Kundalik hayotimizda gravitatsiya haqida deyarli o‘ylamaymiz. Ammo u bizning dunyo bilan qanday o‘zaro ta’sirda bo‘lishimizni belgilab berishini tushunishimiz kerak. Biz uning cheklovlari ichida ulg‘ayamiz, yuragimiz, mushaklarimiz va muvozanat tizimimiz unga bog‘liq. Gravitatsiya — koinotdagi fundamental kuchlardan biridir. Ushbu maqolada gravitatsiya nima ekanini va uning bizga qanday ta’sir qilishini tushunib olamiz.

Gravitatsiya nima?

Massaga ega bo‘lgan har bir jism boshqa massaga ega jismlarga gravitatsion tortishish yoki kuch ta’sirini ko‘rsatadi. Bu tortishishning kuchi o‘zaro ta’sir qilayotgan jismlarning massasiga bog‘liq. Gravitatsiya sayyoralarni Quyosh atrofidagi orbitada, Oyni esa Yer atrofidagi orbitada ushlab turadi. Shuning uchun gravitatsiyaga quyidagicha ta’rif beramiz:

Gravitatsiya — jismni Yer markaziga yoki massaga ega bo‘lgan boshqa har qanday fizik jism tomon tortadigan kuchdir.

Gravitatsiya tarixi

• 1687-yilda ser Isaak Nyuton gravitatsiyani birinchi bo‘lib kashf qilgan. U olma daraxti ostida o‘tirganida, olmaning pastga tushayotganini kuzatgan. Keyin u nima uchun olma yuqoriga, chapga yoki o‘ngga emas, aynan pastga tushganini tushunishga harakat qilgan. Bu holatda, albatta, noma’lum bir kuch ta’sir qilayotgan edi. Nyuton bu kuchni gravitatsiya deb atagan, uning nazariyasi esa Nyutonning Butun olam tortishish qonuni deb ataladi.
• Keyinroq, XX asr boshlarida Albert Eynshteyn gravitatsiya haqida butunlay yangi g‘oyani ishlab chiqdi. Uning fikriga ko‘ra, gravitatsiya — fazo va vaqtning egilishidir.

Koinotdagi gravitatsiya

Gravitatsiya nima ekanini tushunganimizdan so‘ng, endi uning Yerda hayotni saqlab turishda qanday muhim rol o‘ynashini bilib olamiz. Yer va Quyosh o‘rtasidagi gravitatsion tortishish tufayli atmosfera o‘z o‘rnida saqlanadi va bizga yashashimiz uchun zarur bo‘lgan nafas olish havosini beradi. U bizni Quyoshdan ham himoya qiladi, shu bilan birga Quyosh nuri va issiqligidan bahramand bo‘lishimizga imkon yaratadi.

Gravitatsiyani o‘lchash

Ser Isaak Nyuton gravitatsiya kuchini quyidagicha ta’riflagan:

“Koinotdagi har bir modda zarrasi boshqa har bir zarrani zarrachalar massalari ko‘paytmasiga to‘g‘ri proporsional va ular orasidagi masofa kvadratiga teskari proporsional bo‘lgan kuch bilan tortadi.”

Matematik jihatdan bu quyidagicha ifodalanadi:

Bu yerda:

• F — kuch,
• m₁ va m₂ — o‘zaro ta’sir qilayotgan jismlarning massalari,
• r — massalar markazlari orasidagi masofa,
• G — gravitatsion doimiylik: 6.674×10⁻¹¹ m³⋅kg⁻¹⋅s⁻².

Bu tenglama kuchning kattaligini beradi. Bu kuch tortishish kuchi bo‘lgani sababli, u har doim boshqa jism tomonga yo‘nalgan bo‘ladi. Yuqoridagi tenglamadan shunday xulosa qilish mumkin: massaga ega bo‘lgan har qanday narsa gravitatsiyaga ega. Massasi katta bo‘lgan jismlarda gravitatsiya kuchliroq bo‘ladi. Ikki jism bir-biriga qanchalik yaqin bo‘lsa, ular orasidagi gravitatsion tortishish shunchalik kuchli bo‘ladi. Masofa ortgani sari gravitatsiya zaiflashadi. Yuqoridagi formula ikki jism orasidagi gravitatsion kuchni hisoblash uchun ishlatiladi.

Yerdagi gravitatsiya

Boshqa osmon jismlari bilan solishtirilganda, Yer o‘rtacha gravitatsion tortishish kuchiga ega. Yerning turli joylarida gravitatsion maydon o‘rtacha qiymatdan kichikroq yoki kattaroq bo‘lishi mumkin. Bu asosan sayyora bo‘ylab massa farqi, ya’ni moddaning ko‘proq yoki kamroq taqsimlanganligi bilan bog‘liq. Gravitatsion kuch — ikki yoki undan ortiq jism o‘rtasida tortishish hosil qiladigan kuchdir. Massasi kichik jismlarning gravitatsion tortishishi zaif bo‘ladi, massasi katta jismlarda esa gravitatsion tortishish kuchliroq bo‘ladi.

Jismlar Yerning gravitatsion kuchi tufayli yer yuzasida ushlab turiladi. Aslida jismlar ham Yerga gravitatsion kuch bilan ta’sir qiladi. Ammo Yerdagi har bir jismning massasi Yer massasiga nisbatan juda kichik bo‘lgani uchun, bunday jismlar hosil qiladigan gravitatsion kuch Yerning tortishish kuchi bilan solishtirganda juda kichik hisoblanadi. Yerning o‘rtacha gravitatsion tezlanishi 9.8 m/s² ga teng.

Gravitatsiyaga misollar

Gravitatsiya nima ekanini bilib olganimizdan so‘ng, uning qanday ishlashiga bir nechta misollarni ko‘rib chiqamiz:

• Quyoshdagi gazlar gravitatsiya tufayli bir joyda ushlab turiladi.
• Gravitatsiya suvning stakan tepasida havoda muallaq turib qolmasdan, stakan tubida turishiga sabab bo‘ladi.
• Yer va Oy o‘rtasidagi tortishish kuchi okeanlarda suv ko‘tarilishi va qaytishini — to‘lqinlarni keltirib chiqaradi. Bu gravitatsiya natijasidir.
• Gravitatsiya Oyning Yer atrofida aylanishiga sabab bo‘ladi.

Gravitatsiya barcha jismlarga bir xil ta’sir qiladi. Agar siz temir tayoq va patni tashlasangiz, ular bir xil tezlikda tushadi. Havo qarshiligi gravitatsiya ta’siriga aralashgani sababli, temir tayoq tezroq tushayotgandek ko‘rinishi mumkin. Ammo ular vakuumda tashlansa, ikkalasi ham aynan bir vaqtda yerga tushadi. Jismning gravitatsiyasi uning o‘lchamiga bog‘liq. Aniqroq aytganda, jismning gravitatsiyasi o‘sha jism massasiga bog‘liq. Gravitatsiya tabiatdagi ma’lum kuchlar ichida eng zaifi hisoblanadi. Shu sababli u kundalik moddalarning ichki xossalarini belgilashda rol o‘ynamaydi.

Gravitatsiya va og‘irlik o‘rtasidagi bog‘liqlik

Og‘irlik — jismning gravitatsiya ta’sirida Yerga tortilish kuchi sifatida ta’riflanadi. U aslida gravitatsion kuch F_g ning boshqa nomidir. Og‘irlik Yer yaqinidagi barcha jismlarga ta’sir qiladigan kuchdir. Jismning og‘irligini uning massasini erkin tushish tezlanishi kattaligiga (g = 9.8 m/s²) ko‘paytirish orqali hisoblash mumkin.

Matematik jihatdan u quyidagicha ifodalanadi:

Fg = mg

Bu yerda:

• F_g — gravitatsion kuch,
• m — jism massasi,
• g — erkin tushish tezlanishi.

Ko‘pchilik massa va og‘irlikni chalkashtirib yuboradi. Shuni yodda tutish kerakki, massa — jismning tezlik o‘zgarishiga qanchalik qarshilik ko‘rsatishini, boshqacha aytganda, jismning inersiyasini bildiradi. Ular bir-biri bilan chambarchas bog‘liq bo‘lsa-da, turli ma’nolarni anglatadi. Massaning o‘lchov birligi kg, og‘irlik esa kuch bo‘lgani uchun uning o‘lchov birligi N hisoblanadi.

Gravitatsiya haqida faktlar

• Gravitatsiya tabiatdagi to‘rtta ma’lum fundamental kuch ichida eng zaifi bo‘lsa-da, eng ustun kuchlardan biridir. U eng zaif kuch bo‘lishiga qaramay, butun Quyosh tizimlari va galaktikalarni birga ushlab turadi.
• Erkin tushish tezligi Yer yuzasi bo‘ylab bir xil hisoblanadi. Bu barcha jismlar bir xil tezlikda tushishini anglatadi. Yerda bu qiymat 9.8 m/s deb hisoblanadi.
• G ning hozirgi eng yaxshi taxminiy qiymati taxminan 6.67259 x 10^-11 nyuton-kvadrat metr / kilogramm-kvadratga teng.
• Siz va Yer o‘rtasidagi tortishish kuchi sizning og‘irligingizdir.
• Jism Yerning gravitatsion tortishishidan chiqib ketishi uchun sekundiga 7 mil tezlikda, ya’ni Yerning qochish tezligida (escape velocity) harakatlanishi kerak.
• Oydagi gravitatsion kuch Yerdagining taxminan 16% ini tashkil qiladi. Marsda Yer tortishishining taxminan 38% i bor, Yupiterda esa Yer gravitatsiyasidan 2,5 baravar kuchli tortishish mavjud.
• Qora tuynuklar (Black Holes) — koinotdagi gravitatsiyasi shu qadar kuchli joylarki, hatto yorug‘lik ham ulardan chiqib keta olmaydi.
• Gravitatsiya yorug‘likni egishi mumkin!
• Eynshteynga ko‘ra, gravitatsiya kuch emas.
• Gravitatsiya to‘rtta fundamental kuch ichida eng zaifi bo‘lishi mumkin, ammo uning ta’sir doirasi cheksizdir.

Gravitatsiya biz uchun juda muhim. Agar gravitatsiya bo‘lmaganida, Yerda yashashimiz mumkin bo‘lmas edi. Quyoshning gravitatsiyasi Yerni uning atrofida aylanishda ushlab turadi va bizni Quyosh issiqligi hamda nuridan bahramand bo‘lishimiz uchun qulay masofada saqlaydi. Xulosa qilib aytganda, gravitatsiya — butun koinotni birga ushlab turuvchi “yelim”dir!

Tez-tez so‘raladigan savollar — FAQ

Q1

Gravitatsiya nima?

Gravitatsiya — jismni Yer markaziga yoki massaga ega bo‘lgan boshqa har qanday fizik jism tomon tortadigan kuchdir.

Q2

Gravitatsiyaga qanday misollar bor?

Quyoshdagi gazlar gravitatsiya tufayli bir joyda ushlab turiladi. Shuningdek, Oyning Yer atrofida aylanishiga ham gravitatsiya sabab bo‘ladi.

Q3

Bino tepasida vaqt bino pastidagiga qaraganda tezroq o‘tadimi?

Ha, siz Yer yuzasidan qanchalik uzoq bo‘lsangiz, Yer yuzasidagi vaqtga nisbatan vaqt shunchalik tezroq o‘tadi. Bu hodisa “gravitatsion vaqt kengayishi” (gravitational time dilation) deb ataladi.

Q4

Kosmik kemalar sun’iy gravitatsiyani qanday hosil qiladi?

Kosmik kema o‘z o‘qi atrofida aylanish orqali sun’iy gravitatsiya hosil qilishi mumkin. Buning uchun aylanish radiusi katta bo‘lishi kerak. Bundan tashqari, kema doimiy ravishda oldinga tezlanish orqali ham sun’iy gravitatsiya hosil qilishi mumkin.

Q5

Yerdagi gravitatsiya tezligi qancha?

Gravitatsiya erkin tushayotgan jismlarga beradigan tezlanish orqali o‘lchanadi. Yer yuzasida gravitatsiya tezlanishi taxminan 9.8 metr/sekund² ga teng.

Q6

Gravitatsiya ta’siri cheksiz uzoqlikkacha davom etadimi?

Siz Quyosh va Yer kabi gravitatsion jismlardan qanchalik uzoqlashsangiz, ularning sizga ta’siri shunchalik zaiflashadi. Ammo bu ta’sir hech qachon butunlay yo‘qolib ketmaydi.