আড়ালে যখন মাধ্যাকর্ষণ

বিজ্ঞান ক্লাসরুম টীম

()

 

18 Sep 2020

Link: https://bigyan.org.in/effects-of-gravity

মাধ্যাকর্ষণ বলতে আমরা বুঝি , দুটো ভরযুক্ত বস্তুর মধ্যে একটা স্পর্শ ছাড়া ক্রিয়াশীল বল। এই বল-টাকে আমরা আপেল মাটিতে পড়ার সাথে সাথেই মেনে নিতে শিখি। এতটাই স্বাভাবিক লাগে যে এর কী সাংঘাতিক সব প্রভাব চারিদিকে ছড়িয়ে ছিটিয়ে আছে, সেগুলো সবসময় খেয়াল হয়না। হওয়াটা স্বাভাবিকও নয়। বড় বড় গ্রহ-উপগ্রহর মতো ভারী না হলে মাধ্যাকর্ষণকে ধরার প্রয়োজনই নেই, আর এরকম একটিমাত্র বস্তুর সাথেই আমরা পরিচিত — এই পৃথিবী।

কিন্তু, যদি ভেবে থাকি এই পৃথিবীর মাধ্যাকর্ষণকেও মোটামুটি বুঝি, তাহলেও কিন্তু কিছু প্রশ্ন মাথায় রয়েই যায়। এইরকমই কিছু প্রশ্ন এখানে সংগ্রহ করা হলো: পৃথিবী তথা অন্যান্য গ্রহ-উপগ্রহ নিয়ে। প্রশ্নগুলো সবই কোনো না কোনোভাবে মাধ্যকর্ষণকে ঘিরে। প্রশ্নগুলো নিয়ে ভাবো, আলোচনা করো। ভাবতে গিয়ে যদি মজার কোনো আলোচনা হয় বা কিছু মাথায় আসে, নিচে কমেন্ট-এ জানাও।

|| ১ ||

দক্ষিণ মেরুর কাছে আন্টার্কটিকা মহাদেশে পেঙ্গুইন বাস করে। গ্লোবের উপর আন্টার্কটিকা মহাদেশ দেখলে অদ্ভুদ লাগতে পারে এই ভেবে যে পেঙ্গুইনদের মাথা ‘নীচের দিকে’ আর পা উপরের দিকে, মানে তারা উলটো হয়ে হাঁটছে! পেঙ্গুইনরা পড়ে যাচ্ছে না কেন? ওরা কি বুঝতে পারছে যে ওরা উল্টোদিক করে হাঁটছে?

আদৌ কেন কিছু “পড়ে যায়” কেন? আকর্ষণ বল-টা আসে কোত্থেকে? পেঙ্গুইনদের উপর সেই আকর্ষণটা কোনদিকে?

|| ২ ||

বেশিরভাগ গ্রহ বা নক্ষত্র গোলাকার হয়। অথচ ধূমকেতু গোলাকার নয়। কেন?

গ্রহগুলো সাইজে বড় বলে কি? বড় হলেই গোলাকার হতে হবে?

|| ৩ ||

পৃথিবীর উপর সর্বোচ্চ পর্বত মাত্র নয় কিলোমিটার মত উঁচু। অথচ, মঙ্গল গ্রহে (Mars) কুড়ি কিলোমিটারের উঁচু পাহাড় আছে! পৃথিবীর তুলনায় মঙ্গলগ্রহে এত উঁচু পাহাড় পর্বত থাকা সম্ভব কেন?

এই পাহাড়গুলো তৈরী হয় কী করে? আরো উঁচু হওয়ার থেকে বাধা পায় কিসে?

|| ৪ ||

শনি গ্রহ নিরক্ষরেখা বরাবর অনেকটাই বড়, উত্তর-দক্ষিণ মেরু সংযোগকারী রেখার থেকে – প্রায় দশ শতাংশ পার্থক্য এই দুই দৈর্ঘ্যের। অন্যদিকে সূর্য কিন্তু প্রায় গোলাকার। কেন?

সূর্য সাইজে বড় বলে? যত বড়, তত গোল? এই বড় হলেই গোল ব্যাপারটা নিয়ে কি আশেপাশের জিনিস থেকে ধারণা করা যায়?

|| ৫ ||

কঠিন পদার্থ গ্যাসের থেকে বেশি ভারী। তাহলে কোন গ্রহ বা নক্ষত্র গ্যাসের তৈরি হলে কি আমরা বলতে পারি যে তা কঠিন পদার্থ দিয়ে তৈরি গ্রহ বা নক্ষত্রের থেকে হালকা? 

আমাদের টীমের এক সদস্য ছোটবেলায় এক বই উপহার পেয়েছিল। বই-এর নাম পৃথিবী নয় সূর্য ঘোরে। সেখানে যুক্তি হিসাবে লেখা ছিল যে পৃথিবী কঠিন পদার্থ দিয়ে তৈরি তাই সূর্যের থেকে ভারী, যেহেতু সূর্য গ্যাসীয় পদার্থ দিয়ে তৈরি। তাই, পদার্থবিজ্ঞানের নিয়ম মত পৃথিবীই সূর্যকে টানছে, আর তাই সূর্য ঘুরছে পৃথিবীর চারিদিকে। এই যুক্তিটা কি সঠিক?

|| ৬ ||

সূর্য পৃথিবীর তূলনায় অনেক বড়। সূর্য যে বল দিয়ে পৃথিবীকে টানছে, পৃথিবীও কি সেই বল দিয়েই টানছে সূর্যকে?

এই বলটা কি শুধু একটা বস্তুর ভরের উপর নির্ভর করে? সূর্যের টান সূর্যের ভরের উপর আর পৃথিবীর টান পৃথিবীর ভরের উপর?

|| ৭ ||

পৃথিবী আর সূর্য, এর মধ্যে কে কার চারিদিকে ঘোরে? এরা একে অপরকে টানছে মহাকর্ষ বল দিয়ে, তাহলে একে অন্যের উপরে এসে হুমড়ি খেয়ে পড়ছে না কেন? ঘুরছে কেন?

একে অপরকে টানলে কি সবসময় মুখোমুখি সংঘর্ষই হবে? ধরো, একটা বস্তু যাচ্ছিলো ডাইনে থেকে বাঁয়ে, তাকে টানা হলো তার পথের সাথে উল্লম্বভাবে (perpendicularly)। যেই সে একটু বাঁক নিলো এই টানের ফলে, টান-টাও একটু দিশা পরিবর্তন করলো যাতে সেটা নতুন পথের সাথে তখনো উল্লম্ব আছে। যত পথের দিশা পাল্টায়, বল-ও তার দিশা পাল্টে উল্লম্বই থাকে। এক্ষেত্রেও কি বস্তুটার সাথে বলের উৎসের মুখোমুখি সংঘাত অবশ্যম্ভাবী?

|| ৮ ||

মহাকর্ষ বল শুধুই আকর্ষণ করছে একে অপরকে। অর্থাৎ, কোন বস্তুর মধ্যে সকল অণু-পরমাণু পরস্পরকে টানছে। তাহলে, বস্তুটির আয়তন শূন্য হয়ে যাচ্ছে না কেন? অর্থাৎ, সবাই সবাই-এর গা-এ এসে পড়ছে না কেন?

গায়ে গায়ে এসে পড়ার বাধাটা কোথায়? চেয়ার-টেবিল এসব তাদের আকৃতি বজায় রাখে কী করে? অণু-পরমাণুগুলো একে ওপরের ঘাড়ে পড়ে একটা মণ্ড হয়ে যায় না কেন?

|| ৯ ||

একটা কৃত্রিম স্যাটেলাইট পৃথিবীর চারিদিকে ঘুরছে, পৃথিবী পৃষ্ঠ থেকে এক নির্দির্ষ্ট উচ্চতায়। স্যালেলাইটটিকে যদি পৃথিবী থেকে আরও দূরে নিয়ে যাওয়ার চেষ্টা করি আমরা, অর্থাৎ, যেখানে পৃথিবীর টান আরো কম, তাহলে স্যালেলাইটটির বেগ বাড়াতে হবে না কমাতে?

কমাতে হবে মনে হচ্ছে, কারণ পৃথিবীর টানেই তো ঘুরছে সেটা। নইলে হুস করে তার কক্ষের স্পর্শক ধরে বেরিয়ে যেত। বাড়াতে হবে মনে হচ্ছে, কারণ কক্ষপথটাও বাড়ছে, তাই বেশি দূরত্ব অতিক্রম করতে হবে। কোনটা ঠিক মনে হচ্ছে?

|| ১০ ||

ছোট প্রাণীরা, যেমন কাঠবেড়ালী, অনেক উপর থেকে মাটিতে পড়লেও আহত হয় না। অথচ, তূলনা মূলকভাবে বড় প্রাণীরা মাটিতে পড়লে হাড় ভেঙ্গে যায়! কেন?

মাধ্যাকর্ষণের ফলে ত্বরণ (acceleration due to gravity) দুটোরই তো সমান। তাহলে বড় প্রাণীর বেশি লাগছে কেন?

|| ১১ ||

এই স্পর্শ ছাড়া ক্রিয়াশীল বল ব্যাপারটাকে বুঝবো কী করে? আমি টানছি/ঠেলছি এগুলো বুঝতে পারছি, কিন্তু আমার ওজন আছে বলেই দূর থেকে টানতে পারছি, এ আবার কেমন কথা? এটা কি ম্যাজিক?

একটা বস্তুর জন্য স্পর্শ ছাড়াই বল সৃষ্টি হচ্ছে, এর মানে হলো বস্তুটার উপস্থিতি জানা যাচ্ছে দূর থেকেই। এটা কিভাবে সম্ভব হয়? দুই আকর্ষণ বা বিকর্ষণকারী বস্তুর মাঝখানে বার্তাবাহক কেউ আছে নিশ্চয়?

|| ১২ ||

গ্রহ বা উপগ্রহগুলোর মহাকর্ষ বলকে কি এইভাবে ভাবা যায়: সব গ্রহের চারিদিকে বায়ুমণ্ডলের মতো একটা মহাকর্ষমণ্ডল আছে, যার বাইরে গেলে আর সেই গ্রহের মহাকর্ষ বলকে ধরার প্রয়োজন নেই (অঙ্ক কষার জন্য)?

কেন ধরার প্রয়োজন নেই? অন্য কারো মহাকর্ষ বল খুব বেশি হয়ে যায় বলে, এরকম কি? ধরো, যদি পৃথিবীর উপরে বসে থাকি, আমার ওপর চাঁদের আকর্ষণ ধরার প্রয়োজন নেই, কারণ পৃথিবীরটা অনেক বেশি, তাই কি? অর্থাৎ একটা গ্রহের মহাকর্ষমণ্ডলটা শুধু গ্রহের ওপর নয়, কাছাকাছি আর কী কী আছে, তার ওপর নির্ভর করে, এরকম বলা ঠিক হবে  কি?

|| ১৩ ||

মাধ্যাকর্ষণ কমতে থাকলে কি আমাদের শারীরিক কিছু চাপ হতে পারে? মানে, মহাকাশচারীদের কি কমে যাওয়া মাধ্যাকর্ষণের জন্য আলাদা করে শারীরিক প্রস্তুতি নিতে হয়? কেন?

শরীরের ওপর কিভাবে আমরা মাধ্যকর্ষণকে অনুভব করি? আমাদের শরীরটা কি মাধ্যাকর্ষণের একটা বিশেষ মান-এর জন্য অভ্যস্ত, এবং সেই মানের থেকে বেড়ে-কমে গেলে কি সমস্যা হবে? ধরো, চাঁদের মাধ্যাকর্ষণ শক্তি তুলনায় কম। চাঁদে গেলে অক্সিজেন-এর অভাবের জন্য সমস্যা হতে পারে। কিন্তু কম মাধ্যকর্ষণে কি কিছু যায় আসবে?

|| ১৪ ||

যদি কোনো বস্তুর ভিতরে চলে যাই, বাইরের অংশটার মাধ্যাকর্ষণ কি ধরতে হবে? পৃথিবীর কেন্দ্রের যত কাছে যেতে থাকবো, মাধ্যাকর্ষণ কি তত কম অনুভব করবো?

বস্তুর ভিতরে ঢুকলে বাইরের অংশটা তো বাইরের দিকে টানবে, তাই না? তাহলে কি ভিতরের দিকের টান আর বাইরের দিকের টান, কিছুটা কাটাকুটি হয়ে যাবে? তার মানে কি, পৃথিবীর সমতল ভূমি থেকে উপরে গেলেও মাধ্যাকর্ষণ কমবে, আবার পৃথিবীর ভিতরে প্রবেশ করলেও সেটা কমবে?

|| ১৫ ||

মহাকর্ষ বলের সূত্রটা প্রমাণ কিভাবে করা যায়? যদি আমি আজকে বলি সূত্রটা ভুল, কিভাবে দেখানো যাবে ওটা ঠিক?

এই সূত্রতে বল, ভর আর দূরত্ব আছে (G তো ধ্রুবক)। সেগুলো মেপে সমীকরণে বসিয়ে দিলেই হবে? দুটো বস্তুর মধ্যে বল মাপে কী করে? সেটাও নাহয় মাপলাম, কিন্তু গোটাটাই মহাকর্ষ বলের থেকে আসছে, সেটাই বা বুঝবো কী করে? পড়ন্ত বস্তুর উপর বাতাসের প্রতিরোধও তো থাকে। সেসব ধরবো না? বল, ভর, দূরত্ব, সব কোন একক-এ মাপতে হবে?

|| ১৬ ||

শুনেছি, চাঁদের মহাকর্ষ বলে জোয়ার-ভাটা তৈরী করে। সেটা কিভাবে হয়? চাঁদ তো এতো দূরে!

পৃথিবীর ওপর তো পৃথিবীর মাধ্যকর্ষণটা ধরলেই যথেষ্ট হওয়া উচিত। চাঁদ কিভাবে প্রভাবে ফেলে পৃথিবীর ওপর অত দূর থেকে? চাঁদই কেন পারে, মঙ্গল বা শুক্রগ্রহ প্রভাব ফেলতে পারে না কেন?

|| ১৭ ||

Free fall-এ বা একটা লিফটের মধ্যে বা রোলারকোস্টারে চলাকালীন আমাদের মনে হয় ওজন পালটে যাচ্ছে। আমরা পৃথিবীতেই আছি, নিউটনের মহাকর্ষ সূত্র অনুযায়ী ওজন তো একই থাকার কথা। তাহলে ওজন পালটাচ্ছে বলে মনে হয় কেন?

আমরা যে ওজনটা অনুভব করি, সেটা কি আমাদের ভর-টাই শুধু? অর্থাৎ মোটা লোকটার ভর আমার থেকে বেশি কারণ তার ভিতর মালমশলা বেশি, তাই তার ওজনও আমার থেকে বেশি? নাকি এটাও দেখা জরুরি যে লোকটা যাতে চড়ে আছে, সেটা একটা পড়ন্ত জিনিস নয় তো?

|| ১৮ ||

আন্তর্জাতিক স্পেস স্টেশন বা কৃত্রিম স্যাটেলাইটের মধ্যে কোন বস্তু ওজনশূন্য অবস্থা কী করে তৈরি হতে পারে? স্পেস স্টেশন তো পৃথিবীর মাধ্যাকর্ষণ ক্ষেত্রের মধ্যেই আছে।

স্পেস স্টেশন একটা কৃত্রিম উপগ্রহ, পৃথিবীর চারিদিকে নিজের কক্ষে ঘোরে। তার মধ্যে থাকলে নিজের ভরও থাকে, দিব্যি পৃথিবীর মাধ্যাকর্ষণও থাকে। তাহলে, দুইয়ে মিলে যে ওজন সৃষ্টি হওয়ার কথা, সেটা কোথায় গেল?

|| ১৯ ||

কৃত্রিম উপগ্রহ বা আন্তর্জাতিক স্পেস স্টেশনের গতি ব্যাখ্যা করতে হলে কি পৃথিবীর আকর্ষণ ধরা আবশ্যক? এরা এত্ত দূরে …

এইরকম কি নয় যে উপগ্রহগুলোর ভিতর মোটর রয়েছে যেগুলো উপগ্রহটাকে নিজের কক্ষে চালিয়ে নিয়ে যাচ্ছে? একটা ট্রেন লাইনে ট্রেনের ইঞ্জিন-এর ক্ষমতা অনুযায়ী ট্রেনের গতি বাড়েকমে, সেইমতো উপগ্রহের মোটর-এর ক্ষমতা অনুযায়ী তার গতি বাড়ে-কমে, তাই নয়? এর মধ্যে পৃথিবীর আকর্ষণ কোথা থেকে আসছে? অতদূরে আকর্ষণটা কমে আসেনি?

|| ২০ ||

Ganymede বুধ গ্রহের থেকে বড়, কিন্তু তাও তাকে গ্রহ না বলে উপগ্রহ (বৃহস্পতি গ্রহের) বলা হয় কেন?

গ্রহ তকমা পেতে গেলে একটা মানদণ্ড হলো সেই অঞ্চলে তার মহাকর্ষ বলের প্রভাব সবথেকে বেশি হবে। হয় আশপাশ পুরো ফাঁকা থাকবে (যেমন বুধ) অথবা বাকিরা তার আশেপাশে ঘুরবে (যেমন পৃথিবী) কিন্তু, গ্যানিমেড তার এলাকায় সবথেকে বড় না; তাই বেচারা গ্রহের বদলে উপগ্রহ। ভেবে দেখো আর কে আছে ওই চত্বরে গ্যানিমেড-কে টেক্কা দিতে।

|| ২১ ||

বুধ সূর্যের সবথেকে কাছে কিন্তু শুক্রগ্রহ (ভেনাস) সবথেকে গরম গ্রহ কেন?

 গ্রীন হাউজ প্রভাব, গ্লোবাল ওয়ার্মিং এইসব পৃথিবীকে নিয়ে শুনেছ। ওই লাইনে ভেবে দেখো। গরম হতে হলে তাপ পেলেই চলবে না, তাকে ধরেও রাখতে হবে। ধরে রাখে কে?

|| ২২ ||

আইও (Io, বৃহস্পতির উপগ্রহ) মোটামুটি চাঁদের সাইজের। চাঁদ পুরোপুরি ভূতাত্ত্বিকভাবে নির্জীব, কিন্তু আইও-তে প্রায় চারশোটা সক্রিয় আগ্নেয়গিরি, এটা কেন?

এর পিছনেও আছে মাধ্যাকর্ষণ! আইওর উপর বৃহস্পতি আর তার অন্যান্য উপগ্রহের মহাকর্ষ বল এতটাই শক্তিশালী যে পুরো উপগ্রহটা বারবার সংকুচিত ও প্রসারিত হতে থাকে আর সেই চাপ থেকেই তৈরি হয় গুচ্ছের আগ্নেয়গিরি।

আইওর উপর একটা ভিডিও –

|| ২৩ ||

পৃথিবীর ওপর কোনো একটা জায়গা থেকে চাঁদের সবসময় একই দিক আমরা দেখি কেন? চাঁদ তো ঘুরছে!

হিন্ট: Tidal locking-এর জন্য। চাঁদ একটা বিশেষ ভাবে ঘুরছে!

প্রচ্ছদের ছবি: বনানী মণ্ডল

(প্রশ্নগুলো দিয়েছেন বিজ্ঞান টীম-এর কিছু সদস্য এবং অন্যান্য বিশেষজ্ঞরা: রাজীবুল ইসলাম, অনির্বাণ গঙ্গোপাধ্যায়, অনির্বাণ ঘোষ, কৌশিক দাস, সায়ন চক্রবর্তী, ক্রিস্টাল সেনকো।)

লেখাটি অনলাইন পড়তে হলে নিচের কোডটি স্ক্যান করো।

Scan the above code to read the post online.

Link: https://bigyan.org.in/effects-of-gravity

print