How far would you have to go to escape gravity? - Rene Laufer

Translator: sadegh zabihi Reviewer: Mary Jane

More than six thousand light years

بیش از شش هزار سال نوری

from the surface of the earth,

از سطح زمین،

a rapidly spinning neutron star

یک ستاره نوترونی که به سرعت در حال چرخش است

called the Black Widow pulsar

به نام تپ‌اختر بیوه سیاه

blasts its companion brown dwarf star with radiation

طوفانی از تابش را روی ستاره کوتوله قهوه‌ای همراهش می‌ریزد

as the two orbit each other every 9 hours.

همین طور که ۹ ساعتی یک با دور هم می‌چرخند.

Standing on our own planet,

شما که روی سیاره خودمان ایستاده‌اید،

you might think you’re just an observer of this violent ballet.

ممکن است فکر کنید که فقط نظاره‌گر این باله وحشیانه هستید.

But in fact, both stars are pulling you towards them.

اما در واقع، هر دو ستاره دارند شما را به سمت خود می‌کشند.

And you’re pulling back,

و شما هم آنها را می‌کشید،

connected across trillions of kilometers

و ورای تریلیون‌ها کیلومتر

by gravity.

با گرانش به هم متصل هستید.

Gravity is the attractive force between two objects with mass—

گرانش نیروی کشندگی میان دو جسم دارای جرم است --

any two objects with mass.

هر دو جسمی که جرم داشته باشند.

Which means that every object in the universe attracts every other object:

که یعنی هر چیزی در کائنات تمام چیزهای دیگر را جذب می‌کند:

every star, black hole,

تمام ستاره‌ها، سیاه‌چاله‌ها،

human being, smartphone, and atom

انسان‌ها، گوشی‌های هوشمند، و اتم‌ها

are all constantly pulling on each other.

دائماً در حال کشیدن یکدیگر هستند.

So why don’t we feel pulled in billions of different directions?

پس چرا احساس نمی‌کنیم که به میلیاردها طرف کشیده می‌شویم؟

Two reasons: mass and distance.

دو دلیل: جرم و فاصله.

The original equation describing the gravitational force between two objects

معادله اصلی که نیروی گرانش میان دو چیز را وصف می‌کند

was written by Isaac Newton in 1687.

در سال ۱۶۸۷ توسط آیزاک نیوتن نوشته شد.

Scientists’ understanding of gravity has evolved since then,

از آن زمان درک دانشمندان از گرانش تکامل یافته،

but Newton’s Law of Universal Gravitation

اما هنوز قانون جهانی گرانش نیوتن

is still a good approximation in most situations.

در بیشتر موقعیت‌ها با تقریب خوبی جواب می‌دهد.

It goes like this:

این طوری است:

the gravitational force between two objects

نیروی گرانش بین دو جسم

is equal to the mass of one

برابر است با جرم یکی

times the mass of the other,

ضرب در جرم دیگری

multiplied by a very small number

ضرب در یک عدد بسیار کوچک

called the gravitational constant,

به نام ثابت گرانش،

and divided by the distance between them, squared.

و تقسیم بر فاصله دو جسم به توان دو.

If you doubled the mass of one of the objects,

اگر جرم یکی را دوبرابر کنید

the force between them would double, too.

نیروی بین آنها هم دو برابر می‌شود.

If the distance between them doubled,

اگر فاصله بین آنها را دو برابر کنید،

the force would be one-fourth as strong.

نیروی بین آنها یک چهارم می‌شود.

The gravitational force between you and the Earth pulls you towards its center,

نیروی گرانش بین شما و زمین شما را به سمت مرکز آن می‌کشد،

a force you experience as your weight.

نیروی که با وزن خود تجربه می‌کنید.

Let’s say this force is about 800 Newtons

فرض کنید این نیرو تقریبا ۸۰۰ نیوتن باشد

when you’re standing at sea level.

وقتی که در ارتفاع سطح دریا ایستاده‌اید.

If you traveled to the Dead Sea,

اگر به دریای مرده سفر کنید،

the force would increase by a tiny fraction of a percent.

نیرو به اندازه کسری از درصد افزایش می‌یابد.

And if you climbed to the top of Mount Everest, the force would decrease—

و اگر به قله کوه اورست بروید، نیرو کم می‌شود --

but again, by a minuscule amount.

اما باز هم، میزانی بسیار اندک.

Traveling higher would make a bigger dent in gravity’s influence,

هر چه بالاتر بروید نیروی گرانش کمتر می‌شود،

but you won’t escape it.

اما نمی‌توانید از آن فرار کنید.

Gravity is generated by variations in the curvature of spacetime—

گرانش با تغییر در انحنای فضازمان به وجود می‌آید --

the three dimensions of space plus time—

سه بعد مکان به اضافه زمان --

which bend around any object that has mass.

که حول هر جسمی که جرم داشته باشد خم می‌شود.

Gravity from Earth reaches the International Space Station,

گرانش زمین به ایستگاه فضایی بین‌المللی،

400 kilometers above the earth,

که ۴۰۰ کیلومتر بالای زمین قرار دارد،

with almost its original intensity.

تقریبا با شدت اصلی وارد می‌شود.

If the space station was stationary on top of a giant column,

اگر ایستگاه فضایی روی یک ستون غول‌آسا ثابت می‌ایستاد،

you’d still experience ninety percent

هنوز هم نود درصد

of the gravitational force there that you do on the ground.

از نیروی گرانش سطح زمین را احساس می‌کردید.

Astronauts just experience weightlessness

فضانوردان به این دلیل بی‌وزنی را تجربه می‌کنند

because the space station is constantly falling towards earth.

که ایستگاه فضایی به صورت مداوم در حال سقوط به سمت زمین است.

Fortunately, it’s orbiting the planet fast enough that it never hits the ground.

خوشبختانه با سرعت کافی به دور سیاره می‌چرخد تا هیچ وقت با آن برخورد نکند.

By the time you made it to the surface of the moon,

وقتی به سطح ماه رسیدید،

around 400,000 kilometers away,

حدود ۴۰۰٫۰۰۰ کیلومتر آن‌سوتر،

Earth’s gravitational pull would be

کشش گرانشی زمین

less than 0.03 percent of what you feel on earth.

کمتر از ۰/۰۳ درصد از آنچه روی زمین احساس می‌کنید خواهد بود.

The only gravity you’d be aware of would be the moon’s,

تنها گرانشی که از آن باخبر هستید گرانش ماه خواهد بود،

which is about one sixth as strong as the earth’s.

که حدود یک ششم گرانش زمین قدرت دارد.

Travel farther still

هنوز هم دورتر بروید

and Earth’s gravitational pull on you will continue to decrease,

و کشش زمین نسبت به شما باز هم کمتر خواهد شد،

but never drop to zero.

اما هیچ گاه به صفر نخواهد رسید.

Even safely tethered to the Earth,

حتی با وجود اینکه با اطمینان به زمین بسته شده‌ایم،

we’re subject to the faint tug of distant celestial bodies and nearby earthly ones.

هنوز هم هدف کشش اجرام آسمانی دور و اجسام زمینی نزدیک هستیم.

The Sun exerts a force of about half a Newton on you.

خورشید نیرویی حدود نیم نیوتن به شما وارد می‌کند.

If you’re a few meters away from a smartphone, you'll experience

اگر چند متر با گوشی هوشمندتان فاصله داشته باشید،

a mutual force of a few piconewtons.

کشش متقابلی برابر با چند پیکو نیوتن تجربه خواهید کرد.

That’s about the same as the gravitational pull

این تقریبا برابر است با کشش گرانشی

between you and the Andromeda Galaxy,

میان شما و کهکشان آندرومدا،

which is 2.5 million light years away

که ۲/۵ میلیون سال نوری دور است

but about a trillion times as massive as the sun.

اما یک تریلیون برابر خورشید جرم دارد.

But when it comes to escaping gravity,

اما وقتی حرف از فرار از گرانش است،

there’s a loophole.

راه فراری هست.

If all the mass around us is pulling on us all the time,

اگر تمام جرم اطراف ما دائما در حال کشیدن ما هستند،

how would Earth’s gravity change

گرانش زمین چطور عوض می‌شود

if you tunneled deep below the surface,

اگر تونلی عمیق در زمین حفر کنید،

assuming you could do so without being cooked or crushed?

و فرض کنید که نه پخته و نه له می‌شوید؟

If you hollowed out the center of a perfectly spherical Earth—

اگر مرکز یک زمین کاملاً کروی را خالی کنید --

which it isn’t, but let’s just say it were—

که نیست اما فرض کنید هست --

you’d experience an identical pull from all sides.

کششی یکسان از تمام جهات تجربه خواهید کرد.

And you’d be suspended, weightless,

و معلق و بی وزن خواهید شد،

only encountering the tiny pulls from other celestial bodies.

و فقط کشش‌های جزئی سایر اجرام آسمانی به شما وارد خواهد شد.

So you could escape the Earth’s gravity in such a thought experiment—

پس در چنین تجربه ذهنی می‌توانید از گرانش زمین فرار کنید --

but only by heading straight into it.

اما باید با سر به طرف آن بروید.