हममें से अधिकांश लोग इसे स्वाभाविक मानते हैं कि पृथ्वी पर गुरुत्वाकर्षण हमेशा एक समान रहता है।...जैसे कोई निरंतर बल हमें ज़मीन से बांधे रखता है। लेकिन जैसे ही आप इसकी तह तक जाते हैं, आपको पता चलता है कि यह विषय कहीं अधिक जटिल है: गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र की तीव्रता बदलती रहती है... आप पृथ्वी पर कहाँ हैं और कितनी गहराई पर हैंयह सिर्फ हवाई जहाज या अंतरराष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन पर चढ़ने से ही नहीं बदलता, बल्कि पृथ्वी के आंतरिक भाग की यात्रा की कल्पना करने से भी बदल जाता है।
इस আপাত रूप से सरल विचार के पीछे छिपा है शास्त्रीय भौतिकी, ग्रह की आंतरिक संरचना और उपग्रह डेटान्यूटन के प्रसिद्ध सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण नियम से लेकर ड्ज़िवोंस्की के प्रारंभिक संदर्भ पृथ्वी मॉडल (पीआरईएम) जैसे विस्तृत भूभौतिकीय मॉडलों तक, सब कुछ एक बहुत ही विशिष्ट प्रश्न का उत्तर देने के लिए एक साथ फिट बैठता है: पृथ्वी पर गुरुत्वाकर्षण सबसे अधिक कहाँ है? और ध्यान रहे, इसका जवाब न तो "सतही तौर पर" है और न ही "बिल्कुल बीच में" जैसा कि कोई शुरू में सोच सकता है।
गुरुत्वाकर्षण कैसे काम करता है और यह हर जगह एक जैसा क्यों नहीं होता?
चीजों को सही परिप्रेक्ष्य में समझने के लिए, यह याद रखना महत्वपूर्ण है कि गुरुत्वाकर्षण ही वह कारक है जो... द्रव्यमान या ऊर्जा वाले पिंडों के बीच पारस्परिक आकर्षण बलयह हमारे पैरों को हवा में उड़ने से रोकने, पृथ्वी को सूर्य के चारों ओर घूमने और चंद्रमा को हमारे चारों ओर परिक्रमा करने के लिए जिम्मेदार है। तीन शताब्दियों से भी अधिक समय पहले, आइजैक न्यूटन ने यह प्रतिपादित किया था कि दो द्रव्यमानों के बीच गुरुत्वाकर्षण बल उनके बीच की दूरी बढ़ने के साथ घटता जाता है। दूरी का वर्ग जो उन्हें अलग करता है।
इसका मतलब यह है कि यदि आप किसी विशाल पिंड से दोगुनी दूरी पर चले जाते हैं, तो गुरुत्वाकर्षण बल एक चौथाई तक कम हो जाता है।यह ठीक वैसा ही संबंध है जो दो आवेशों के बीच विद्युत बल को नियंत्रित करता है: यदि आप दूरी को दोगुना कर देते हैं, तो अंतःक्रिया की तीव्रता एक चौथाई तक कम हो जाती है। इस सरल गणितीय संबंध की मदद से हम उदाहरण के लिए, यह गणना कर सकते हैं कि कोई व्यक्ति कितना गुरुत्वाकर्षण बल महसूस करता है। चंद्रमा अपनी कक्षा में है या फिर पृथ्वी की परिक्रमा करते समय अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन पर कितना बल लगता है।
आईएसएस के मामले में, जो सतह से उतना दूर नहीं है जितना कि कई लोग मानते हैं, गुरुत्वाकर्षण अभी भी लगभग एक डिग्री सेल्सियस है। ज़मीनी हकीकत में हम जो महसूस करते हैं उसका 89% हिस्सा यही होता है।अंतरिक्ष यात्री इसलिए नहीं तैरते क्योंकि गुरुत्वाकर्षण गायब हो गया है, बल्कि इसलिए कि वे एक ऐसी स्थिति में हैं जहाँ वे एक अलग वातावरण में हैं। कक्षा का वर्णन करते हुए निरंतर मुक्त पतनउनकी क्षैतिज गति पृथ्वी की ओर आकर्षण को संतुलित करती है, इसलिए वे जमीन पर "गिरने" के बजाय घूमते रहते हैं।
अब तक तो सब कुछ काफी तर्कसंगत लगता है: हम पृथ्वी से दूर जाते हैं और गुरुत्वाकर्षण कम हो जाता है। दिलचस्प सवाल तब उठता है जब हम इसके विपरीत स्थिति पर विचार करते हैं: अगर हम दूर जाने के बजाय सतह के नीचे चले जाएं तो क्या होगा? पहली नजर में हमें लग सकता है कि केंद्र के जितना करीब हम जाएंगे, आकर्षण उतना ही मजबूत होगा। हालांकि, भौतिकी और ग्रह की आंतरिक संरचना कुछ और ही कहानी बयां करती हैं।
सतह पर हमारी स्थिति के आधार पर, हमारे द्वारा अनुभव किया जाने वाला बल भी बिल्कुल एक जैसा नहीं होता है। एक साधारण तराजू का उपयोग घर पर परीक्षण के रूप में किया जा सकता है: हमारे वजन में लगभग 0,7 किलोग्राम तक का अंतर हो सकता है। पृथ्वी के विभिन्न क्षेत्रों के बीच। जाहिर है, ऐसा इसलिए नहीं है कि हमारा द्रव्यमान बदलता है, बल्कि इसलिए कि हम पर गुरुत्वाकर्षण बल का त्वरण कार्य करता है। मुख्य बात यह है कि पृथ्वी एक समतल सतह नहीं है। एक परिपूर्ण और समरूप गोलाइसमें भू-आकृति, अलग-अलग घनत्व की परतें और बहुत ही अनियमित द्रव्यमान वितरण है।
आदर्श मॉडल: एक समरूप और पूर्णतः गोलाकार पृथ्वी
वास्तविकता में विचलन क्यों होता है, इसे पूरी तरह समझने के लिए, पाठ्यपुस्तक के एक उदाहरण से शुरुआत करना सहायक होता है। आइए एक कल्पना कीजिए। स्थिर घनत्व वाली पूर्णतः ठोस, गोलाकार पृथ्वीयह एक ऐसा उदाहरण है जिसे वैज्ञानिक अवधारणाओं को बिना अधिक जटिलताओं के समझाने के लिए अक्सर पसंद करते हैं। इस आदर्श स्थिति में, द्रव्यमान वितरण पूर्णतः सममित होगा और गणितीय रूप से इसका विश्लेषण करना आसान होगा।
उस सरलीकृत मॉडल में, यदि हम सतह से शुरू करें और ग्रह को भेदते हुए केंद्र की ओर यात्रा करें, तो गुरुत्वाकर्षण की तीव्रता में वृद्धि नहीं होगी जैसे-जैसे हम करीब आते जाएंगे, लेकिन ऐसा होता रहेगा धीरे-धीरे कम हो रहा है जब तक कि यह पृथ्वी के ज्यामितीय केंद्र पर शून्य तक नहीं पहुंच जाता। हाँ, पहली बार में यह विरोधाभासी लग सकता है, लेकिन इसके पीछे एक ठोस तर्क है।
इसका कारण यह है कि जैसे-जैसे हम नीचे उतरते हैं, हर बार हमारे नीचे कम द्रव्यमान है आकर्षण में योगदान। ऊपर स्थित सभी पदार्थ ग्रह के विपरीत दिशा में समान गहराई पर स्थित पदार्थ द्वारा "संतुलित" हो जाते हैं, जिससे उनका कुल प्रभाव एक दूसरे को रद्द कर देता है। प्रमेय के अनुसार, कार्ल फ्रेडरिक गॉसएक समरूप गोले में, किसी आंतरिक बिंदु पर गुरुत्वाकर्षण केवल उस काल्पनिक गोले में निहित द्रव्यमान पर निर्भर करता है जिसकी त्रिज्या केंद्र से उस बिंदु तक की दूरी के बराबर होती है।
इसका मतलब है कि एक स्थान पर स्थित सारा द्रव्यमान बड़ी त्रिज्या आपकी स्थिति आपके ऊपर लगने वाले कुल गुरुत्वाकर्षण बल में योगदान नहीं करती है। हर एक मीटर नीचे उतरने पर, आपको आकर्षित करने वाला "प्रभावी गोला" छोटा होता जाता है, इसलिए गुरुत्वाकर्षण कम हो जाता है। यदि ग्रह वास्तव में इतना एकसमान होता, तो आंतरिक भाग की ओर गुरुत्वाकर्षण भिन्नता का वक्र लगभग नीचे की ओर जाने वाली एक सीधी रेखा जब तक कि केंद्र में इसका मान शून्य न हो जाए।
सैद्धांतिक दृष्टि से यह परिणाम सुंदर है और गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र और समरूपता की अवधारणाओं को पढ़ाने के लिए बिल्कुल उपयुक्त है, लेकिन वास्तविक ब्रह्मांड, और विशेष रूप से पृथ्वी, उस सरलता के अनुरूप बिल्कुल नहीं है। ग्रह की आंतरिक संरचना महत्वपूर्ण बारीकियां पेश करती है जो इसे जटिल बनाती हैं। आंतरिक गुरुत्वाकर्षण रैखिक रूप से व्यवहार नहीं करता है.
वास्तविक पृथ्वी: परतें, घनत्व और एक अत्यंत जटिल आंतरिक संरचना
वास्तविक दुनिया में, पृथ्वी बनी हुई है बहुत अलग संरचना और घनत्व वाली परतेंऔर इससे सब कुछ बदल जाता है। यह एक समान चट्टानी पिंड नहीं है, बल्कि एक स्तरित संरचना है जिसमें गहराई के साथ घनत्व बढ़ता तो है, लेकिन यह वृद्धि एकसमान या नियमित प्रक्रिया नहीं है। इसमें अचानक परिवर्तन होते हैं, कुछ क्षेत्र ऐसे हैं जहाँ घनत्व में बहुत कम परिवर्तन होता है, और कुछ क्षेत्र ऐसे हैं जिनमें बहुत भिन्न-भिन्न पदार्थ पाए जाते हैं।
ग्रह का औसत वैश्विक घनत्व लगभग है। 5,500 किलोग्राम प्रति घन मीटरलेकिन भूपर्पटी, जो सबसे बाहरी भाग है, कोर की तुलना में काफी कम घनी होती है। वायुमंडल चट्टानी सतह के चारों ओर एक गैसीय आवरण बनाता है; फिर हमें जलमंडल मिलता है, जिसमें सभी महासागर, जल निकाय और अन्य जल निकाय शामिल हैं। जल बांध, कुछ के साथ औसत गहराई 4 किलोमीटर समुद्रों में। उन महासागरों और महाद्वीपों के नीचे ठोस भूपर्पटी स्थित है, जहाँ हम रहते हैं।
La पृथ्वी की ऊपरी तहमहाद्वीपीय और महासागरीय दोनों प्रकार की यह परत केवल कुछ दसियों किलोमीटर मोटी है, और इसका सामान्य घनत्व लगभग है। 5,600 किलोग्राम/मी³नीचे दिखाई देता है मंटोमेंटल लगभग 2,900 किलोमीटर मोटी परत है, जो उच्च दबाव और तापमान के संपर्क में आने वाली सिलिका युक्त चट्टानों से बनी है। मेंटल के शीर्ष पर घनत्व लगभग 3,400 किलोग्राम/मीटर³ है, लेकिन यह धीरे-धीरे बढ़कर लगभग 5,600 किलोग्राम/मी³ अपनी निचली सीमा के निकट।
असली बदलाव तब आता है जब हम प्रवेश करते हैं पृथ्वी कोरसबसे पहले हमें बाहरी कोर मिलता है, जो एक तरल परत है (मुख्यतः लोहा और निकल से बनी) जिसका घनत्व के बीच होता है। 10,000 और 12,000 किलोग्राम/मी³यानी, भूपर्पटी से लगभग चार या पाँच गुना अधिक। और भी गहराई में, ठोस, धात्विक आंतरिक कोर का घनत्व लगभग इतना अधिक होता है। 5,600 किलोग्राम/मी³इस प्रकार, यह पूरी पृथ्वी पर सबसे सघन और सबसे भारी क्षेत्र बन गया।
यह स्तरीकृत संरचना दर्शाती है कि अंदर गुरुत्वाकर्षण यह सरल और रैखिक तरीके से कम नहीं हो सकता। समरूप मॉडल की तरह। कुछ गहराईयों पर घनत्व में वृद्धि के कारण हमें "खींचने वाले" द्रव्यमान की मात्रा में एक गैर-मामूली तरीके से परिवर्तन होता है। इस व्यवहार का सटीक वर्णन करने के लिए, ऐसे मॉडल जैसे कि प्रारंभिक संदर्भ पृथ्वी मॉडल (पीआरईएम) डेज़िवोन्स्की (1981) द्वारा, जिसमें त्रिज्या के साथ घनत्व में परिवर्तन का अनुमान लगाने के लिए भूकंपीय और भौतिक डेटा को शामिल किया गया है।
इन मॉडलों के अनुसार, गुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण स्थिर रहता है। गहराई के पहले 2,000 किलोमीटर में लगभग स्थिर और, आश्चर्यजनक रूप से, मेंटल के आधार के पास पहुँचने पर इसमें थोड़ी वृद्धि होती है। इस पैमाने पर, हम बहुत बड़े बदलावों की बात नहीं कर रहे हैं, बल्कि उन भिन्नताओं की बात कर रहे हैं जो भूभौतिकीय दृष्टिकोण से बहुत महत्वपूर्ण हैं और जो हमें इस प्रश्न का सटीक उत्तर देने में सक्षम बनाती हैं कि गुरुत्वाकर्षण अपने अधिकतम स्तर पर कहाँ है।
पृथ्वी के भीतर वह स्थान जहाँ गुरुत्वाकर्षण सबसे अधिक होता है
पीआरईएम और अन्य पृथ्वी भौतिकी अध्ययनों के अनुसार, गहराई के फलन के रूप में गुरुत्वाकर्षण का विस्तृत व्यवहार स्पष्ट रूप से एक अरेखीय वक्र दर्शाता है। जैसे-जैसे आप सतह से नीचे उतरते हैं, गुरुत्वाकर्षण त्वरण g अचानक कम नहीं होता हैलेकिन पहले कुछ हजार किलोमीटर तक यह अपेक्षाकृत स्थिर रहता है। वास्तव में, गहरे मेंटल में यह सतह के मान से थोड़ा अधिक भी होता है।
विशेष रूप से, गहराई की एक ऐसी सीमा होती है जहाँ घनत्व इतना बढ़ जाता है कि हमारे नीचे का द्रव्यमान एक तरंग उत्पन्न कर सके। आकर्षण कुछ हद तक अधिक सतह पर हमें जो अनुभव होता है, उससे कहीं अधिक। अधिकतम स्तर लगभग पहुँच जाता है। 3,000 किलोमीटर की गहराई मेंलगभग उस क्षेत्र में जो ग्रह के निचले मेंटल और बाहरी कोर के बीच संक्रमण क्षेत्र के निकट है।
उस बिंदु पर, गणनाओं से पता चलता है कि गुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण लगभग पहुँच जाता है। 10,7 m / s²जो लगभग वृद्धि को दर्शाता है औसत मान 9,8 मीटर/सेकंड² की तुलना में 9%। पृथ्वी की सतह पर। यानी, पृथ्वी के आंतरिक भाग के उस क्षेत्र में हमें पृथ्वी पर कहीं भी चलने पर महसूस होने वाले गुरुत्वाकर्षण बल की तुलना में थोड़ा अधिक गुरुत्वाकर्षण बल महसूस होगा।
उस अधिकतम बिंदु से, जैसे-जैसे आप केंद्र की ओर बढ़ते रहते हैं, गुरुत्वाकर्षण का प्रभाव कम होने लगता है। फिर से घट जाएयद्यपि पदार्थ का घनत्व अधिक रहता है, फिर भी जैसे-जैसे हम ज्यामितीय केंद्र के निकट आते हैं, हमारी प्रभावी स्थिति के "नीचे" स्थित द्रव्यमान का आयतन घटता जाता है। अधिक त्रिज्या पर स्थित द्रव्यमान का योगदान गोलाकार समरूपता द्वारा संतुलित हो जाता है, और हमारे द्वारा अनुभव किया जाने वाला कुल बल धीरे-धीरे कम हो जाता है।
एक ऐसे क्षेत्र में पहुँचने के बाद जो बहुत करीब है पृथ्वी का केंद्रगुरुत्वाकर्षण व्यावहारिक रूप से शून्य हो जाता है। वह सटीक त्रिज्या मान जिस पर त्वरण शून्य हो जाता है, इस पर निर्भर करता है: वास्तविक द्रव्यमान वितरण कोर में और उसके भीतर गतिमान गर्म, कम घनत्व वाले पदार्थ की विभिन्न "पॉकेट" कैसे संगठित होती हैं। संवहन धाराएं, तापमान में भिन्नता और संरचना में अंतर विस्तृत गणनाओं को जटिल बनाते हैं, लेकिन समग्र परिणाम वही रहता है: आदर्श केंद्र पर गुरुत्वाकर्षण शून्य होता है।.
एक रोचक तथ्य यह है कि लगभग 3,000 किलोमीटर की गहराई पर अधिकतम गुरुत्वाकर्षण मान इससे अधिक होता है। शनि के वायुमंडल की ऊपरी परतें और यह गुरुत्वाकर्षण के काफी करीब है जो हमें सतह पर मिलेगा। नेपच्यूनअर्थात्, हमारे अपने ग्रह की "गहरी उपसतह" में हम सौर मंडल के दूरस्थ विशाल ग्रहों के समान गुरुत्वाकर्षण का अनुभव करेंगे, हालांकि स्पष्ट रूप से दबाव और तापमान की स्थितियां किसी भी मानवीय उपस्थिति को असंभव बना देंगी।
बाह्य परतें: वायुमंडल, जल और भूपर्पटी तथा गुरुत्वाकर्षण पर उनका प्रभाव
यदि हम उस काल्पनिक यात्रा को एक तरफ रख दें और अपनी रोजमर्रा की वास्तविकता में लौट आएं, तो पृथ्वी की बाहरी परतों में भी गुरुत्वाकर्षण मौजूद होता है। ध्यान देने योग्य भिन्नताएँवायुमंडल, जलमंडल, भूपर्पटी और भू-आकृति हमारे पैरों के नीचे मौजूद द्रव्यमान की मात्रा को थोड़ा-बहुत बदल देते हैं, और यह क्षेत्रीय स्तर पर छोटे-छोटे अंतरों में तब्दील हो जाता है।
ठोस सतह के ऊपर हमारे पास है वातावरणजीवन के लिए आवश्यक गैसों की एक परत अतिरिक्त द्रव्यमान प्रदान करती है, हालांकि जमीन पर गुरुत्वाकर्षण के मान में इसका योगदान चट्टानी परतों की तुलना में बहुत कम है। फिर हम पाते हैं कि... हीड्रास्फीयरजिसमें जल के सभी निकाय शामिल हैं: महासागर, समुद्र, झीलें आदि। महासागरों के नीचे अपेक्षाकृत पतली और घनी महासागरीय परत होती है; महाद्वीपों के नीचे, एक मोटी और कुछ कम घनी परत होती है।
La पृथ्वी की ऊपरी तहमहाद्वीपीय या महासागरीय भूपर्पटी के आधार पर लगभग 30 से 100 किलोमीटर मोटी भूपर्पटी, पहाड़ों, मैदानों और खाइयों की सभी भू-आकृतियों का आधार बनती है। जैसा कि हम पहले ही देख चुके हैं, इसके नीचे मेंटल परत स्थित है, जो लगभग 2,900 किलोमीटर की गहराई तक फैली हुई है, जिसके बाद बाहरी और आंतरिक कोर आते हैं। इनमें से प्रत्येक परत अपनी मोटाई, संरचना और घनत्व के आधार पर सतह पर मापे गए गुरुत्वाकर्षण में अलग-अलग योगदान देती है।
एक दिलचस्प बात यह है कि जब सतह से नीचे उतरना शुरू करेंउदाहरण के लिए, किसी गहरी खदान या बोरहोल में, हम ऐसी सामग्री में प्रवेश करते हैं जो आस-पास की भूपर्पटी की तुलना में कुछ अधिक घनी होती है, इसलिए शुरुआती हिस्सों में गुरुत्वाकर्षण लगभग न के बराबर घटता है, और स्थानीय भूविज्ञान के आधार पर थोड़ा बढ़ भी सकता है। बदलावों को देखने के लिए कोर से हजारों किलोमीटर दूर जाने की आवश्यकता नहीं है: मानवीय पैमाने पर, घनी चट्टान में कुछ किलोमीटर की गहराई भी प्रभाव डाल सकती है। g के मान को सूक्ष्म रूप से बदलें.
ग्रह की पूरी सतह पर, ये अंतर अन्य कारकों जैसे कि पृथ्वी का घूमना (जिसके कारण भूमध्य रेखा पर ध्रुवों की तुलना में अपकेंद्रीय बल अधिक होता है) और पृथ्वी का थोड़ा चपटा आकार। इन सभी कारणों से गुरुत्वाकर्षण त्वरण अक्षांश और ऊंचाई के अनुसार मीटर/सेकंड² के दसवें हिस्से तक बदलता रहता है, जिसके परिणामस्वरूप अलग-अलग स्थानों पर जाने पर वजन में लगभग 0,7 किलोग्राम तक का परिवर्तन हो सकता है, जिसे घरेलू तराजू भी माप सकता है।
पृथ्वी की सतह पर उच्च और निम्न गुरुत्वाकर्षण वाले क्षेत्र
अक्षांश और समुद्र तल से ऊंचाई के अलावा, और भी बहुत कुछ है। स्थानीय गुरुत्वाकर्षण विसंगतियाँ हमारे पैरों के नीचे द्रव्यमान की सांद्रता से प्रत्यक्ष रूप से संबंधित। इन भिन्नताओं का सटीक मानचित्रण करने के लिए, नासा ने जुड़वां उपग्रहों जैसे मिशनों का उपयोग किया है। GRACE (गुरुत्वाकर्षण पुनर्प्राप्ति और जलवायु प्रयोग)जिससे विकास संभव हो पाया है बहुत विस्तृत मानचित्र पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र का।
ये मानचित्र दर्शाते हैं कि कुछ क्षेत्रों में सतह पर अधिक गुरुत्वाकर्षण ये विशाल पर्वत श्रृंखलाओं में पाए जाते हैं, जैसे कि हिमालययह कोई संयोग नहीं है: इन पर्वत श्रृंखलाओं में जमा चट्टानों की विशाल मात्रा समतल या गहरे क्षेत्रों की तुलना में द्रव्यमान की अधिकता को दर्शाती है, जिसके परिणामस्वरूप गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र थोड़ा अधिक तीव्र होता है।
इसके विपरीत चरम पर हमारे पास है सागर की खाइयाँ, प्रसिद्ध की तरह मेरियाना गर्तजहां भूभाग समुद्र तल से 10,000 मीटर से अधिक की गहराई तक नीचे जाता है। इन क्षेत्रों में, समान संदर्भ स्तर पर महाद्वीपीय क्षेत्र की तुलना में उस आयतन में चट्टान का द्रव्यमान कम होता है, और पानी भी चट्टान की तुलना में कम घना होता है। इसका परिणाम यह होता है कि... कुछ हद तक कमजोर गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र ठोस द्रव्यमान के अधिक संचय वाले क्षेत्रों की तुलना में।
मानवीय पैमाने पर ये अंतर बहुत बड़े नहीं हैं, लेकिन ये इतने महत्वपूर्ण हैं कि संवेदनशील उपकरणों की सहायता से हम कुछ ग्राम g में भिन्नता का पता लगा सकते हैं। एक मिलिगैलन का दसवां हिस्साव्यवहारिक रूप से, इसका मतलब यह है कि आप किसी घनी पर्वत श्रृंखला के शिखर पर किसी समुद्री घाटी के तल की तुलना में थोड़ा अधिक वजन के हो सकते हैं, भले ही रहने की परिस्थितियाँ पूरी तरह से भिन्न हों।
GRACE और अन्य मिशनों से प्राप्त गुरुत्वाकर्षण मानचित्रों का उपयोग भी अध्ययन के लिए किया जाता है। जल भंडारण में परिवर्तन (उदाहरण के लिए, ग्लेशियरों का पिघलना या जलभंडारों का कम होना और समुद्र तलक्योंकि कुछ क्षेत्रों में जल की मात्रा में भिन्नता होने पर गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र तदनुसार समायोजित हो जाता है। इसलिए, गुरुत्वाकर्षण हमें न केवल यह बताता है कि आकर्षण सबसे प्रबल कहाँ है, बल्कि... समय के साथ ग्रह पर द्रव्यमान का पुनर्वितरण कैसे होता है.
तो, पृथ्वी पर गुरुत्वाकर्षण वास्तव में अधिकतम कहाँ होता है?
उपरोक्त सभी बातों के आधार पर, अब हम उस सीधे प्रश्न का ठोस आधार पर उत्तर दे सकते हैं: पृथ्वी का सबसे तीव्र गुरुत्वाकर्षण ठीक सतह पर नहीं है।न ही ग्रह के बिल्कुल केंद्र पर। भूभौतिकीय मॉडल बताते हैं कि गुरुत्वाकर्षण त्वरण का अधिकतम मान लगभग पर पहुँच जाता है। 3,000 किलोमीटर की गहराई मेंनिचले मेंटल और बाहरी कोर के बीच संक्रमण क्षेत्र में।
उस क्षेत्र में, अत्यधिक घनत्व और कम त्रिज्या पर स्थित द्रव्यमान की अधिक मात्रा के संयोजन के कारण आकर्षण बल भूपर्पटी में मापे गए मान से थोड़ा अधिक होता है। हम बात कर रहे हैं... 10,7 m / s²सतह पर 9,8 मीटर/सेकंड² की संदर्भ गति की तुलना में, यह लगभग एक की वृद्धि है। 9%अगर हम ग्रह के वैश्विक पैमाने पर विचार करें तो यह कोई मामूली बात नहीं है।
यदि हम आंतरिक कोर की ओर उतरते रहे, तो गुरुत्वाकर्षण बल हमें गति प्रदान करने लगेगा। धीरे-धीरे कम करेंक्योंकि द्रव्यमान का वह भाग जो वास्तव में हमें "खींचता" है, ज्यामितीय केंद्र के निकट आने पर कम हो जाता है। अंततः, केंद्र के बहुत निकट एक बिंदु पर, सभी दिशाओं से गुरुत्वाकर्षण बल एक दूसरे को रद्द कर देते हैं, और प्रभावी गुरुत्वाकर्षण बल नीचे की ओर प्रवृत्त होगा। व्यावहारिक रूप से शून्य मानकम से कम विषमताओं के बिना आदर्श स्थिति में।
बेशक, यह सब अप्रत्यक्ष प्रायोगिक आंकड़ों द्वारा समर्थित एक सैद्धांतिक अभ्यास है: हम 3,000 किलोमीटर की गहराई तक ड्रिल नहीं कर सकते या कोर में एक्सेलेरोमीटर नहीं लगा सकते। हालाँकि, भूकंपीय तरंगें, PREM जैसे घनत्व मॉडल और गुरुत्वाकर्षण के नियम इनसे हमें ग्रह के भीतर गुरुत्वाकर्षण (g) में होने वाले परिवर्तनों को काफी हद तक विश्वासपूर्वक पुनर्निर्मित करने में मदद मिलती है। मुख्य निष्कर्ष यह है कि अधिकतम गुरुत्वाकर्षण सतह पर या बिल्कुल केंद्र में नहीं, बल्कि ग्रह के बहुत भीतर स्थित है।
अंततः, यह विचार कि गुरुत्वाकर्षण "हमेशा एक जैसा" रहता है, पूरी तरह से गलत साबित होता है। विभिन्नताओं में से एक यह है कि... ऊंचाई, अक्षांश, भू-आकृति, सतही द्रव्यमान वितरण और आंतरिक परत संरचनापृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र एक गतिशील और सूक्ष्म प्रणाली है। अधिकतम गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र हमारे पैरों के नीचे लगभग 3,000 किलोमीटर की गहराई पर स्थित है, जबकि सतह पर होने वाले परिवर्तन सूक्ष्म होते हैं लेकिन मापने योग्य होते हैं, इतने बड़े कि तराजू की सुई को हिला सकें और इतने सटीक कि हमारे ग्रह पर द्रव्यमान का वितरण प्रकट कर सकें।
