כוחות גיאות ושפל

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית

יש לך הודעות חדשות (השווה לגרסה הקודמת).

כוכב השביט שומייקר לוי 9 מתפרק בהשפעת כוחות הגיאות והשפל של כוכב הלכת צדק. שימו לב כי החלקים בצידה השמאלי של התמונה, הקרובים לצדק, נעים במהירות גבוהה יותר מאשר החלקים בצד ימין של התמונה, הרחוקים ממנו.

כוחות גיאות ושפל הינם אפקט שיורי של כוח המשיכה, והוא המקור לתופעת הגיאות והשפל, כמו גם למספר תופעות נוספות, אותן נסקור בהמשך. מקורם של כוחות הגיאות ושפל הוא באי אחידותו של שדה הכבידה לאורך קוטרו (המקביל לציר הכוח) של הגוף עליו הוא פועל. עוצמתו של שדה הכבידה של גוף מסוים, עלולה להיות חזקה בצורה משמעותית בצד הקרוב של גוף אחר עליו הוא פועל, ובצד הרחוק שלו. לכן, נוצרת מתיחות בקצוות של הגוף השני, דבר שעלול להוביל, במקרים יותר קיצוניים, להתפרקותו של הגוף השני. חשוב להדגיש כי כוחות גיאות ושפל לא היו מתקיימים בשדה כבידה אחיד, מאחר ובשדה כבידה אחיד כל פיסת חומר נמשכת אל מקור השדה בכח שווה.

כוחות הגיאות והשפל של כוכב הלכת שבתאי מונעים מהחלקיקים המרכיבים את טבעותיו להתמזג לירחים בהשפעת כוח המשיכה שלהם.

[עריכה] דוגמאות לפעולתם של כוחות גיאות ושפל

כוחות גיאות ושפל הפועלים על גוף כדורי, יגרמו לפחיסתו של הגוף תוך שהם שומרים על נפחו המקורי. הכדור יהפוך, לפיכך, לאליפסואיד, תופעה המתרחשת בעת גיאות ושפל. כח המשיכה הלא אחיד שמפעיל הירח על כדור הארץ גורם לכך שהחלק הקרוב לירח יימשך אליו בצורה יותר חזקה מאשר החלק הרחוק ממנו. מאחר ומסתו של כדור הארץ היא עצומה, היא כמעט אינה מושפעת מכבידת הירח, והשפעת הכוחות באה לידי ביטוי בעיקר באוקיינוסים.
כחות הגיאות והשפל שיוצר כוכב הלכב שבתאי מונעים מהטבעות שלו להתלכד ליצירת ירחים, בהשפעת כוח המשיכה ביניהם.
טרם נפילתו אל כוכב הלכת צדק, כוכב השביט שומייקר לוי 9 התפרק בהשפעת כוחות הגיאות והשפל העצומים של צדק.

[עריכה] ניתוח מתמטי

ניתן להיעזר בחשבון אינפיניטיסימלי על מנת לחשב את כוחות הגיאות והשפל, קרי את ההפרש בין כוחות המשיכה בצד הקרוב והרחוק מהגוף המפעיל את השדה.
כוח הכבידה שמפעיל גוף מסוים במרחק $R$ ממנו נתון בנוסחה

$F = \frac{GMm} {R^2}$ .

הפרשי השדות (בהנחה ש- $h$ הוא אורכו של הגוף ביחס לציר השדה, וכמו כן $h < < R$ ) אם כך בנוסחה

$F(R)-F(R+h)=\frac{GMm}{R^2}-\frac{GMm}{(R+h)^2} = -hF'(R)=\frac{2hGMm}{R^3}$

כאשר G הוא קבוע הכבידה העולמי, M היא מסת הגוף המפעיל את הכוח, m היא מסת הגוף עליו פועל הכוח, ו-R הוא המרחק בין מרכז הגוף הראשון לצידו הקרוב של הגוף השני.

[עריכה] כוחות גיאות ושפל בסביבת גוף על-מסיבי

מהתבוננות בנוסחה אנו רואים, כי כוחות הגיאות והשפל עומדים ביחס ישר למסת הגוף המפעיל את הכוח. מכאן אנו מסיקים, כי כוחות אלה גדולים במיוחד בסביבת גופים על-מסיבים, ככוכבי ניטרונים וחורים שחורים. בגופים אלה כוחות הגיאות והשפל כה חזקים, עד כי בשלב מסוים הם קורעים את הגוף עליו הם פועלים לגזרים, בתהליך המוכר כספגטיפיקציה.