Гравітація - це надзвичайно дивовижна фундаментальна сила. Якби не було комфортно Землі 1 г, через що предмети падають на Землю зі швидкістю 9,8 м / с², ми всі пливемо в космос. І без цього всі ми наземні види повільно б в’януть і гинуть, коли наші м’язи перероджуються, наші кістки стають крихкими і слабкими, а наші органи перестають нормально функціонувати.
Тож можна без перебільшень сказати, що гравітація - це не лише факт життя тут, на Землі, а необхідна умова для цього. Однак, оскільки люди, схоже, мають намір зійти з цієї скелі - уникнути «потворних зв’язків Землі», як би - зрозуміти тяжкість Землі та те, що потрібно для її втечі, необхідно. Тож наскільки сильна сила Землі?
Визначення:
Щоб зруйнувати її, гравітація - це природне явище, в якому всі речі, що володіють масою, приводяться один до одного - тобто астероїди, планети, зірки, галактики, супер скупчення і т. Д. Чим більше маси має об'єкт, тим більше буде гравітація. на об'єкти навколо нього. Гравітаційна сила об'єкта також залежить від відстані - тобто величина, яку він чинить на предмет, зменшується із збільшенням відстані.
Гравітація також є однією з чотирьох основних сил, які керують усіма взаємодіями в природі (поряд зі слабкою ядерною силою, сильною ядерною силою та електромагнетизмом). З цих сил гравітація є найслабшою, приблизно 1038 в рази слабші, ніж сильна ядерна сила, 1036 разів слабкіше електромагнітної сили і 1029 в рази слабші за слабку ядерну силу.
Як наслідок, гравітація має незначний вплив на речовину в найменших масштабах (тобто субатомних частинках). Однак на макроскопічному рівні - планети, зірки, галактики тощо - гравітація є домінуючою силою, що впливає на взаємодію матерії. Він обумовлює формування, форму та траєкторію астрономічних тіл та керує астрономічною поведінкою. Це також відіграло головну роль в еволюції раннього Всесвіту.
Він відповідав за злиття матерії разом, утворюючи газові хмари, які зазнали гравітаційного колапсу, утворюючи перші зірки, які потім були зібрані разом, щоб утворити перші галактики. І в межах окремих зіркових систем це призвело до злиття пилу та газу, утворюючи планети. Він також управляє орбітами планет навколо зірок, місяцями навколо планет, обертанням зірок навколо центру їх галактики та злиттям галактик.
Універсальне тяжіння та відносність:
Оскільки енергія і маса рівноцінні, всі форми енергії, включаючи світло, також викликають гравітацію і знаходяться під її впливом. Це узгоджується із загальною теорією відносності Ейнштейна, яка залишається найкращим засобом опису тяжкості поведінки. Згідно з цією теорією, гравітація - це не сила, а наслідок викривлення простору часу, викликаного нерівномірним розподілом маси / енергії.
Найбільш крайній приклад цієї кривизни простору - це чорна діра, з якої нічого не втече. Чорні діри зазвичай є продуктом надмасивної зірки, яка пішла на наднову, залишивши після себе залишок білого карлика, який має таку масу, швидкість втечі більша за швидкість світла. Збільшення сили тяжіння також призводить до гравітаційного розширення часу, коли проходження часу відбувається повільніше.
Однак для більшості застосувань гравітація найкраще пояснюється Законом про загальну гравітацію Ньютона, який говорить, що гравітація існує як тяжіння між двома тілами. Сила цього притягання можна обчислити математично, де сила привабливості прямо пропорційна добутку їх маси і обернено пропорційна квадрату відстані між ними.
Гравітація Землі:
На Землі гравітація надає вагу фізичним предметам і викликає припливи океану. Сила сили тяжіння Землі є результатом маси і щільності планет - 5,9972 × 1024 кг (1.31668 × 1025 фунтів) і 5,514 г / см3відповідно. Це призводить до того, що Земля має гравітаційну силу 9,8 м / с² близько до поверхні (також відома як 1 г), що природним чином зменшується, чим далі знаходиться від поверхні.
Крім того, сила тяжіння на Землю насправді змінюється залежно від того, де ти стоїш на ній. Перша причина тому, що Земля обертається. Це означає, що сила тяжіння Землі на екваторі становить 9,789 м / с2, при цьому сила тяжіння на полюсах становить 9,832 м / с2. Іншими словами, ви відчуваєте більше ваг на полюсах, ніж ви робите на екваторі через цю доцентрову силу, але лише трохи більше.
Нарешті, сила тяжіння може змінюватися залежно від того, що знаходиться під Землею під вами. Більш високі концентрації маси, як гірські породи або мінерали, можуть змінити силу тяжіння, яку ви відчуваєте. Але звичайно ця сума занадто мала, щоб бути помітною. Місії НАСА зіграли гравітаційне поле Землі з неймовірною точністю, показавши зміни його сили в залежності від місця.
Гравітація також зменшується з висотою, оскільки ви знаходитесь далі від центру Землі. Зниження сили від підйому на вершину гори є досить мінімальним (на 0,28% менше тяжкості на вершині гори Еверест), але якщо ви досить високі, щоб дістатися до Міжнародної космічної станції (МКС), ви відчули б 90% сили тяжіння, яку ви відчували б на поверхні.
Однак, оскільки станція перебуває у стані вільного падіння (а також у вакуумі космосу), об'єкти та космонавти на борту МКС здатні плавати навколо. В основному, оскільки все, що знаходиться на станції, падає з однаковою швидкістю до Землі, у тих, хто знаходиться на МКС, виникає відчуття невагомості - хоча вони все ще важать приблизно 90% від того, що вони б на поверхні Землі.
Гравітація Землі також відповідає за нашу швидкість втечі 11,186 км / с (або 6,951 миль / с). По суті, це означає, що ракеті потрібно досягти цієї швидкості, перш ніж вона зможе сподіватися звільнитися від сили тяжіння Землі та досягти космосу. І при більшості ракетних пусків більшість їх тяг присвячена тільки цьому завданню.
Через різницю між земною силою і гравітаційною силою на інші тіла - як Місяць (1,62 м / с²; 0,1654г) та Марс (3,711 м / с²; 0,376 г) - вчені не впевнені, які наслідки матимуть космонавти, які вирушили на тривалі місії до цих тіл.
Хоча дослідження показали, що тривалі місії мікрогравітації (тобто на МКС) згубно впливають на здоров'я космонавтів (включаючи втрату щільності кісток, дегенерацію м’язів, пошкодження органів та зору), жодних досліджень щодо ефектів середовища низької ваги. Але враховуючи численні пропозиції щодо повернення на Місяць та запропоновану НАСА «Подорож на Марс», ця інформація повинна надійти!
Як земні істоти, ми, люди, і благословлені, і прокляті силою сили Землі. З одного боку, це робить потрапляння в космос досить важким і дорогим. З іншого, це забезпечує наше здоров'я, оскільки наш вид є продуктом мільярдів років еволюції видів, що відбувся в 1 г навколишнє середовище.
Якщо ми колись сподіваємось стати справді космічним та міжпланетним видом, то краще зрозуміємо, як ми будемо мати справу з мікрогравітацією та низькою гравітацією. Інакше ніхто з нас, швидше за все, не вийде зі світу!
Ми написали багато статей про журнал "Земля для космосу". Ось звідки береться гравітація? Хто виявив тяжкість? .
Хочете більше ресурсів на Землі? Ось посилання на сторінку космічного польоту НАСА в НАСА і ось видиму Землю НАСА.
Ми також записали епізод Астрономічної ролі про Землю, як частину нашої подорожі по Сонячній системі - Епізод 51: Земля та Епізод 318: Швидкість втечі.
Джерела:
- Вікіпедія - гравітація
- НАСА: Космічне місце - що таке насправді гравітація?
- NASA - Гравітаційний зонд B: Місія відносності
