قدتان در فضا بلندتر می‌شود

هم‌نشینی با علم > شاید ندانید > قدتان در فضا بلندتر می‌شود

تاریخ انتشار: ۸ تیر ۱۴۰۰

اگر کسی از شما پرسید قدتان چقدر است به او بگویید خوابیده یا ایستاده؟ روی زمین یا در فضا؟
1-CarlWalz_in_the_Soyuz_TM-33_spacecraft
فضانوردی در یکی از فضاپیما‌های سایوز
NASA, Public domain, via Wikimedia Commons

«اگر لباس فضانورد موقع شروع مأموریت بر روی زمین، دقیقاً اندازه‌ی او باشد در فضا این لباس برایش تنگ می‌شود.» این جمله نقل قولی است از یکی از پژوهشگران ناسا (سازمان فضایی ایالات متحده). چرا؟ چون قد فضانوردان در فضا بلند می‌شود. قد آن‌‌ها در فضا در شرایط بی‌وزنی سه درصد افزایش می‌یابد، یعنی مثلاً فضانوردی با قد یک متر و هشتاد سانتی‌متر در فضا در حدود پنج و نیم سانتی‌متر افزایش قد پیدا می‌کند!

یکی از وسیله‌های نقلیه‌ای که فضانوران عموماً با آن به ایستگاه فضایی رفت و آمد می‌کنند فضاپیما‌های کوچک روسی‌اند به نام سایوز  (soyuz). ارتفاع محل نشستن فضانورد در سایوز کم است و نمی‌شود لباس ‌فضانوردان را هرقدر می‌خواهند بزرگ درست کنند تا برایشان تنگ نباشد بنابراین باید در طراحی لباس فضانوردان دقت شود، خصوصاً اگر فضانوردی قدبلند باشد. وقتی فضاپیما در مدار قرار می‌گیرد چه اتفاقی می‌افتد که ناگهان قد او افزایش می‌یابد؟ پاسخ در شرایط بی‌وزنی است. حتماً در فیلم‌های مستند فضایی دیده‌اید که فضانوردان در ایستگاه فضایی معلق‌اند و نیروی وزن را حس نمی‌کنند، این شرایط را بی‌وزنی می‌نامند. مهره‌های ستون فقرات ما وقتی روی زمین قرار داریم، به دلیل کشش نیروی گرانش (جاذبه) زمین به روی دیسک‌ها فشرده می‌شوند و در هم فرو می‌روند ولی وقتی در شرایط بی‌وزنی قرار می‌گیریم مهره‌ها دیگر به دیسک‌ها فشار نمی‌آورند و ستون فقرات کمی باز می‌شود و ما این پدیده را به شکل افزایش قد فضانوردان می‌بینیم.

2-Soyuz_TMA-7_spacecraft2edit1
فضاپیمای سایوز
The original uploader was Thegreenj at English Wikipedia., Public domain, via Wikimedia Commons

در نخستین سفرهای فضایی هنگام قرار گرفتن در مدار ، فضانوردان از تنگ شدن لباس‌های فضایی شکایت داشتند، انگار که قد می‌کشیدند. نخستین اندازه‌گیری‌ها برای تغییر قد فضانوردان در مأموریت فضایی اِسکای‌لَب (skylab) در حدود چهل سال پیش انجام شد. در این مأموریت فضایی، قد شش فضانورد اندازه‌گیری شد و نتایج اندازه‌گیری‌ها نشان می‌دادند که قد فضانوردان در فضا در حدود سه درصد افزایش می‌یابد. امروزه اندازه‌گیری‌های دقیق‌تری بر تغییرات بدن انسان در فضا انجام می‌شود، فضانوردان با امواج فراصوت تغییرات ستون فقرات و استخوان‌ها و عضله‌های یکدیگر را اندازه‌گیری و ثبت می‌کنند.

برای تجربه‌ی تغییر قد نیاز نیست به فضا بروید. کافی است مدتی دراز بکشید و بعد قد خود را اندازه بگیرید. قدی که اندازه می‌گیرید حدود دو تا سه سانتی‌متر بیشتر از قدتان در حالت ایستاده است البته این میزان افزایش به قد شما بستگی دارد. روی زمین که بی‌وزن نیستیم پس چرا اینطور می‌شود؟ وقتی که دراز کشیده‌ایم گرانش زمین بر همه‌ی مهره‌ها مانند هم وارد می‌شود و آن را روی هم فشرده نمی‌کند و در نتیجه در حالت خوابیده مهره‌ها از هم بازترند و قدتان کمی افزایش می‌یابد، تجربه کنید! البته دقت کنید که قد را چطور اندازه می‌گیرید و سعی کنید روش اندازه‌گیری خوابیده و ایستاده مانند هم باشند. چند بار این کار را تکرار کنید و ببینید هر بار به چه عددی می‌رسید.

3-iss
تصویری از ایستگاه فضایی بین‌المللی که یکی از سرنشینان یک فضاپیمای سایوز آن را گرفته است.
Credit: NASA/Roscosmos

ایستگاه فضایی در ارتفاع چهارصد کیلومتری از سطح زمین به دور زمین می‌گردد و گرانش زمین در این ارتفاع هم‌‌چنان وجود دارد و صفر نیست. پس چرا فضانوردان بی‌وزن می‌شوند؟

خوب است در انتها نکته‌ای هم درباره‌ی بی‌وزنی بگوییم. ایستگاه فضایی در ارتفاع چهارصد کیلومتری از سطح زمین به دور زمین می‌گردد و گرانش زمین در این ارتفاع هم‌‌چنان وجود دارد و صفر نیست. پس چرا فضانوردان بی‌وزن می‌شوند؟ در واقع آنچه ما بر روی زمین به نام وزن آن را حس می‌کنیم نیرویی است که از سطح زیر پای ما به ما وارد می‌شود و اگر در اثر حرکتی شتابدار این نیرو تغییر کند، حس می‌کنیم وزن ما کم یا زیاد شده است. نمونه‌اش را در آسانسورها دیده‌ایم. زمانی که آسانسوری شروع به حرکت رو به بالا می‌کند در لحظه‌ی اول حس می‌کنیم وزن بیشتر شده است اما بعد و در هنگام ایستادن آسانسور، حس کم‌وزنی می‌کنیم. در فضاپیماها هم همین اتفاق می‌افتد. فضاپیما با شتاب به دور زمین می‌گردد و این حرکت باعث می‌شود که فضانوردان و فضاپیما نیروی وزن را حس نکنند و یا در اصطلاح در بی‌وزنی باشند.