பூமியின் சுழற்சிக்கும் ரயிலுக்கும் என்ன தொடர்பு?

இந்த அண்டத்தில் உள்ள எல்லாக் கோள்களும் ஏதோ ஒரு விசைகொண்டு ஏதோ ஒரு திசையில் பயணித்துக்கொண்டே இருக்கின்றன. ஒரு குறிப்பிட்ட வட்டத்துக்குள் குறிப்பிட்ட பொருளைச் சுற்றி வந்தால் அதை ஒரு குடும்பம் என்று எடுத்துக் கொள்கிறோம். அப்படிப் பால் வீதியில் உள்ளது நம் சூரியக்குடும்பம். சூரியனைச் சுற்றி 8 கோள்களும் தனக்கான நிறை, விசை, வேகம் கொண்டு தன்னைத் தானே சுற்றிக்கொண்டும் சூரியனைச் சுற்றிக்கொண்டும் இருக்கின்றன.

பூமியின் விட்டம் 12,742 கி.மீ. அதன் சுற்றளவு 40,075 கி.மீ. நிறை 5.9722 x 10^24 கிலோகிராம். இந்த அளவு பெரிய பூமியானது தன்னைத் தானே சுற்றிக்கொள்ள 23 மணிநேரம் 56 நிமிடம் 4.09 நொடிகள் எடுத்துக்கொள்கிறது. அப்படியானால் எந்த அளவு வேகமாக அது சுழலும். நினைத்தாலே தலை சுற்றுகிறதா?

ஆம், பூமி ஒரு மணி நேரத்துக்குக் கிட்டத்தட்ட 1000 மைல், அதாவது சுமார் 1674 கி.மீ எனும் வேகத்தில் சுழல்கிறது. இது ஒரு நொடிக்கு 30 கி.மீ. வேகம். வண்டியில் 80 கி.மீ வேகத்தில் சென்றாலே பறப்பது போல் உணரும் நாம் எப்படி இந்த வேகத்தை உணர முடியவில்லை என்று சிந்தித்துள்ளீரா? காரணம், இதுதான். Frames of reference என்று சொல்லப்படும் குறியீட்டுச்சட்டகம். கண்ணோட்டம் என்று கூட புரிந்து கொள்ளலாம்.

எளிமையாகப் புரியவேண்டுமானால் ஓர் உதாரணம் பார்ப்போம். ஒரு ரயிலை எடுத்துக் கொள்வோம். ரயிலில் பயணிக்கும் போது நாம் எவ்வளவு வேகமாகப் பயணிக்கிறோம் என்பதை உணரமாட்டோம். நகர்வதைக் கூட வெளியில் எட்டிப்பார்த்துத் தெரிந்துகொள்வோம். இதில் இரண்டு கண்ணோட்டம் இருக்கும். ஒன்று ரயிலின் உள்ளே இருப்பவரின் கண்ணோட்டம். அவரைப் பொறுத்தவரை, அவர் அப்படியே நிற்பது போலவும், அவரைச் சுற்றி உள்ள நடைமேடை, சுற்றம் எல்லாம் நகர்வது போலவும் தோன்றும். ஏனெனில் இதில் ஃபிரேம் ஆப் ரெஃபரென்ஸ் ரயிலுடன் இருக்கும்.மற்றொரு கண்ணோட்டம் நடைமேடையில் இருப்பவருடையது. அதில் சுற்றம் எல்லாம் நிலையாய் நிற்க ரயில் நகர்வதாய் அமையும். இதில் ஃபிரேம் ஆப் ரெஃபரென்ஸ் நடைமேடையில் நிலைத்து வைக்கப்பட்டிருக்கும். உண்மையில் ரயில்தான் நகரும்.

இதன் பெரிய அளவீடே பூமியின் சுழற்சி. அந்த நகரும் ரயில், நம் பூமி. நடைமேடை இங்கு அண்ட வெளி. பூமியிலிருந்து பார்க்கும் போது பூமி நகர்வது போல் தெரியாது. வானம் நகர்வதாய்த் தெரியும். இதில் பூமி ஃபிரேம் ஆப் ரெஃபரென்ஸ். வெளியிலிருந்து பார்த்தால், பூமி நகர்வதாய்த் தெரியும். அப்போது வானம் ஃபிரேம் ஆப் ரெஃபரென்ஸ். அங்கு ரயிலைப்போல் இங்குப் பூமிதான் சுழலும். அதுதான் சரியானது.

பூமியின் சுழற்சிக்கும் ரயிலுக்கும் என்ன தொடர்பு?

அதேபோல் ரயிலின் உள்ளே உள்ள காற்றும் நமக்கு வேகத்தைக் காட்டாது. ஏனெனில் ரயிலுக்குள் உள்ள காற்றும் சேர்ந்து ரயிலின் வேகத்துக்குப் பயணிக்கும். அதேபோல நம் வளிமண்டலமும் பூமியோடு சேர்த்து அதன் வேகத்துக்கு நகர்வதால் காற்றின் வேகத்திலும் பூமியின் வேகம் வெளிப்படாது.

ஆனால் ஒரு வித்தியாசம். ரயில் வேகம் எடுத்தாலோ வேகம் குறைந்தாலோ அந்த விசையை நம்மால் உணர முடியும். அதற்குக் காரணம் அடிப்படை இயற்பியல் தத்துவம் `விசை = நிறை * முடுக்கம்‘ (F = m * a ) இதில் நிறை என்பதை ரயிலில் இருப்பவருடைய நிறை. வண்டி நிற்கும் போதும் சீரான வேகத்தில் செல்லும் போதும் முடுக்கம் சுழியமாக இருக்கும் எனில் விசையும் சுழியமாக இருக்கும். அதனால் ரயில் நகர்வது உணரப்படாது. அதே நேரம் வேகம் குறையும் போதோ அதிகரிக்கும் போதோ முடுக்கத்துக்கு அளவீடு வரும்; அதனால் விசை எழும். அதனால் விசையை உணர முடியும்.ஆனால் பூமியில் உடனடியாக வேகம் எடுக்கவோ வேகம் குறையவோ வாய்ப்பில்லை. ஆண்டுக்கு நானோ நொடிகள் (nano seconds) தாமதமாகச் சுழன்றுகொண்டு இருந்தாலும் அது நிகழ நூற்றாண்டுகள் ஆகும். அதனால் திடீர் விசையை நம்மால் என்றும் உணர முடியாது. நாம் சுழன்று கொண்டு இருக்கிறோம் என்பதை நம் வான வெளியில் ஏற்படும் சுழற்சி கொண்டு உறுதிப்படுத்தலாம். நடைமேடை போன்றது அண்டவெளி. அதுதான் சரியான ஃபிரேம் ஆப் ரெஃபரென்ஸ். அங்கு வைத்தால் பூமி சுழல்வது சரியாய் விளங்கும். பூமியோடு சேர்ந்து நாமும் மணிக்கு 1000 மைல் வேகத்தில் சுழன்று கொண்டுதான் இருக்கிறோம் நிலையாய் நின்றுகொண்டே. அந்த வேகத்தை நாம் உணரவில்லை என்றாலும் அதன் விசை நம்மீது இருந்துகொண்டேதான் இருக்கிறது.