حقيقة الأرض المسطحة والقوى الوهمية

هل يمكن أن الأرض تتحرك بسرعة 1670 كيلومتر في الساعة ونحن لا نشعر بها؟

نحن نركب سيارة سرعتها 100 كيلومتر في الساعة ونشعر أننا نطير، فلو أنها تتحرك كما يقولون، فلم الطائرات تطير؟

هل يمكن للطائرة أن تقف في الجو والكوكب يلف أسفله ومن ثم نصل للمكان الذي نريده؟

السلام عليكم، في هذه الحلقة سأوضح بعض الأمور التي أسيء فهمها، والتي بسببها الكثير من الناس يعتقدون أن أرضنا مسطحة وثابتة ولا وتدور.

لكن قبل أن أتحدث عن إثبات حركة الأرض، لنتحدث قليلاً عن قوانين نيوتن للحركة وعن نسبية  الحركة.

الجسم الذي تراه ثابتاً، ليس ثابتاً على الإطلاق بل متحرك، والجسم الذي تراه بعينيك أنه يتحرك بطريقة ما، ليس شرطاً أن يكون هذا هو نمط حركته الفعلي.

انس تماماً مراقبة عينيك للحركة، وستعرف لماذا بعد قليل.

لماذا لا نشعر بحركة كوكبنا

يقول إسحاق نيوتن في قانونه الأول: يبقى الجسم الساكن ساكناً والمتحرك متحركاً مالم تؤثر عليه قوة غير متزنة تغير من حالته.

وهذا يعني أن الجسم الساكن سيبقى ساكناً إلى مالا نهاية والجسم المتحرك سيبقى متحركاً إلى مالا نهاية، ما دام لم تؤثر عليه قوة ما.

فإن أثرت على الجسم قوة غير متزنة ستغير من سرعته، فلو كان ثابتاً سيتجعله يتحركن ولو كان متحركاً ستغير سرعته بالزيادة أو النقصان حسب إتجاه القوة.

عملية التغير في السرعة تسمى التسارع، وهو يحدث عند تغير السرعة بالزيادة أو النقصان.

على سبيل المثال:

إن كنت موجوداً على منصة متحركة وتتحرك بسرعة ثابتة، السيارة مثلاً تتحرك بسرعة ثابتة لأن كل القوى التي تؤثر عليها متزنة، والطريق لم يتغير، ودواسة البنزين ثابتة.

صحيح أن السيارة تتحرك لكنك لن تشعر بذلك، لأن سرعتها ثابتة أي ليس لديها تسارع. والتسارع هو الذي يشعرك بتأثير القوة وهو الذي يعلمك أنك تتحرك.

الشيء الوحيد الذي يجعلك تعلم أنك تتحرك، هو أنك  ترى الشجر والمنازل والطريق يتحركون وعقلك مدرك تماماً أنها ثابتة لا تتحرك.

ولو أن هناك احتمالية بسيطة أنهم يتحركون ستكون في حيرة كبيرة جداً من أمرك. وكل ذلك في حالة السيارة التي نحن بداخلها تتحرك بسرعة ثابتة.

فلو أنها لا تتحرك بسرعة ثابتة سيختلف الوضع، فإن  ضغطت على الفرامل فجأة هذا يعني أن هناك قوة جديدة غير متزنة أثرت على السيارة وجعلتها تغير من سرعتها.

تحديداً السيارة قللت سرعتها، بمعنى أن هناك تسارع بالاتجاه العكسي، وما دام حدث تسارع نتيجة لتأثير قوة فإن جسمك سيشعر بهذه القوة ويندفع للأمام.

هذا الإندفاع يعني أنك كنت تتحرك في الماضي بسرعة أكبر من السرعة التي تتحركها الآن، ولست ثابتاً كما تتوقع.

وبالتالي جسمك يحاول ان يحافظ على سرعته القديمة فيندفع للأمام. وأنت هكذا أدركت أنك تتحرك.

تسارع الأرض

ذات الفكرة تماماً وأنت تقف على الأرض، أنت تقف وتشعر أنك ثابت لأنك ترى الشمس والقمر والنجوم هم الذين يتحركون.

وتعتقد أن أرضنا ثابتة لأنك لا تشعر بالتسارع، ولأن سرعتها ثابتة، هذا التفسير جميل ومقنع جداً.

لكني أخفيت عنك شيئاً صغيراً، وقلت لك أن أرضنا سرعتها ثابتة، لكن للأسف ليست كذلك.

يجب أن تعلم أن السرعة هي كمية متجهة، يعني أن تحدد بمقدار وباتجاه، وليس بمقدار فقط، وحتى لو قلت أن السرعة ثابتة وأردت تغيير اتجاهها فالسرعة ستتغير.

الأرض لو فعلاً تدور، فحتى لو قيمت سرعتها فإنها تغير إتجاهها كل لحظة، وهذا معناه أن السرعة تتغير وأرضنا لديها تسارع.

والمفروض أن تشعر بالقوة التي تجعل القوة تغير اتجاهها كل لحظة، وفكرة أنك لا تشعر بحركتها غير واردة.

قوة الطرد المركزي

ما هي هذه القوة حتى نشعر بها؟ إن إجابة هذا السؤال تعتمد على مكان موقعك في المشاهدة، ومن أين تنظر.

اعتبر أن الأرض أرجوحة تدور، ومعلق بها كرة بحبل، فإن كنت داخل الأرجوحة سترى أن هناك قوة غير منطقية تدفع الكرة بعيداً عن مركز الأرجوحة. والحبل مشدود لمنع طيران الكرة.

هذه القوة في هذه الحالة تسمى القوة الطاردة المركزية لأنها تطرد الكرة بعيداً عن مركز الأرجوحة.

ولو أنت تقف خارج الأرجوحة وتنظر إلى الكرة، فستشعر أنه طبيعي جداً أن الكرة تتحرك مع الأرجوحة.

وأن الحبل يجب أن يكون مشدوداً ليؤثر بشكل دائم على الكرة بقوة نحو المركز ليجعلها تغير من اتجاهها في كل لحظة وتلف مع الأرجوحة.

في هذه الحالة القوة التي تؤثر على الكرة تسمى القوة الجاذبة المركزية.

أي من داخل الأرجوحة ستشعر بقوة تؤثر على الكرة وتدفعها إلى الخارج، ومن خارج الأرجوحة ستشعر بقوة تؤثر على الكرة لتشدها إلى الداخل.

وهذه القوى تسمى القوى الوهمية لأنها تتغير بمجرد تغير مكان الرؤية.

المهم إن كنت تقف على الأرض التي من المفروض أنها تدور فمن الطبيعي أن تشعر بقوى الطرد المركزي كما الأرجوحة تماماً.

ومادام الأشياء التي على الكوكب ليست مربوطة بحبل، فطبيعي أن جميع الأشياء ستطير في الجو.

مثال كرة التنس

هناك مثال شهير يذكرونه دائماً في فيديوهات المؤمنين بتسطح الأرض، بأن يبل الشخص كرة تنس بالماء ويرميها في الجو.

فيتطاير منها الماء على أساس أن البحار والمحيطات المفروض أنها تنتثر خارج الأرض كما يحدث لكرة التنس.

وكلامهم منطقي جداً ما دام ليس هناك حبل يربط الأشياء التي على الكوكب.

لكن الفكرة هنا، من قال أنه لا يوجد حبل؟

كل ذرة موجودة على الكوكب مربوطة بحبل قوي جداً يسمى حبل الجاذبية، ولنحسب الفرق ما بين قوى الطرد المركزي وقوة الجاذبية لنرى من منهما أقوى ويستطيع أن يغلب الآخر.

مسألة حسابية

فلو حسبنا قوى الطرد المركزي التي تؤثر على جسم كتلته واحد كيلوغرام عند خط الإستواء ستجدها تساوي مربع سرعة الوراد تقسيم نصف قطر المدار: F=V²/R

سرعة دوران الأرض تساوي 1670 كيلومتر في الساعة، أي 460 متر في الثانية ومربعها 211600 نقسمها على نصف قطر المدار أي نصف قطرها عند خط الإستواء يساوي 6.3 مليون متر.

فتكون قوة الطرد المركزية تساوي 0.03 نيوتن. في حين أن قوة الجذب المؤثرة على نفس الكتلة لو حسبناها من قانون نيوتن الثاني، سنجدها أنها تساوي الكتلة في تسارع الأرض وهو عجلة الجاذبية.

ولو أن الكتلة تساوي واحد كيلوغرام وعجلة الجاذبية تساوي 9.8 متر على الثانية مربع، فالقوة ستساوي 9.8 نيوتن.

وبالتالي ليس هناك أي وجه مقارنة أساساً، فقوة الطرد تساوي 0.03 نيوتن في حين قوة الجذب تساوي 9.8 نيوتن أي قوة الجذب أقوى ب 326 من قوة الطرد.

وبالتالي مستحيل أن تطير الأشياء من على الكوكب كما يتصورون.

لماذا لا نرى حركة الأرض

هل من المعقول ان تتحرك بسرعة  1670 كيلومتر في الساعة وأنا لا أراها؟

نعم من المعقول، ولو أنها تتحرك بسرعة أكبر من ذلك ألف مرة، طالما أنت موجود في إطارها.

طالما أنت موجود على الكوكب سترى أن كل شيء حولك يتحرك ما عداه، لكن إن تركته وخرجت للفضاء ونظرت للأرض ستلاحظ أنها تتحرك بشكل طبيعي جداً.

ومن ثم الأرض ليست كلها تتحرك بسرعة 1670 كيلومتر، فهي كرة تتحرك في الفضاء وكل دائرة عرض لها سرعة مختلفة عن الأخرى.

الأرض تلف دورة في كل 24 ساعة، عند خط الإستواء يكون نصف القطر كبيراً، فتقطع مسافة كبيرة خلال 24 ساعة، فسرعتها تكون عالية وتصل 1670 كيلومتر.

لكن كلما اتجهت بعيداً ووصلت إلى الأقطاب، يقل نصف القطر والمسافة التي تقطعها في 24 ساعة تصبح أقصر وسرعتها تصبح بطيئة جداً تكاد تكون  ثابتة.

فرق هذه السرعات من الأمور المهمة التي جعلتنا نعلم أن الأرض تتحرك، صحيح لو أنك موجود على منصة تتحرك بحركة دائرية لن تلاحظ حركتها.

قوة أخرى وهمية

لكن لو أنت ابتعدت لمسافات بعيدة ستلاحظ شيئاً غريباً جداً، وهو وجود قوة وهمية أخرى غير قوة الطرد المركزي تؤثر على الأجسام المتحركة وتجعلها تغير من مسارها.

قوة غير معروف مصدرها، وتصرف غير طبيعي ويظهر كأنه سحر. وهذه القوة يسمونها قوة كوريوليس أو تأثير كوريوليس.

تأثير كوريوليس

تخيل أنك موجود على الأرجوحة الدوارة، ومعك كرة وحاولت رميها في خط مستقيم، ستلاحظ أن الكرة تأخذ مساراً منحنياً.

حاول ثانية وإرم الكرة بقوة في خط مستقيم، ستلاحظ أن الكرة دائماً ما تنحني وأكن هناك قوة سحرية تؤثر عليها وتجعلها تعدل من مسارها.

إنزل من الأرجوحة ودع أحداً آخر يركب بدلاً منك فيها، ويمسك كرة ويرميها في خط مستقيم وأنت تراقبه، ستكتشف أن الكرة تمر بخط مستقيم بشكل طبيعي جداً وليس هناك أي إنحناء في مسارها.

يعني وأنت في الداخل ترى الكرة تتحرك بخط منحني، وأنت في الخارج ترى الكرة تتحرك بخط مستقيم.

هذا التأثير يدعى تأثير كوريوليس وينشأ عن طريق اختلاف السرعات.

ما تفسير تأثير كوريوليس وما هي تطبيقاته

لو لديك جسم يتحرك على خط الإستواء متجها إلى القطب الشمالي في خط مستقيم، فأثناء انطلاقة من خط الإستواء وبجانب سرعته بالإتجاه الرأسي، يتحرك  مع الأرض نحو الشرق بنفس سرعتها.

أي 1670 كيلومتر في الساعة، وسرعة دورانها تقل كلما اتجهنا نحو الأقطاب بسبب تناقص نصف القطر.

وطالما يتجه نحو القطب سرعة الأرض تقل تحته نحو الشرق، لكن ما زالت سرعته أعلى منها وبالتالي سيظهر كأنه يسبقها ويتجه نحو الشرق بسرعة أكبر وسيكون مساره منحنياً.

وهذا ما يجعل القناص المحترف يحسب جيداً عندما يصوّب لمسافات بعيدة، لأن الرصاصة التي تخرج بخط مستقيم لا تسير بخط مستقيم بل ستأخذ مساراً منحنياً لأنها ستمر في مناطق ذات سرعات مختلفة على الأرض.

وهذا ما يجعل الطائرات تعدل دائماً من مسارها، لأن الطائرة إذا اتجهت من بلد على خط الإستواء إلى بلد آخر على استقامتها وسارت بخط مستقيم فتكتشف أن المسار أصبح منحنياً ولن تصل لوجهتها.

ولأن الأرض كروية وليست مسطحة فإن الإنحناء في النصف الشمالي يكون عكس الإنحناء في النصف الجنوبي، لو طبقنا ذات المبدأ.

حتى الأعاصير عندما تحدث تجد دائماً أن اتجاه الأعاصير في نصف الكرة الشمالي، عكس اتجاه الأعاصير في نصف الكرة الجنوبي نتيجة تأثير كوريوليس.

ولدي فيديو يشرح هذا الموضوع بالتفصيل. الرابط هنا

طريقة سهلة لإثبات حركة الأرض

ليون فوكو عالم فرنسي أحضر بندولاً ووضعه في القطب الشمالي للأرض وتابع حركته، ولأن البندول هو جسم يتحرك على منصة متحركة و هي الأرض.

وأنا أيضاً أقف على الكوكب فلا أعرف أنه يتحرك لكني سألاحظ أن محور دوران البندول يلف.

لم قرر فوكو أصلاً وضع البندول في القطب الشمالي؟

فعل فوكو ذلك ليكون البندول بمثابة محور دوران الأرض وبالتالي فهي تدور حول محورها كل 24 ساعة. فسنلاحظ أن البندول هو الذي يدور حول محوره دورة كاملة كل 24 ساعة.

لماذا لا يدور البندول مع الأرض؟

جسم البندول هو جسم ثابت على منصة متحركة، وبالتالي أنت والبندول والأرض تدورون بنفس السرعة وأنت لن تلاحظ أن جسم البندول يتحرك.

لكن الجزء الذي يتحرك في البندول هو الذي ستعتقد أنه يلف عكس اتجاه دوران الأرض، فإن ابتعدت عنها ونظرت على البندول من الفضاء ستلاحظ أن حركة البندول في خط مستقيم.

والأرض هي التي تلف حوله كما يحصل مع الأرجوحة.

لماذا الطائرة الحوامة لا تقف في الجو والأرض تلف تحتها ونصل إلى المكان الذي نريده؟

ببساطة لأن الطائرة عند وقوفها في الجو أصبحت جسماً ثابتاً على منصة متحركة، وحبل الجاذبية الذي يربطها بالأرض سيجعلها تلف معها ولن تتحرك من مكانها.

بندول فوكو لم يثبت فقط أن أرضنا تتحرك، بل يثبت أيضاً أنها كروية. البندول يلف دائماً عكس اتجاه دورانها.

ولأن الأرض كروية ستجد أن اتجاه الدوران في النصفين معاكسين لبعضهما. ففي نصف الكرة الشمالي اتجاه دورانها عكس عقارب الساعة.

وستجد البندول يلف في نفس اتجاه عقارب الساعة، أما بالنسبة لنصف الكرة الجنوبي ستجد اتجاه دوران الأرض يكون في نفس اتجاه عقارب الساعة.

وبالتالي ستجد اتجاه دوران البندول في عكس عقارب الساعة. وبهذا تعلم من البندول أن أرضنا تتحرك وأنها كرة، وأصبحت تعلم في أي نصف من الكرة أنت موجود.

ويمكن لك أن تعلم أيضاً على أي دائرة عرض بالضبط باستخدام البندول.

كيف أعرف الزاوية؟

مبدئياً دائرة العرض هي الزاوية التي يعملها المكان الذي أنت موجود فيه، مع المحور الأفقي للأرض من نقطة المركز.

فإن كنت عند القطب فالزاوية ستكون 90 درجة، ولو أنت على خط الإستواء فالزاوية ستكون صفراً، ولو أنت في أي مكان بينهما فالزاوية ستتراوح من صفر إلى 90.

إن نصف الكرة الشمالي مقسم إلى 90 درجة، أي 90 دائرة عرض، ونصف الكرة الجنوبي مقسم إلى 90 درجة أيضاً، أي 90 دائرة عرض.

وأنت إن أردت أن تعرف عند أي درجة عرض تحديداً، كل ما عليك فعله، هو أن تحضر بندولاً وتحركه في اتجاه معين، وترى سرعة دوران البندول حول محوره، أو ترى البندول كم الوقت ليلف دورة كاملة حول محوره. وهذه هي السرعة الزاوية.

قراءة حركة البندول

فلو أنت موجود عند أحد القطبين، البندول سيمثل محور دوران الأرض، وهي ستلف حول محورها دورة كل 24 ساعة، وسترى البندول يلف دورة كل 24 ساعة.

يعني البندول يدور ب 360 درجة في  24 ساعة، أي يلف بمعدل 15 درجة في الساعة.

ولو كان البندول عند خط الإستواء، فلم يعد البندول يمثل محور دورانها، بل عمودي على محور الدوران.

وبدلاً من أن الأرض تلف تحته لفة كل 24 ساعة، والبندول يظهر أنه هو الذي يلف، أصبح الأمر أن البندول يلف معها حول المحور ولن يظهر لك أنه يلف.

بما يعني أن التغير في الزاوية التي سيقوم بها البندول في خلال ساعة أو سرعته الزاوية ستساوي الصفر.

إنما لو كان البندول موجوداً في أي مكان ما بين خط الإستواء والقطب، في هذه الحالة البندول لمم يعد يمثل محور الدوران ولم يعد عمودياً على محور الدوران بل يؤلف زاوية معه.

وبالتالي البندول سيأخذ وقتاً أطول من 24 ساعة كي يقوم بدورة كاملة.

لماذا يأخذ البندول وقتاً أطول للقيام بدورة كاملة؟

لكي نفهم ذلك لنتخيل بأنك تمشي من نقطة إلى أخرى في خط مستقيم، وتعد خطواتك.

ومن ثم تعود وتقارنها بعدد الخطوات التي ستقطعها بنفس المسافة لكن الخطوات مائلة بزاوية عن الخط المستقيم.

ستكتشف أن الخطوات عندما كانت مائلة عن الخط المستقيم، أن عددها كان أكبر وتأخذ وقتاً أطول لتقطع ذات المسافة.

هذه هي فكرة ميل البندول عن محور الدوران. ولك أن تتخيل مثلاً أن البندول لكي يقوم بدورة كاملة وهو عند فرنسا مثلاً يحتاج 32 ساعة تقريباً.

كيف أعرف أين أنا عند أي دائرة عرض

إن البندول عند القطبين يلف 360 درجة في 24 ساعة أي أن سرعته الزاوية 15 درجة في الساعة.

عند خط الإستواء هذه السرعة تساوي صفراً ولكن في المنطقة التي بينهما، سرعته ستساوي قيمة السرعة عند القطبين مضروبة في جيب الزاوية أي جيب دائرة العرض.

ولشرح هذه العلاقة انظر الرابط

وفهم هذه المعادلة يحتاج أن يكون لديك خلفية رياضية مقبولة نوعاً ما. انظر هنا وهنا

ولمعرفة أين تقع على دوائر العرض

أحضر بندولاً، ويفضل أن تحركه في مكان ليس به تيارات هوائية، وان يكون حبله طويلاً وكتلته ثقيلة، وحرك البندول وشاهد الزاوية التي يلفها البندول في خلال ساعة.

هذه الزاوية ستساوي الزاوية التي من المفروض أن يقوم بها البندول لو كان عند القطب مضروبة بجيب زاوية دائرة العرض.

يمكن أن تقوم بالتجربة على الإحداثيات التي أنت موجود فيها وستجد أن نسبة الخطأ بسيطة جداً، وبهذا تكون قد عرفت أن الأرض تتحرك وكروية وعرفت مكانك عليها.

د. محمد شرف