Gravitácia je celkom úžasná základná sila. Keby to nebolo pre pohodlie Zeme 1 g, čo spôsobuje, že predmety padajú na Zem rýchlosťou 9,8 m / s², všetci sme sa vznášali do vesmíru. A bez toho by sme všetci suchozemské druhy pomaly uschli a uhynuli, pretože naše svaly degenerovali, naše kosti sa stali krehkými a slabými a naše orgány prestali správne fungovať.
Dá sa teda bez preháňania povedať, že gravitácia nie je len skutočnosťou života tu na Zemi, ale jej predpokladom. Keďže sa však zdá, že ľudské bytosti majú v úmysle dostať sa z tejto skaly - uniknúť tak „neviazaným zemským zväzkom Zeme“ - pochopiť gravitáciu Zeme a to, čo je potrebné, aby unikli, je nevyhnutné. Aká silná je teda gravitácia Zeme?
Definícia:
Aby som to prelomil, gravitácia je prírodný fenomén, v ktorom sú všetky veci, ktoré majú hmotu, privedené k sebe - tj asteroidy, planéty, hviezdy, galaxie, super zhluky atď. Čím viac má hmota objekt, tým väčšiu gravitáciu bude vyvíjať na objektoch v okolí. Gravitačná sila objektu je tiež závislá od vzdialenosti - t. J. Množstvo, ktoré na objekt pôsobí, sa so zvyšujúcou sa vzdialenosťou zmenšuje.
Gravitácia je tiež jednou zo štyroch základných síl, ktoré riadia všetky interakcie v prírode (spolu so slabou jadrovou silou, silnou jadrovou silou a elektromagnetizmom). Z týchto síl je gravitácia najslabšia, je približne 1038 krát slabšie ako silná jadrová sila, 1036 krát slabší ako elektromagnetická sila a 1029 krát slabšie ako slabá jadrová sila.
V dôsledku toho má gravitácia zanedbateľný vplyv na hmotu v najmenšom meradle (t.j. subatomické častice). Avšak na makroskopickej úrovni - na planétach, hviezdach, galaxiách atď. - je gravitácia dominantnou silou ovplyvňujúcou interakcie hmoty. Spôsobuje vznik, tvar a trajektóriu astronomických telies a riadi astronomické správanie. Hral tiež hlavnú úlohu vo vývoji raného vesmíru.
Bolo zodpovedné za zhlukovanie hmoty, aby sa vytvorili oblaky plynu, ktoré prešli gravitačným zrútením a vytvorili prvé hviezdy - ktoré sa potom spojili, aby vytvorili prvé galaxie. A v rámci jednotlivých hviezdnych systémov to spôsobilo, že sa prach a plyn zhlukovali a vytvorili planéty. Riadi aj obežné dráhy planét okolo hviezd, mesiacov okolo planét, rotáciu hviezd okolo stredu galaxie a zlučovanie galaxií.
Univerzálna gravitácia a relativita:
Pretože energia a hmotnosť sú rovnocenné, spôsobujú gravitácie aj všetky formy energie vrátane svetla. Je to v súlade s Einsteinovou všeobecnou teóriou relativity, ktorá zostáva najlepším prostriedkom na opis gravitačného správania. Podľa tejto teórie gravitácia nie je silou, ale dôsledkom zakrivenia časopriestoru spôsobeného nerovnomerným rozdelením hmoty / energie.
Najextrémnejším príkladom tohto zakrivenia medzičasu je čierna diera, z ktorej nemôže nič uniknúť. Čierne diery sú zvyčajne produktom superhmotnej hviezdy, ktorá prešla supernovou a zanechala za sebou zvyšok bieleho trpaslíka, ktorý má toľko hmoty, úniková rýchlosť je väčšia ako rýchlosť svetla. Zvýšenie gravitácie má tiež za následok dilatáciu gravitačného času, kde plynutie času nastáva pomalšie.
Pre väčšinu aplikácií je však gravitácia najlepšie vysvetlená Newtonovým zákonom o univerzálnej gravitácii, v ktorom sa uvádza, že gravitácia existuje ako príťažlivosť medzi dvoma telami. Sila tejto príťažlivosti sa dá vypočítať matematicky, keď je príťažlivá sila priamo úmerná súčinu ich hmotností a nepriamo úmerná druhej mocnine vzdialenosti medzi nimi.
Gravitácia Zeme:
Na Zemi gravitácia prikladá váhu fyzickým objektom a spôsobuje prílivy a odlivy. Sila gravitácie Zeme je výsledkom hmotnosti a hustoty planét - 5,97237 × 1024 kg (1 31668 × 10)25 lbs) a 5,514 g / cm3, resp. To má za následok, že Zem má gravitačnú silu 9,8 m / s² blízko povrchu (tiež známa ako 1) g), ktorá sa prirodzene zmenšuje ďalej od povrchu.
Navyše gravitačná sila na Zemi sa v skutočnosti mení v závislosti od toho, kde na nej stojíte. Prvým dôvodom je skutočnosť, že Zem sa otáča. To znamená, že gravitácia Zeme pri rovníku je 9 789 m / s2, zatiaľ čo gravitačná sila na póloch je 9,832 m / s2, Inými slovami, vážite viac na póloch ako vy na rovníku kvôli tejto centripetálnej sile, ale len o niečo viac.
Nakoniec sa gravitačná sila môže zmeniť v závislosti od toho, čo je pod Zemou pod vami. Vyššie koncentrácie hmoty, ako sú horniny alebo minerály s vysokou hustotou, môžu zmeniť gravitačnú silu, ktorú cítite. Táto suma je však samozrejme príliš nízka na to, aby bola viditeľná. Misie NASA zmapovali gravitačné pole Zeme neuveriteľnou presnosťou a ukázali zmeny v jeho sile v závislosti od polohy.
Gravitácia tiež klesá s nadmorskou výškou, pretože ste ďalej od stredu Zeme. Pokles sily z výstupu na vrchol hory je pomerne minimálny (0,28% nižšia gravitácia na vrchole Mount Everestu), ale ak ste dosť vysoký na to, aby ste sa dostali na Medzinárodnú vesmírnu stanicu (ISS), zažili by ste 90% gravitačnej sily, ktorú by ste cítili na povrchu.
Avšak keďže je stanica v stave voľného pádu (a tiež vo vákuu vesmíru), objekty a astronauti na palube sú ISS schopné plávať okolo. V podstate, pretože všetko, čo sa nachádza na stanici, padá rovnakou rýchlosťou smerom k Zemi, tí, ktorí sú na palube ISS, majú pocit, že sú beztiaže - napriek tomu, že stále vážia asi 90% toho, čo by na povrchu Zeme.
Zemská tiaž je tiež zodpovedná za to, že naša planéta má „únikovú rýchlosť“ 11,166 km / s (alebo 6,951 km / s). V podstate to znamená, že raketa musí dosiahnuť túto rýchlosť skôr, ako môže dúfať, že sa oslobodí od gravitácie Zeme a dosiahne vesmír. A pri väčšine odpaľovaní rakiet je väčšina ich útoku venovaná iba tejto úlohe.
Kvôli rozdielu medzi gravitáciou Zeme a gravitačnou silou na iných telách - napríklad na Mesiaci (1,62 m / s²; 0,1665).g) a Mars (3,711 m / s²; 0,376 g) - vedci si nie sú istí, aké účinky to bude mať na astronautov, ktorí do týchto tiel chodili dlhodobo.
Zatiaľ čo štúdie ukázali, že dlhodobé misie v mikrogravitácii (tj na ISS) majú škodlivý vplyv na zdravie astronautov (vrátane straty kostnej denzity, svalovej degenerácie, poškodenia orgánov a zraku), nevykonali sa žiadne štúdie týkajúce sa účinkov prostredia s nízkou gravitáciou. Ale vzhľadom na mnohoraké návrhy na návrat na Mesiac a na návrh NASA „Cesta na Mars“ by tieto informácie mali byť pripravené!
Ako pozemské bytosti sme my ľudia požehnaní a prekliaty silou zemskej gravitácie. Na jednej strane je to dosť ťažké a drahé. Na druhej strane to zaisťuje naše zdravie, pretože náš druh je produktom miliárd rokov vývoja druhov, ktoré sa odohrali v 1 g prostredie.
Ak niekedy dúfame, že sa staneme skutočne vesmírnym a medziplanetárnym druhom, musíme lepšie zistiť, ako sa vysporiadame s mikrogravitáciou a nižšou gravitáciou. V opačnom prípade sa nikto z nás pravdepodobne nedostane mimo svet na veľmi dlho!
Napísali sme veľa článkov o časopise Earth for Space Magazine. Tu je miesto, odkiaľ pochádza gravitácia? Kto objavil gravitáciu? ,
Chcete viac zdrojov na Zemi? Tu je odkaz na stránku Human Spaceflight agentúry NASA a na Viditeľnú Zem NASA.
V rámci nášho turné po Slnečnej sústave sme zaznamenali aj epizódu Obsadenia astronómie o Zemi - epizóda 51: Zem a epizóda 318: Úniková rýchlosť.
zdroj:
- Wikipedia - Gravity
- NASA: Space Place - Čo je to vážnosť?
- NASA - Gravity Probe B: Relativity Mission
