Η βαρύτητα είναι μια πολύ φοβερή θεμελιώδης δύναμη. Αν δεν ήταν για τη Γη άνετη 1 σολ, που προκαλεί πτώση αντικειμένων προς τη Γη με ταχύτητα 9,8 m / s², όλοι επιπλέουμε στο διάστημα. Και χωρίς αυτό, όλα τα χερσαία είδη θα μαραθούμε αργά και θα πεθάνουμε καθώς οι μύες μας θα εκφυλίστηκαν, τα οστά μας θα ήταν εύθραυστα και αδύναμα και τα όργανα μας έπαψαν να λειτουργούν σωστά.
Έτσι μπορεί κανείς να πει χωρίς υπερβολές ότι η βαρύτητα δεν είναι μόνο γεγονός της ζωής εδώ στη Γη, αλλά προϋπόθεση γι 'αυτό. Ωστόσο, δεδομένου ότι τα ανθρώπινα όντα φαίνονται πρόθυμα να κατεβούν αυτόν τον βράχο - να ξεφύγουν από τους «αόριστους δεσμούς της Γης», όπως ήταν - να κατανοήσουν τη βαρύτητα της Γης και τι χρειάζεται για να ξεφύγουν είναι απαραίτητο. Πόσο ισχυρή είναι λοιπόν η βαρύτητα της Γης;
Ορισμός:
Για να το σπάσει, η βαρύτητα είναι ένα φυσικό φαινόμενο στο οποίο όλα τα πράγματα που έχουν μάζα φέρονται το ένα στο άλλο - δηλαδή αστεροειδείς, πλανήτες, αστέρια, γαλαξίες, σούπερ σμήνη κ.λπ. Όσο μεγαλύτερη μάζα έχει ένα αντικείμενο, τόσο μεγαλύτερη βαρύτητα θα ασκήσει σε αντικείμενα γύρω από αυτό. Η βαρυτική δύναμη ενός αντικειμένου εξαρτάται επίσης από την απόσταση - δηλαδή το ποσό που ασκεί σε ένα αντικείμενο μειώνεται με την αυξημένη απόσταση.
Η βαρύτητα είναι επίσης μία από τις τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις που διέπουν όλες τις αλληλεπιδράσεις στη φύση (μαζί με την αδύναμη πυρηνική δύναμη, την ισχυρή πυρηνική δύναμη και τον ηλεκτρομαγνητισμό). Από αυτές τις δυνάμεις, η βαρύτητα είναι η πιο αδύναμη, που είναι περίπου 1038 φορές πιο αδύναμη από την ισχυρή πυρηνική δύναμη, 1036 φορές πιο αδύναμη από την ηλεκτρομαγνητική δύναμη και 1029 φορές πιο αδύναμη από την αδύναμη πυρηνική δύναμη.
Κατά συνέπεια, η βαρύτητα έχει αμελητέα επίδραση στην ύλη στη μικρότερη κλίμακα (δηλ. Υποατομικά σωματίδια). Ωστόσο, σε μακροσκοπικό επίπεδο - αυτό των πλανητών, των άστρων, των γαλαξιών κ.λπ. - η βαρύτητα είναι η κυρίαρχη δύναμη που επηρεάζει τις αλληλεπιδράσεις της ύλης. Προκαλεί το σχηματισμό, το σχήμα και την τροχιά των αστρονομικών σωμάτων και διέπει την αστρονομική συμπεριφορά. Έπαιξε επίσης σημαντικό ρόλο στην εξέλιξη του πρώιμου Σύμπαντος.
Ήταν υπεύθυνη για την ύλη που συγκεντρώνεται μαζί για να σχηματίσει σύννεφα αερίου που υπέστησαν βαρυτική κατάρρευση, σχηματίζοντας τα πρώτα αστέρια - τα οποία στη συνέχεια συγκεντρώθηκαν για να σχηματίσουν τους πρώτους γαλαξίες. Και σε μεμονωμένα συστήματα αστεριών, προκάλεσε τη συγκέντρωση σκόνης και αερίου για να σχηματίσουν τους πλανήτες. Κυβερνά επίσης τις τροχιές των πλανητών γύρω από τα αστέρια, των φεγγαριών γύρω από τους πλανήτες, την περιστροφή των άστρων γύρω από το κέντρο του γαλαξία τους και τη συγχώνευση των γαλαξιών.
Καθολική βαρύτητα και σχετικότητα:
Δεδομένου ότι η ενέργεια και η μάζα είναι ισοδύναμες, όλες οι μορφές ενέργειας, συμπεριλαμβανομένου του φωτός, προκαλούν επίσης βαρύτητα και υπόκεινται σε αυτήν. Αυτό συνάδει με τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας του Αϊνστάιν, η οποία παραμένει το καλύτερο μέσο για την περιγραφή της συμπεριφοράς της βαρύτητας. Σύμφωνα με αυτήν τη θεωρία, η βαρύτητα δεν είναι δύναμη, αλλά συνέπεια της καμπυλότητας του χωροχρόνου που προκαλείται από την άνιση κατανομή μάζας / ενέργειας.
Το πιο ακραίο παράδειγμα αυτής της καμπυλότητας του χωροχρόνου είναι μια μαύρη τρύπα, από την οποία τίποτα δεν μπορεί να ξεφύγει. Οι μαύρες τρύπες είναι συνήθως το προϊόν ενός υπερμεγέθους αστεριού που έχει περάσει σουπερνόβα, αφήνοντας πίσω του ένα λευκό νάνος που έχει τόσο μεγάλη μάζα, η ταχύτητα διαφυγής είναι μεγαλύτερη από την ταχύτητα του φωτός. Η αύξηση της βαρύτητας οδηγεί επίσης σε διαστολή του βαρυτικού χρόνου, όπου το πέρασμα του χρόνου εμφανίζεται πιο αργά.
Ωστόσο, για τις περισσότερες εφαρμογές, η βαρύτητα εξηγείται καλύτερα από τον Νόμο της Καθολικής Βαρύτητας του Νεύτωνα, ο οποίος αναφέρει ότι η βαρύτητα υπάρχει ως έλξη μεταξύ δύο σωμάτων. Η δύναμη αυτής της έλξης μπορεί να υπολογιστεί μαθηματικά, όπου η ελκυστική δύναμη είναι άμεσα ανάλογη με το προϊόν των μαζών τους και αντιστρόφως ανάλογη προς το τετράγωνο της απόστασης μεταξύ τους.
Η βαρύτητα της Γης:
Στη Γη, η βαρύτητα δίνει βάρος στα φυσικά αντικείμενα και προκαλεί τις παλίρροιες του ωκεανού. Η δύναμη της βαρύτητας της Γης είναι το αποτέλεσμα της μάζας και της πυκνότητας των πλανητών - 5,97237 × 1024 kg (1,31668 × 10)25 lbs) και 5.514 g / cm3, αντίστοιχα. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα η Γη να έχει βαρυτική ισχύ 9,8 m / s² κοντά στην επιφάνεια (επίσης γνωστή ως 1 σολ), η οποία φυσικά μειώνεται όσο πιο μακριά βρίσκεται από την επιφάνεια.
Επιπλέον, η δύναμη της βαρύτητας στη Γη αλλάζει πραγματικά ανάλογα με το πού στέκεστε πάνω της. Ο πρώτος λόγος είναι επειδή η Γη περιστρέφεται. Αυτό σημαίνει ότι η βαρύτητα της Γης στον ισημερινό είναι 9,789 m / s2, ενώ η δύναμη της βαρύτητας στους πόλους είναι 9,832 m / s2. Με άλλα λόγια, ζυγίζετε περισσότερο στους πόλους από ό, τι στον ισημερινό λόγω αυτής της κεντρομόλης δύναμης, αλλά μόνο λίγο περισσότερο.
Τέλος, η δύναμη της βαρύτητας μπορεί να αλλάξει ανάλογα με το τι βρίσκεται κάτω από τη Γη κάτω από εσάς. Υψηλότερες συγκεντρώσεις μάζας, όπως πέτρες ή ορυκτά υψηλής πυκνότητας μπορούν να αλλάξουν τη δύναμη της βαρύτητας που αισθάνεστε. Φυσικά, αυτό το ποσό είναι πολύ μικρό για να είναι αισθητό. Οι αποστολές της NASA έχουν χαρτογραφήσει το πεδίο βαρύτητας της Γης με απίστευτη ακρίβεια, δείχνοντας παραλλαγές στη δύναμή της, ανάλογα με την τοποθεσία.
Η βαρύτητα μειώνεται επίσης με το υψόμετρο, καθώς βρίσκεστε πιο μακριά από το κέντρο της Γης. Η μείωση της δύναμης από την αναρρίχηση στην κορυφή ενός βουνού είναι αρκετά ελάχιστη (0,28% λιγότερη βαρύτητα στην κορυφή του όρους Έβερεστ), αλλά εάν είστε αρκετά υψηλοί για να φτάσετε στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS), θα έχετε εμπειρία 90% της δύναμης της βαρύτητας που θα αισθανόσασταν στην επιφάνεια.
Ωστόσο, δεδομένου ότι ο σταθμός βρίσκεται σε κατάσταση ελεύθερης πτώσης (και επίσης στο κενό του διαστήματος) αντικείμενα και αστροναύτες στο ISS είναι σε θέση να αιωρούνται. Βασικά, δεδομένου ότι τα πάντα στο σταθμό πέφτουν με τον ίδιο ρυθμό προς τη Γη, εκείνοι που βρίσκονται στο ISS έχουν την αίσθηση ότι είναι χωρίς βάρος - παρόλο που ζυγίζουν ακόμη περίπου το 90% του τι θα έκαναν στην επιφάνεια της Γης.
Η βαρύτητα της Γης είναι επίσης υπεύθυνη για τον πλανήτη μας που έχει «ταχύτητα διαφυγής» 11.186 km / s (ή 6.951 mi / s). Ουσιαστικά, αυτό σημαίνει ότι ένας πύραυλος πρέπει να επιτύχει αυτήν την ταχύτητα προτού ελπίζει να απελευθερωθεί από τη βαρύτητα της Γης και να φτάσει στο διάστημα. Και με τις περισσότερες εκτοξεύσεις πυραύλων, το μεγαλύτερο μέρος της ώθησης τους είναι αφιερωμένο σε αυτό το έργο μόνο.
Λόγω της διαφοράς μεταξύ της βαρύτητας της Γης και της βαρυτικής δύναμης σε άλλα σώματα - όπως η Σελήνη (1,62 m / s², 0,1654σολ) και Άρης (3,711 m / s², 0,376 g) - οι επιστήμονες δεν είναι σίγουροι ποιες θα είναι οι επιπτώσεις στους αστροναύτες που πραγματοποίησαν μακροχρόνιες αποστολές σε αυτά τα σώματα.
Ενώ μελέτες έχουν δείξει ότι οι αποστολές μεγάλης διάρκειας στη μικροβαρύτητα (δηλ. Στο ISS) έχουν επιζήμια επίδραση στην υγεία των αστροναυτών (συμπεριλαμβανομένης της απώλειας της οστικής πυκνότητας, του εκφυλισμού των μυών, της βλάβης στα όργανα και της όρασης) δεν έχουν διεξαχθεί μελέτες σχετικά με τις επιδράσεις του περιβάλλοντα χαμηλότερης βαρύτητας. Ωστόσο, δεδομένων των πολλαπλών προτάσεων που έγιναν για την επιστροφή στη Σελήνη, και το «Ταξίδι στον Άρη» που πρότεινε η NASA, αυτές οι πληροφορίες πρέπει να είναι προσεχείς!
Ως επίγεια όντα, εμείς οι άνθρωποι είμαστε ευλογημένοι και καταραμένοι από τη δύναμη της βαρύτητας της Γης. Από τη μία πλευρά, καθιστά δύσκολη και δαπανηρή την είσοδο στο διάστημα. Από την άλλη, διασφαλίζει την υγεία μας, καθώς το είδος μας είναι προϊόν δισεκατομμυρίων ετών εξέλιξης ειδών που πραγματοποιήθηκε σε 1 σολ περιβάλλον.
Εάν ελπίζουμε ποτέ να γίνουμε ένα πραγματικά διαστημικό και διαπλανητικό είδος, καλύτερα να καταλάβουμε πώς θα αντιμετωπίσουμε τη μικροβαρύτητα και τη χαμηλότερη βαρύτητα. Διαφορετικά, κανένας από εμάς δεν είναι πιθανό να ξεπεράσει τον κόσμο για πολύ καιρό!
Έχουμε γράψει πολλά άρθρα σχετικά με το περιοδικό Earth for Space. Εδώ είναι από πού προέρχεται η βαρύτητα ;, Ποιος ανακάλυψε τη βαρύτητα ;, Γιατί είναι η Γη στρογγυλή; .
Θέλετε περισσότερους πόρους στη Γη; Ακολουθεί ένας σύνδεσμος προς τη σελίδα Human Spaceflight της NASA και εδώ είναι η Ορατή Γη της NASA.
Καταγράψαμε επίσης ένα επεισόδιο του Cast Astronomy για τη Γη, στο πλαίσιο της περιοδείας μας μέσω του Ηλιακού Συστήματος - Επεισόδιο 51: Γη και Επεισόδιο 318: Escape Velocity.
Πηγές:
- Βικιπαίδεια - Βαρύτητα
- NASA: Space Place - Τι είναι πραγματικά η βαρύτητα;
- NASA - Gravity Probe B: η αποστολή σχετικότητας
