माइक्रोग्रैविटी की घटना, जिसे भारहीनता के रूप में भी जाना जाता है, अंतरिक्ष स्टेशनों में तैरते अंतरिक्ष यात्रियों की तस्वीरों के लिए ज़िम्मेदार है।
- पृथ्वी की परिक्रमा करने वाले उपग्रह में, प्रत्येक घटक पृथ्वी के केंद्र की ओर एक त्वरण का अनुभव करता है, जो उस स्थिति में पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण त्वरण के बराबर है।
- परिणामस्वरूप, उपग्रह के अंदर सब कुछ मुक्त रूप से गिरने की स्थिति में है, लेकिन वे पृथ्वी की ओर गिरने के बजाय, इसके चारों ओर गिर रहे हैं।
- चूँकि उपग्रह के अंदर सभी वस्तुएँ एक ही दर से गिर रही हैं, वे भारहीनता की स्थिति में तैरती हुई प्रतीत होती हैं।
- गुरुत्वाकर्षण द्वारा ऊर्ध्वाधर दिशा को परिभाषित किए बिना, सभी दिशाएँ उन्हें समान दिखाई देती हैं, जिससे क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर दिशाओं के बीच का अंतर समाप्त हो जाता है।
| पहलू | गुरुत्वाकर्षण बल | विद्युतआणविक बल |
| बल का स्वभाव | केवल आकर्षक | आकर्षक या विस्थापक हो सकता है |
| स्रोत | वस्तुओं का द्रव्यमान | विद्युत आवेश (धनात्मक या ऋणात्मक) |
| नियम | न्यूटन का सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण नियम | कूलंब का नियम |
| बल की सीमा | सभी दूरी पर कार्य करता है (दीर्घकालिक बल) | दूरी पर कार्य करता है (दीर्घकालिक, लेकिन आवेश के आकार पर निर्भर करता है) |
| बल की ताकत | विद्युतआणविक बल की तुलना में कमजोर बल | गुरुत्वाकर्षण बल से मजबूत बल |
| माध्यम पर निर्भरता | किसी भी माध्यम में हमेशा समान कार्य करता है | माध्यम पर निर्भर करता है (हवा में कमजोर, डाईइलेक्ट्रिक में मजबूत) |
| वस्तुओं पर प्रभाव | वस्तुओं पर प्रभाव डालता है जिनका द्रव्यमान होता है | वस्तुओं पर प्रभाव डालता है जिनमें विद्युत आवेश होता है |
| बल की दिशा | हमेशा आकर्षक | आकर्षक या विस्थापक हो सकता है |
| उदाहरण | पृथ्वी द्वारा वस्तुओं को अपने केंद्र की ओर खींचना (गुरुत्वाकर्षण) | आवेशित कणों के बीच बल (धनात्मक से धनात्मक को खींचता है, ऋणात्मक से ऋणात्मक को खींचता है) |
दोनों बल मौलिक हैं, लेकिन गुरुत्वाकर्षण बल कमजोर होता है और हमेशा आकर्षक होता है, जबकि विद्युतआणविक बल मजबूत होता है और यह आकर्षक और विस्थापक दोनों हो सकता है।
ग्रहों की गति के केप्लर के नियम 17वीं शताब्दी की शुरुआत में जर्मन खगोलशास्त्री जोहान्स केपलर द्वारा तैयार किए गए तीन मूलभूत सिद्धांतों का एक समूह हैं। ये नियम सूर्य के चारों ओर ग्रहों की गति का वर्णन करते हैं और इस प्रकार हैं:
- कक्षाओं का नियम : सभी ग्रह दीर्घवृत्तीय कक्षाओं में गति करते हैं तथा सूर्य इसके एक फोकस(नाभिक) पर स्थित होता है
स्पष्टीकरण → गुरुत्वाकर्षण के व्युत्क्रम वर्ग बल (केंद्रीय बल) के तहत गति → ग्रह बाध्य गति करता है, जो 1 से कम विलक्षणता देता है ⇒ अण्डाकार कक्षा {KYO KYA KAISE – RHNE DENA -BAS LIKH DENA}
- क्षेत्रफलों का नियम : सूर्य से किसी ग्रह को मिलाने वाली रेखा समान समय अंतरालों में समान क्षेत्रफल तय करती है ।
स्पष्टीकरण → कोणीय संवेग के संरक्षण का परिणाम
यह नियम इस प्रेक्षण से प्रकट होता है कि ग्रह उस समय धीमी गति करते प्रतीत होते हैं जब वे सूर्य से अधिक दूरी पर होते हैं। सूर्य के निकट होने पर ग्रहों की गति अपेक्षाकृत तीव्र होती है।
- आवर्त कालों का नियम: किसी ग्रह के परिक्रमण काल का वर्ग उस ग्रह की कक्षा के अर्ध-दीर्घ अक्ष के घन के अनुक्रमानुपाती होता है।
यह नियम गुरुत्वाकर्षण के नियम से उत्पन्न होता है। न्यूटन ने सबसे पहले केप्लर के तीसरे नियम से गुरुत्वाकर्षण का नियम तैयार किया।
हालाँकि केपलर ग्रहों की गति को समझाने के लिए कोई सिद्धांत नहीं दे सका, फिर भी केपलर के नियम ग्रहों की गति के बारे में हमारी समझ को आगे बढ़ाने में महत्वपूर्ण थे और उन्होंने आइजैक न्यूटन के सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम के लिए आधार तैयार किया।
गुरुत्वाकर्षण बल और उपग्रह गति –
- जब कोई उपग्रह पृथ्वी के चारों ओर परिक्रमा करता है, तो उसे अपनी वृत्तीय या दीर्घवृत्तीय कक्षा बनाए रखने के लिए एक केंद्रीय बल (centripetal force) की आवश्यकता होती है। यह केंद्रीय बल पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण द्वारा प्रदान किया जाता है।
- उपग्रह वक्राकार पथ पर चलता है क्योंकि उसकी स्पर्शीय गति (tangential velocity) गुरुत्वाकर्षण बल के लंबवत होती है, जिससे स्थिर कक्षीय गति प्राप्त होती है
- एक संदर्भ प्रणाली से देखा जाए तो, उपग्रह निरंतर मुक्त पतन (free fall) में होता है, लेकिन अपनी स्पर्शीय गति के कारण वह पृथ्वी की ओर गिरने के बजाय उसके चारों ओर “गिरता” रहता है।
- इस प्रकार, कम ऊँचाई वाली कक्षाएँ (छोटे rrr) में अधिक गति की आवश्यकता होती है, जबकि उच्च कक्षाएँ (बड़े rrr) में उपग्रह धीमी गति से चलते हैं।
भूस्थिर और ध्रुवीय उपग्रहों में अंतर-
| विशेषता | भूस्थिर उपग्रह | ध्रुवीय उपग्रह |
| कक्षा की दिशा | पृथ्वी के घूर्णन की दिशा में, पृथ्वी की सतह के सापेक्ष एक निश्चित स्थिति बनाए रखते हुए भूमध्य रेखा के ऊपर परिक्रमा करता है। | उत्तर-दक्षिण दिशा में, दोनों ध्रुवों के ऊपर से गुजरता है, समय के साथ पूरी पृथ्वी को कवर करता है। |
| ऊँचाई | लगभग 35,786 किमी पृथ्वी की सतह से। | लगभग 500 से 800 किमी पृथ्वी की सतह से। |
| कक्षीय काल | 24 घंटे, पृथ्वी के घूर्णन के साथ समन्वित। | लगभग 90 से 100 मिनट प्रति कक्षा। |
| पृथ्वी के सापेक्ष स्थिति | पृथ्वी पर एक विशिष्ट बिंदु के सापेक्ष स्थिर रहता है, जिससे एक ही क्षेत्र का निरंतर कवरेज प्राप्त होता है। | प्रत्येक कक्षा में पृथ्वी के विभिन्न क्षेत्रों के ऊपर से गुजरता है, जिससे समय के साथ वैश्विक कवरेज सुनिश्चित होता है। |
| आवृत्त क्षेत्र | पृथ्वी पर एक निश्चित क्षेत्र का निरंतर कवरेज (मुख्य रूप से भूमध्य रेखीय बेल्ट)। | प्रत्येक कक्षा में पूरी पृथ्वी को कवर करता है, जिससे वैश्विक अवलोकन सुनिश्चित होता है। |
| रिज़ॉल्यूशन | उच्च ऊँचाई और विस्तृत दृश्य के कारण कम रिज़ॉल्यूशन। | पृथ्वी के निकटता के कारण उच्च रिज़ॉल्यूशन, जिससे विस्तृत इमेजिंग संभव होती है। |
| उपयोग | मुख्य रूप से संचार, टेलीविजन प्रसारण, और मौसम पूर्वानुमान के लिए। | मुख्य रूप से पृथ्वी अवलोकन, पर्यावरणीय निगरानी, संसाधन प्रबंधन, और निगरानी के लिए। |
| उदाहरण | INSAT श्रृंखला (भारत), GOES (USA), EUTELSAT (यूरोप)। | IRS (भारत), NOAA (USA), Landsat श्रृंखला (USA), RADARSAT (कनाडा)। |
