نیروی گرانش سطحی (Surface Gravity)، در فیزیک (Physics)
انواع نیروها (Force)، در فیزیک (Physics) را در آموزش زیر شرح دادیم :
نیروی گرانش سطحی (Surface Gravity) :
نیروی گرانش سطحی یک مفهوم کلیدی در اخترفیزیک است و به شتاب گرانشی (و در نتیجه نیروی وزن) که بر روی سطح یک جرم آسمانی (مانند یک سیاره، ستاره، یا سیاه چاله (Black Hole)) احساس می شود، اشاره دارد. این کمیت به جرم (
\[ M \]) و شعاع (
\[ R \]) جرم آسمانی بستگی دارد.
فرمول کلاسیک گرانش سطحی (
\[ g \]) برای اجرام کروی از قانون جهانی گرانش نیوتن مشتق می شود:
\[ g = \frac{GM}{R^2} \]که در آن
\[ G \]ثابت گرانش است. برای مثال، گرانش سطحی زمین حدود
\[ 9.8 \, m/s^2 \]است، در حالی که این مقدار برای یک ستاره نوترونی (Neutron Star) می تواند به
\[ 10^{12} \, m/s^2 \]برسد.
اما در مورد سیاه چاله ها، مفهوم گرانش سطحی پیچیده تر می شود. سیاه چاله ها سطح جامدی ندارند. در عوض، گرانش سطحی آنها در افق رویداد (Event Horizon) تعریف می شود. برای یک سیاه چاله غیرچرخان (شوارتزشیلد)، گرانش سطحی (
\[ \kappa \]) با جرم آن رابطه عکس دارد:
\[ \kappa = \frac{1}{4M} \](در واحدهایی که
\[ G = c = 1 \]). نکته جالب این است که گرانش سطحی سیاه چاله با تابش هاوکینگ (Hawking Radiation) و دمای سیاه چاله ارتباط مستقیم دارد. هرچه سیاه چاله جرم بیشتری داشته باشد، گرانش سطحی آن کمتر و سردتر است. این مفهوم در ترمودینامیک سیاه چاله (Black Hole Thermodynamics) نقشی اساسی ایفا می کند.
