عندما ننظر إلى النجوم ونرى تلك النجوم الساطعة تشرق في الليل ، غالبا ما يكون لدينا الوهم بأن هذه الأجرام السماوية معلقة في الفضاء.

ومع ذلك ، هذا مجرد وهم بصري ، في الواقع ، تتحرك الأجرام السماوية في مداراتها بسرعة عالية طوال الوقت. تنطوي الحقيقة وراء هذه الظاهرة على فهم أساسي للقوة والحركة في الفيزياء.

في العصور القديمة ، كان الناس يفتقرون إلى فهم متعمق لقوانين الفيزياء ، وغالبا ما كان لديهم بعض الأفكار الخاطئة. على سبيل المثال ، اعتقد الفيلسوف اليوناني القديم أرسطو أن القوة هي التي تحافظ على حركة الأشياء. تم قبول هذا الرأي على نطاق واسع في ذلك الوقت وسيطر على المجتمع الأكاديمي لألف عام. وفقا لهذه النظرية ، يبدو أن الأجرام السماوية تحتاج أيضا إلى نوع من القوة المستمرة للحفاظ على تعليقها. ومع ذلك ، مع تطور العلم ، تم تصحيح هذا المفهوم الخاطئ في النهاية بواسطة ميكانيكا نيوتن.

ينص قانون نيوتن الأول على أن القوة هي سبب تغيير حالة حركة الجسم ، وإذا كانت القوة الكلية على جسم ما تساوي صفرا ، فستبقى إما في حركة خطية منتظمة أو تظل في حالة سكون.

الحركة المستقرة للأجرام السماوية في الفضاء لا تدعمها بعض القوة الغامضة ، ولكن لأن القوى التي تتعرض لها تصل إلى توازن دقيق. في حالة الأرض ، فهي لا تخضع فقط لجاذبية الشمس القوية ، ولكن أيضا من قبل الأجرام السماوية الأخرى مثل القمر. اتجاه هذه القوى ليس عموديا لأسفل ، ولكن نحو مصادر الجاذبية الخاصة بها.

في حالة الأرض ، على الرغم من أننا لا نشعر بها ، إلا أنها تتحرك في الواقع حول الشمس في مدار بيضاوي الشكل تحت التأثير المشترك لجاذبية الشمس وقوة الطرد المركزي الناتجة عن دورانها. إذا تمت مقارنة الأرض بقمر صناعي يدور حول الشمس ، فإن السرعة الابتدائية وسحب الجاذبية التي تتطلبها تشكل شروط حركتها حول الشمس. وبنفس الطريقة ، فإن سحب الجاذبية بين الأجرام السماوية هو أيضا عامل رئيسي في قدرتها على الدوران حول بعضها البعض في الفضاء دون السقوط.

إذا نظرنا إليها من وجهة نظر ميكانيكا نيوتن ، فسنجد أن الجسم السماوي ليس لديه قوة هبوطية لسحبه ، لذلك لا يسقط. على العكس من ذلك ، تتحرك الأجرام السماوية على طول مداراتها لأن قوتها الصافية في الفضاء تساوي صفرا ، وهذا هو السبب الحقيقي لتعليقها بثبات في الفضاء.

مع التطور الإضافي للفيزياء ، وخاصة نظرية النسبية العامة لأينشتاين ، لدينا فهم أعمق لسبب عدم سقوط الأجرام السماوية. تقلب النسبية العامة مفهوم الجاذبية في ميكانيكا نيوتن التقليدية من خلال القول بأن الجاذبية ليست قوة حقيقية ، ولكنها ناتجة عن انحناء الزمكان بواسطة كتلة جسم ما.

وفقا للنظرية النسبية العامة ، عندما يوجد جرم سماوي مثل الأرض في الزمكان ، فإن كتلته تنحني الزمكان المحيط ، بينما تتحرك الأجرام السماوية الأخرى على طول الخط الجيوديسي في هذا الزمكان المنحني. الجيوديسيا هي أقصر مسار في الزمكان عالي الأبعاد ، ومن منظورنا ثلاثي الأبعاد ، يبدو أن الأجرام السماوية تتحرك على طول مدار بيضاوي الشكل ، لكنها في الواقع تسير على طول المسار الأكثر مباشرة في الزمكان رباعي الأبعاد.

يتضح هذا بشكل أكبر من خلال مبدأ التكافؤ لأينشتاين ، والذي ينص على أن هناك تكافؤا بين إطار مرجعي لحركة متسارعة بشكل صحيح ومجال الجاذبية. هذا يعني أن قوة الجاذبية التي نشعر بها على الأرض يمكن أن ينظر إليها في الواقع على أنها ناتجة عن الانحناء الذي تسببه الأرض في الزمكان. من وجهة النظر هذه ، لا يتم تعليق الأجرام السماوية في الفضاء ، ولكنها مدعومة بالزمكان نفسه ، وهيكل الزمكان هو الذي يحدد مسار الأجرام السماوية.

بتلخيص التحليل أعلاه ، يمكننا أن نفهم أن الأجرام السماوية لا يمكنها أن تحلق أو تسقط في الفضاء ، وأن حركتها يتم تحديدها بالكامل من خلال القوة الكلية التي تتعرض لها. في حالة عدم وجود قوة خارجية أو قوة ناتجة صفرية ، سيبقى الجسم السماوي في حركة خطية منتظمة أو في حالة سكون. يحدد تأثير الجاذبية بين الأجرام السماوية ، وكذلك سرعة الأجرام السماوية نفسها ، مسارها المعقد والمنظم في الفضاء.

على وجه التحديد ، لا تسقط الأجرام السماوية مثل الأرض لأن ليس لديها قوة صافية في الفضاء. على سبيل المثال ، فإن سحب الجاذبية للأرض وقوة الطرد المركزي الناتجة عن دورانها متوازنان تماما في الحجم والاتجاه للسماح للأرض بالتحرك بثبات في مدارها حول الشمس. في إطار النسبية العامة ، يمكن أيضا فهم هذه الحركة على أنها الحركة الجيوديسية للأرض على طول الزمكان حول الشمس.

وبالتالي ، سواء وفقا لميكانيكا نيوتن أو النسبية العامة ، يمكن تفسير حركة الأجرام السماوية على أنها نتيجة طبيعية لعمل مجالات الجاذبية والسرعات الأولية. الأجرام السماوية لا تحلق بدون سبب ، ولا تسقط بدون سبب ، وكل حالة من حالات حركتها لها سبب فيزيائي محدد.