चंद्र आहे साक्षीला
प्रश्न मनोरंजक आणि तितकाच वैध आहे. मलाही हा प्रश्न पडायचा.
सर्वप्रथम हा प्रश्न मला कसा समजतोय ते मी सांगतो.
आपण बरयाचदा टीव्ही, युट्युब वर ISS (आंतरराष्ट्रीय अंतराळ स्थानक) मध्ये असलेल्या अंतराळवीरांचे विडिओ बघतो. ते तरंगत असतात. याचा अर्थ ISS मधल्या वस्तू आणि व्यक्तींवर जवळ जवळ गुरुत्वाकर्षण शून्य असते. ISS पुर्थ्वीपासून साधारण ४०० किमी वरून घिरट्या घालत आहे. चंद्र जवळपास पावणेचार लाख किमी वर आहे. मग चंद्राला खेचणारे हे बल ४०० किमी वरच्या स्थानकात गायब होते का?
आता याचे उत्तर पाहू.
जे गुरुत्व बल चंद्र आणि पृथ्वी ला एकमेकाबरोबर बांधून ठेवते तेच बल ISS आणि इतर अवकाशस्थ उपग्रहांना देखील पृथ्वीभोवती बांधून ठेवते. अवकाशात गुरुत्व नसते ही खूप चुकीची कल्पना आहे.
एखाद्या वस्तूचे गुरुत्व त्यापासून जितके लांब जाल तितक्या अंतराच्या प्रमाणात क्षीण होत जाते. पण कधीही शून्य होत नाही. सैद्धांतिक दृष्ट्या तरी नाही. मग अंतराळात गोष्टी तरंगतात तरी कशा?
इथे दोन गोष्टी तुम्ही लक्षात घ्यायला हव्यात.
१. पृथ्वी चे गुरुत्व बल चन्द्र काय त्याच्या कैक लाख किलोमीटर पुढे जाणवण्याइतपत भक्कम असते. मग उपग्रह खाली का पडत नाहीत? खरेतर ते पृथ्वीकडे पडतात. पडत असतात. सतत पडत असतात.
उपग्रहाला पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर कोसळण्यापासून वाचवते ती त्याची कक्षेतील गती.
जेव्हा एखादा उपग्रह अंतराळात सोडला जातो (साधारण १०० किमी उंचीच्या वर) तो नुसता तेथे अलगद सोडून चालत नाही. त्याला आडवी गती द्यावी लागते.
असे का? तर एक कल्पना करून पहा. एखादा खडा उंचच उंच सरळ रेषेत हवेत भिरकावला तर तो सरळ तसाच खाली येईल. हाच खडा एखाद्या इमारतीवरून जमिनीला समांतर रेषेत भिरकवला तर बरेच अंतर पार करून जमिनीवर पडेल. आता कल्पना करा कि तुमच्याकडे अतिशय पावरफुल गलोल आहे. तिचा वापर करून तुम्ही त्या इमारतीवरून तो खडा जमिनीला समांतर फेकला तर बराच वेळ प्रवास करून तो १०-२० किलोमीटर वर पडेल. आता तर हद्दच करू. गलोल इतकी पावरफुल आहे कि तो खडा तुम्ही मारला पण त्याचा वेग एवढा जास्त होता की तो असाच समांतर प्रवास करत राहिला आणि काही तासांनी पृथ्वीप्रदक्षिणा करून तुमच्याच पाठीत बसला.
ह्या असं कुठं होतं का? नाही होत. कारण उंच इमारत जरी असली तरी पृथ्वीच्या पृष्ठभागापासून इतकीही उंच नाही. त्यामुळे गुरुत्व बलवान आहे. दुसरी महत्वाची गोष्ट म्हणजे हवेचा अडथळा. हवेच्या प्रतिकारामुळे खड्याची गती एका मर्यादेपेक्षा जास्त जाणार नाही. आणि महत्वाचे म्हणजे टिकणार नाही. हवेच्या रोधामुळे गती थोड्याच कालावधीत क्षीण होईल.
आता आपण एक काम करू. इतके वर जाऊ की पृथ्वीचे वातावरण अगदीच नगण्य असेल. मग तिथे आपल्या खड्याला प्रतीकार करायला हवेचे इन मीन रेणू असतील. आता मात्र आपण जर खडा पृष्ठभागाला समांतर मारला तर तो प्रदक्षिणा घालेल. खडा पृथीच्या केंद्राकडे जरूर पडत असेल, पण त्याचा पुढे जाण्याचा वेग एवढा असेल की जेवढा तो पडला तितकाच पुढे पण गेल्यामुळे त्याची उंची स्थिर राहताना दिसेल.
खड्याला जरा जास्तच जोरात फेकले तर मात्र तो पृथ्वीची प्रदक्षिणा न घालता तसाच पुढे अवकाशात निघून जाईल.
अगदी याच प्रकारे, चंद्र किंवा इतर कृत्रिम उपग्रह, अवकाश स्थानक पृथ्वीची प्रदक्षिणा घालत असतात.
जे या विशिष्ट वेगाने प्रदक्षिणा घालणार नाहीत, ते सरळ रेषेत पृथ्वीवर येऊन आदळणार.
२. हे सर्व ठीक. म्हणजे ISS वर गुरुत्व बल असते. आहा.. मग आतल्या वस्तू आणि व्यक्ती कशाकाय गुरुत्वविरहित तरंगत असतात?
हे समजायला दुसऱ्या प्रयोगाची कल्पना करा. तुम्ही एका लिफ्ट (उद्वाहन वगैरे म्हणायला जीवावर आले आहे) मध्ये आहात. उंचच उंच इमारतीच्या अगदी वरच्या मजल्यावर लिफ्ट लोचा झाला आणि लिफ्ट बंद पडली. नुसतीच बंद नाही पडली तर खाली पडायला लागली. पुढच्या २०-३० सेकंदात खाली आदळणार. पण एवढ्या वेळेत तुम्हाला वजनरहित अवस्थेचा चांगलाच अनुभव येईल. हो कि नाही?
हेच ISS च्या बाबतीत होते. मागे म्हंटल्याप्रमाणे ISS सतत पृथ्वीकडे पडत आहे. अगदी त्या लिफ्ट सारखे, पण फरक हा आहे कि ISS ला समांतर गती देखील आहे. आणि जोपर्यन्त ती गती टिकवली जाईल, ISS पृष्ठभागावर पडता पडता वाचत राहील. अहो हीच तर योजना आहे. आता या सतत पडणाऱ्या यानामध्ये जे अनंतराळवीर आणि वस्तू आहेत त्या वजनरहीत अवस्थेचा सतत अनुभव करत राहतील.
ISS आणि इतर उपग्रह जरी अगदी नगण्य प्रमाणात वातावरणाचा सामना करत असले तरी महिनाभरासारख्या कालावधीत या विरळ हवेच्या प्रतिकारामुळे त्यांचा वेग कमी होतो. त्यासाठी त्यांना कक्षेत ठेवण्यासाठी काही कालावधीने त्यांचे रॉकेट्स प्रज्वलित करून परत वेग वाढवला जातो.
१. इंग्रजी कोरा वरच्या रॉबर्ट फ्रॉस्ट, जे नासा मध्ये प्रशिक्षक आहेत त्यांच्या उत्तरामधून माझ्या बऱ्याच चुकीच्या संकल्पना बदलल्या. धन्यवाद कोरा.
Robert Frost's answer to What is the biggest myth about outer space?
२. सूत्रे मुद्दाम टाकली नाहीयेत. कारण सूत्र असलेली उत्तरे समजायला मलाच कठीण जातात.
3. चित्र - Share Your Expertise: Some Things You Should Know About Orbital Mechanics - Ricochet
4. वरील संकल्पना या विडिओ मध्ये चांगल्या प्रकारे समजावली आहे
टिप्पण्या
टिप्पणी पोस्ट करा
अभिप्रायासाठी अनेक आभार!