منو

حفره ی سیاه (2)

: حفره ي سياه (2) :

حفره ي سياه (2)

نوشته: امين محمود نژاد

اين مقاله در ادامه مقالات حفره سياه و به درخواست برخي خوانندگان مبني بر ارائه فرمول و توضيح كامل ايجاد حفره و كشش قطبي سياه چاله ها منتظر مي شود.اميدوارم نظر خوانندگان گرامي را جلب كرده باشيم.

در مقالات قبلي به طور كامل توضيح داده شد كه علل ايجاد نيروهاي گرانشي متمركز و برخي پديده جانبي در اطراف سياه چاله ها چگونه است و به طور مفصل در مورد اين نيروها بحث شد اما براي اينكه دقيق تر شده و به عمق مطالب هم پي ببريم مجبور هستيم دوباره برخي مسائل را تكرار نمايم.

ما مي دانيم كه نيروي گرانشي در اطراف يك سياه چاله بقدري زياد است كه امكان فرار براي ذرات به حد صفر ميرسد.مگر در مواردي خاص و شرايطي كه در مقالالت قبلي توضيح دادخ شد.

اما اين نيروي گرانشي را مي توانيم به حالت اي مختلف بررسي كنيم . نيروي گرانشي كه در ميدان گرانشي ايجاد مي شود يا نيروي گرانشي توسط ذرات گراويتون حمل شده و به ذرات ديگر اثر مي كند.

در ابتداي امر از شما دعوت مي كنيم يك سياه چاله بزرگ را در نظر بگيريد فرض كنيد اين سياه چاله با قدرت كشش بالا سرعت دوراني پاييني دارد سوالي كه اينجا مطرح ميشود اين است كه ذرات چگونه به داخل كشيده مي شوند؟

جوابي كه ما داريم اين است كه اين ذرات در خط تقريبا مستقيم و در جهتي كه وارد شده اند به سطح بر خورد مي كنند.حال همين سياه را با سرعت گردش بالا در نظر بگيريد اينجا ديگر ذرات مثل حالت اول به بالا كشيده نخواهند شد .

علت هم اين است كه وقتي سياه چاله رمبيده ، با سرعت بالا دوران مي كند به همراه خود فضا و زمان و يا ذرات گراويتون را به چرخش به دور خود وادار مي سازد.در نتيجه جهت گيري ذرات هم در جهت حركت همين گراويتون ها خواهد بود و ذرات فقط در نزديكي سطح چاله از حركت دايره اي باز خواهند ايستاد .حال همين مطلب را در تمام سياه چاله بسط داده و اينگونه بحث را پيش مي بريم كه اگر ذرات گراويتون كه حامل نيرو هستند در اطراف سياه چاله گردش كنند ؟با سرعتي ثابت در تمام سطوح حركت خواهند كرد ؟

جواب اين سوال خير است.

قبل از پاسخ كامل به اين سوال در مورد مطلب فوق يك مثال مي زنيم : اگر شما ماهواره اي را با يك موشك قدرتمند به بالاي جو منتقل مرده و اين ماهواره را به حال خود رها كنيد چه اتفاقي ميافتد ؟ خوب معلوم است اين ماهواره بعد از دقايقي با سرعت بالا با زمين بر خورد خواهد كرد. ولي اگر اين ماهواره را توسط موشك ديگري با سرعتي مشخص به حركت در اوريم ديگر اين ماهواره با زمين بر خورد نخواهد كرد و در مدار مشخص خود با تناوب منظمي حركت خواهد كرد.

پس در مورد سياه چاله ها هم چرخش سياه چاله تقريبا همان نقشي را ايفا مي كند كه موشكهاي ماهواره ايجاد مي كند .

اما در جواب سوال بايد گفت اگر اين حركت دايره اي در اطراف سياه چاله ها را به طرف قطب هاي سياه چاله منتقل كنيم قضيه فرق خواهد كرد.

همان گونه كه در شكل (1) ملاحظه مي كنيد ذره اي با زاويه اي مشخص در حال حركت به سمت سياه چاله است در حالي كه به خود سياه چاله هم با سرعت بالا گردش مي كند و فضاي اطراف را نيز به حركت در مي آورد . اگر اين ذره بر روي فضا زمان و يا ذرات گراويتون نيرو وارد كرده و روي انها حركت دايره اي انجام دهد با سرعتي مشخص كه رفته رفته در اثر نزديك شدن به سياه افزايش مي يابد و طرف مركز حركت خواهد كرد .ضمن اينكه يك شتاب مركز گرا نيز در جهت مستقيم به علت گردش به طرف خط عمودي كه از مركز دايره مي گذرد به آن وارد مي شود و حال رابطه ي اين حركت را بدست مي آوريم.

در شكل 2 گرانيگاه ذره به عنوان ذره اي كه بر مسير دايره حركت مي كند . در نظر گرفته شده است . دو نيروي وزن و عمودي تكيه گاه بر ذره اثر ميكنند . اگر محور هاي مختصات را افقي و قائم در نظر بگيريم لازم است نيروي عمودي را به مولفه هايش تجزيه كنيم (براي ان كه بردار نيروي مركز گرا در جهت مثبت باشد جهت مثبت محور ايكس را به طرف چپ تعريف كرده ايم) با توجه به توضيحات بالا نبروي كل هم نيروي وارد شده ي نهايي بر ذره اسن . از برايند نيروهاي وزن و عمودي تكيه گاه بدست مي اوريم .

حتمامتوجه شده ايد كه زاويه بين نيروي عمودي و جهت مثبت محور عمودي برابر الفا است .(زيرا راستاي نيروي عمودي بر شيب عرضي و راستاي محور عمودي بر سطح افق عمود است و مي دانيد هرگاه اضلاع دو زاويه نظير به نظير بر هم عمود باشند. ان دو زاويه نيز با هم برابرند)

(تمام محاسبات در داخل افق رويداد سياه چاله معتبر هستند)

بعد از توضيحات بالا در مورد ايجاد حفره هم بايد گفت چون ذره يا ذرات گراويتون در مسير دايره اي حركت شتاب دار دارند به ديواره ي حركت خود كه همان ذرات گرائيتون ديگر است نيروي مخالف وارد مي كنند در نتيجه اين ذرات حامل نيروي گرانشي از مركز گردش دور شده و يك حفره كه از سطح خارج افق رويداد شروع مي شود و به سطح سياه چاله ميرسد ايجاد شده و ذرات در سطح بين حفره كه يك طرف ان افق رويداد است و طرف ديگر انم فضاي بدون گرانشي شديد حركت مي كنند. (شكل 3 )

نيروي كل وارد شده بجز خط مستقيم كه از خط استواي سياه چاله مي گذرد هميشه بيشتر از نيروي وزن است و فقط در همين يك مورد نيروي خالص به خاطر اينكه از سطح نيروي عمودي تكيه گاه به جسم اثر نمي كند برابر وزن جسم است.



منبع : هوپا