे गरजेचे आहे.

 अंतराळवीर अंतराळात तरंगतात, ते केवळ "उंचीमुळे गुरुत्वाकर्षण कमी झाले" म्हणून नाही.

💯 अंतराळातील सत्य: इंटरनॅशनल स्पेस स्टेशन (ISS) जिथे आहे (सुमारे 400 किमी उंचीवर), 

तिथेही गुरुत्वाकर्षण बल पृथ्वीच्या पृष्ठभागाच्या तुलनेत फक्त 10 ते 11% ने कमी असते 

(म्हणजेच ते तिथे सुमारे 8.7 m/s² असते). तरीही अंतराळवीर तिथे तरंगतात 

कारण

 स्पेस स्टेशन आणि ते स्वतः पृथ्वीभोवती प्रचंड वेगाने फिरत असतात. 

ते सतत पृथ्वीकडे पडत असतात, 

याला विज्ञानात मुक्त पतन (Free Fall) म्हणतात.

 मुक्त पतनामध्ये व्यक्तीला स्वतःचे वजन जाणवत नाही आणि ती तरंगते.

🅾️   शून्य गुरुत्वाकर्षण: 

जर तुम्ही कोणत्याही कक्षेत (Orbit) फिरत नसाल आणि

 एका जागी स्थिर उभे असाल, 

तर तुम्हाला तरंगण्यासाठी (वजनरहित होण्यासाठी) गुरुत्वाकर्षण बल पूर्णपणे शून्य (0 m/s²) व्हावे लागेल.

👍 थोडक्यात : गुरुत्वाकर्षण बल पूर्ण 9.8 m/s² ने कमी होऊन जेव्हा ते 0 m/s² होईल, 

तेव्हाच स्थिर असलेली व्यक्ती तरंगू शकेल.

 जोपर्यंत 0.1 m/s² एवढे जरी गुरुत्वाकर्षण शिल्लक असेल,

 तोपर्यंत व्यक्ती पृष्ठभागावर राहील, ती हवेत तरंगणार नाही.