கிரகங்கள் ஏன் சூரியனைச் சுற்றி வருகின்றன?

இந்தப் பிரபஞ்சத்தில், குறிப்பிட்ட நிறையக் கொண்டுள்ள ஒவ்வொரு பொருளும் குறிப்பிட்ட அளவு ஈர்ப்பு விசையையும் கொண்டுள்ளது. நமது சூரியக் குடும்பத்தின் 99.86% நிறை சூரியனில் தான் உள்ளது. எனவே அதன் ஈர்ப்பு விசையும் மிகப்பெரிய அளவில் இருக்கும்.

அப்படியிருக்க, மற்ற கிரகங்கள் அனைத்தையும், அது தன்னுள் ஈர்த்திருக்க வேண்டுமல்லவா? ஆனால், மற்ற கிரகங்கள் அனைத்தும் சூரியனைச் சுற்றி வருகின்றனவே! எப்படி? 🤔

சூரியனின் ஈர்ப்பு விசை, அனைத்துக் கிரகங்களையும் தன்னிடம் ஈர்த்துக் கொண்டிருக்கும் போதும், அவை சூரியனுக்குள் விழாமல் அதனைச் சுற்றி வருகின்றன எனும்போது, கண்டிப்பாக அந்தக் கிரகங்களின் மீது, சூரியனின் ஈர்ப்பு விசைக்கு எதிரான மற்றொரு விசை செயல்பட வேண்டுமல்லவா? அந்த விசையின் பெயர் தான் "மையவிலக்கு விசை" (Centrifugal force) ஆகும்.

நியூட்டனின் முதல் விதிப்படி, ஒரு பொருள் மாறாத வேகத்தில் சென்று கொண்டிருக்கும்போது, அதன் மீது எந்த ஒரு புறவிசையும் செயல்படாத வரையில், அதன் திசைவேகத்திலோ அல்லது, திசையிலோ எந்தவித மாற்றமும் ஏற்படாது. மேலும், ஒரு பொருள் எப்பொழுதும் நேர்கோட்டில் செல்லவே விரும்பும். எனவே, நேரான பாதையில் செல்லக்கூடிய ஒரு பொருள், மற்றொரு பொருளின் ஈர்ப்பு விசையினால், வளைவான பாதையில் நகரும்போது, மீண்டும் அதன் பாதையை நேரானதாக மாற்றுவதற்கான ஒரு விசை அந்தப் பொருளின் மீது செயல்படும். அந்த விசை தான், மையவிலக்கு விசை ஆகும்.

உதாரணமாக, நீங்கள் மகிழுந்தில் சென்று கொண்டிருப்பதாக எடுத்துக் கொள்ளுங்கள். ஒரு வளைவான பாதையில் அந்த மகிழுந்து வளையும்போது, வெளிப்புறம் நோக்கிய ஒரு விசை உங்களின் மீது செயல்படுமல்லவா? 

அந்த விசைதான், இந்த மையவிலக்கு விசை ஆகும். இதனைக் கீழே உள்ள சமன்பாட்டின் மூலம் வரையறுக்கலாம்.

F=mv²/r

இங்கே r என்பது வளைவுப் பாதையின் ஆரத்தையும்,v என்பது அந்தப் பாதையில் நகரக்கூடிய பொருளின் திசைவேகத்தையும் குறிக்கிறது. 

நேரான பாதையில் செல்ல வேண்டிய கிரகங்கள், சூரியனின் ஈர்ப்பு விசையால், வளைவான பாதையில் செல்லும்போது, அவற்றின் மீதும் இந்த மையவிலக்கு விசை செயல்படும்.

எந்த ஒரு வட்டப்பாதையில், சூரியனின் ஈர்ப்புவிசையும், மையவிலக்கு விசையும் ஒன்றையொன்று சமன் செய்கின்றனவோ, அந்த வட்டப்பாதையைத்தான் கிரகங்கள் தேர்வு செய்கின்றன. 

ஆனால், ஏன் அவை சூரியனுக்குள் விழாமல் வளைவான பாதையில் செல்கின்றன? இப்போது, நீங்கள் ஒரு பந்தை வேகமாக மேல்நோக்கி எறிவதாகக் கொள்ளுங்கள். உங்களின் பார்வையில், அந்தப் பந்தானது மேலே சென்றுவிட்டு, மீண்டும் அதே பாதையில் தரையை அடைந்து விடும். ஆனால் உண்மையில் அப்படி நடப்பதில்லை. ஏனென்றால் நீங்கள் இருக்கும் பூமி, தன்னைத்தானே சுற்றுகிறதல்லவா? 

எனவே, அந்தப் பந்தை மேலே தூக்கி எறிந்தபோதும், அது மீண்டும் கீழே வந்த போதும், நீங்கள் ஒரே இடத்தில் நிற்பதில்லை. பூமியின் மையத்தைக் குறிப்பிட்ட தூரம் சுற்றி வந்துள்ளீர்கள். அதேபோல்தான் உங்களுடன் சேர்ந்து அந்தப் பந்தும் சுற்றி வந்துள்ளது. [கொஞ்சம் உயரத்திற்குச் சென்று]

அதாவது, தன்னைத்தானே சுற்றிக்கொள்ளும் ஒரு கோள அமைப்பின் மீது ஒட்டிக்கொண்டுள்ள நீங்கள், ஒரு பந்தை மேல் நோக்கி எரிந்து அதனை மீண்டும் பிடிக்கும்போது, அந்தப் பந்தானது கோள அமைப்பில் இருந்து குறிப்பிட்ட உயரத்தை அடைந்து, அதனுடன் சேர்ந்து, சிறிது நேரம் சுற்றிவிட்டு மீண்டும் தரையை அடைகிறது.

ஒருவேளை, அந்தப் பந்தை பூமியிலிருந்து சுமார் 400 கிலோமீட்டர் உயரத்திற்கு மேல் உங்களால் தூக்கி எறிய முடிந்தால், முன்பு கூறியது போலவே, அந்தப் பந்தானது மேல்நோக்கிச்  சென்ற பிறகு குறிப்பிட்ட கட்டத்தில், பூமியுடன் சேர்ந்து அதன் மேற்பரப்பை சுற்றிவரத் தொடங்கும். பிறகு மீண்டும் தரையை அடைய முயற்சி செய்யும். ஆனால், அதனால் தரையை அடைய முடியாது. பூமியுடன் சேர்ந்து அந்தப் பந்தும் பூமியை சுற்றிவரத் தொடங்கும். 

ஏனெனில், பூமியிலிருந்து அதிகபட்ச உயரத்தை அடையும்போது, அந்தப் பந்து, மீண்டும் கீழ்நோக்கி விழுவதற்கான திசைவேகத்தைக் கொண்டிருக்கிறது. ஆனால், அந்தப் பகுதியில் பூமியின் ஈர்ப்பு விசை குறைவாக இருப்பதால் அதனால் பூமியின் தரையை அடையமுடிவதில்லை. மாறாக, பூமியைச் சுற்றி வரத்தொடங்குகிறது.

நாமும் கூட பூமியை, அதன் தரைப்பரப்பில் இருந்து கொண்டு, சுற்றி வந்துகொண்டு தானே இருக்கிறோம்? ஆனால், அந்தப் பந்தானது தரைபரப்பிலிருந்து கொஞ்சம் மேலே சென்று பூமியை சுற்றி வந்து கொண்டிருக்கிறது. அவ்வளவுதான் வேறுபாடு.

 இவ்வாறாகவே கிரகங்களும் சூரியனை சுற்றி வருகின்றன. நேரான பாதையில் சென்று கொண்டிருக்கும் ஒரு பொருளை அல்லது கிரகத்தை சூரியன் தனது ஈர்ப்பு விசையால் வளைவான பாதையில் நகரச் செய்யும்போது, அந்தப் பொருளின் மீது மையவிலக்கு விசை செயல்படத் தொடங்குகிறது. அந்தப் பொருள் சூரியனின் தரப்பிறப்பிலிருந்து குறைந்தபட்ச உயரத்தை அடையும் போது கூட அதனால் சூரியனுக்குள்ளே விழ முடியாது. 

ஏனென்றால், சூரியனைச் சுற்றி வலம் வருவதற்கு தேவையான திசைவேகத்தை அது கொண்டுள்ளது. இந்தக் குறைந்தபட்ச உயரத்தில் அந்தப் பொருள் நகராமலோ, அல்லது, குறைவான திசைவேகத்துடன் நகர்ந்தாலோ, கண்டிப்பாக அது சூரியனுக்குள் இழுக்கப்படும்.

சூரியனைச் சுற்றி வருவதற்கான திசைவேகத்தைப் பெற்றிருப்பதுடன், மைய விளக்கு விசையும் செயல்படுவதால், கிரகங்கள் அனைத்தும் சூரியனுக்குள் விழாமல் அதனைச் சுற்றி வருகின்றன.