Gravitacija je precej osupljiva temeljna sila. Če Zemlji ne bi bilo prijetno 1 g, zaradi česar predmeti padajo proti Zemlji s hitrostjo 9,8 m / s², vsi bi lebdeli v vesolje. In brez nje bi se vse zemeljske vrste počasi izmikale in umirale, ko so se naše mišice razkrajale, kosti so postale krhke in šibke, naši organi pa so prenehali pravilno delovati.
Torej lahko brez pretiravanja rečemo, da gravitacija ni samo dejstvo življenja tukaj na Zemlji, temveč je predpogoj zanjo. Ker pa se zdi, da se človeška bitja nameravajo spustiti s te skale - pobegniti od "površnih vezi Zemlje", bi bila - razumevanje gravitacije Zemlje in tega, kar je potrebno, da ubežimo. Kako močna je torej zemeljska gravitacija?
Opredelitev:
Da bi jo razbili, je gravitacija naravni pojav, v katerem se vse stvari, ki imajo maso, pripeljejo drug proti drugemu - tj. Asteroidi, planeti, zvezde, galaksije, super grozdi itd. Več ko ima nek predmet, več gravitacije bo izvajal na predmetih okoli njega. Gravitacijska sila predmeta je odvisna tudi od razdalje - to pomeni, da količina, ki jo ima na objekt, pada s povečano razdaljo.
Gravitacija je tudi ena od štirih temeljnih sil, ki upravljajo vse interakcije v naravi (skupaj s šibko jedrsko silo, močno jedrsko silo in elektromagnetizmom). Od teh sil je gravitacija najšibkejša in je približno 1038 krat šibkejši od močne jedrske sile, 1036 krat šibkejše od elektromagnetne sile in 1029 krat šibkejše od šibke jedrske sile.
Posledično ima gravitacija zanemarljiv vpliv na materijo na najmanjši lestvici (tj. Subatomske delce). Vendar je na makroskopski ravni - planeti, zvezde, galaksije itd. - gravitacija prevladujoča sila, ki vpliva na interakcije materije. Povzroča nastanek, obliko in pot astronomskih teles ter ureja astronomsko vedenje. Igrala je tudi glavno vlogo pri evoluciji zgodnjega Vesolja.
Odgovorna je bila za to, da so se snovi zbrale skupaj, da so se oblikovale oblaki plina, ki so bili podvrženi gravitacijskemu kolapsu in so tvorili prve zvezde - ki so bile nato sestavljene skupaj, da tvorijo prve galaksije. In znotraj posameznih zvezdnih sistemov je povzročil, da sta se prah in plin zlila v planete. Upravlja tudi orbite planetov okoli zvezd, lune okoli planetov, vrtenje zvezd okoli središča njihove galaksije in spajanje galaksij.
Univerzalno gravitacija in relativnost:
Ker sta energija in masa enakovredni, tudi vse oblike energije, vključno s svetlobo, povzročajo gravitacijo in so pod njenim vplivom. To je skladno z Einsteinovo splošno teorijo relativnosti, ki ostaja najboljše sredstvo za opisovanje gravitacijskega vedenja. Po tej teoriji gravitacija ni sila, ampak posledica ukrivljenosti vesolja, ki jo povzroči neenakomerna porazdelitev mase / energije.
Najbolj skrajni primer te ukrivljenosti vesolja je črna luknja, iz katere ne more uiti nič. Črne luknje so ponavadi produkt supermasivne zvezde, ki je postala supernova, za seboj pa pušča ostanek belega pritlikavca, ki ima tako veliko maso, da je hitrost bega večja od svetlobne hitrosti. Povečanje gravitacije povzroči tudi gravitacijsko širjenje časa, kjer minevanje časa poteka počasneje.
Za večino aplikacij pa gravitacijo najbolje razloži Newtonov zakon o splošni gravitaciji, ki pravi, da gravitacija obstaja kot privlačnost med dvema telesoma. Moč te privlačnosti se lahko izračuna matematično, kjer je privlačna sila sorazmerna s produktom njihovih mas in obratno sorazmerna s kvadratom razdalje med njima.
Zemljina gravitacija:
Na Zemlji gravitacija daje težo fizičnim predmetom in povzroča oceanske plime. Moč Zemljine gravitacije je posledica mase in gostote planetov - 5,997237 × 1024 kg (1.31668 × 1025 lbs) in 5,514 g / cm3oz. Posledica tega je, da ima Zemlja gravitacijsko moč 9,8 m / s² blizu površine (znana tudi kot 1 g), ki se naravno zmanjša, bolj oddaljen je od površine.
Poleg tega se sila gravitacije na Zemlji dejansko spreminja glede na to, kje stojiš na njej. Prvi razlog je, ker se Zemlja vrti. To pomeni, da je gravitacija Zemlje na ekvatorju 9.789 m / s2, medtem ko je sila teže na polih 9.832 m / s2. Z drugimi besedami, zaradi teh centripetalnih sil tehtate več polov kot polov na ekvatorju, vendar le nekoliko več.
Končno se lahko sila gravitacije spremeni, odvisno od tega, kaj je Zemlja pod vami. Višje koncentracije mase, kot so kamnine z visoko gostoto ali minerali, lahko spremenijo težo sile, ki jo čutite. Seveda pa je ta količina preveč majhna, da bi bila opazna. Naše misije so z neverjetno natančnostjo preslikale Zemljino gravitacijsko polje in prikazovale razlike v njegovi jakosti, odvisno od lokacije.
Z višino se zmanjšuje tudi težnost, saj ste bolj oddaljeni od središča Zemlje. Zmanjšanje sile pri vzpenjanju na vrh gore je precej minimalno (0,28% manj težnosti na vrhu Mount Everest), vendar če ste dovolj visoki, da bi prišli do Mednarodne vesoljske postaje (ISS), bi doživeli 90% sile teže, ki bi jo čutili na površini.
Ker pa je postaja v stanju prostega padca (in tudi v vesolju prostora), so predmeti in astronavti na krovu ISS sposobni lebdeti naokoli. V bistvu, ker vse, kar je na postaji, pada z enako hitrostjo proti Zemlji, imajo tisti na krovu ISS občutek, da so breztežni - čeprav še vedno tehtajo približno 90% tistega, kar bi imeli na Zemljini površini.
Zemljina gravitacija je tudi odgovorna za naš planet s hitrostjo bega 11.186 km / s (ali 6.951 mi / s). V bistvu to pomeni, da mora raketa doseči to hitrost, preden se lahko nadeja, da se bo osvobodila Zemljine gravitacije in dosegla vesolje. In pri večini izstrelkov raket je večina njihovega potiska namenjena samo tej nalogi.
Zaradi razlike med gravitacijo Zemlje in gravitacijsko silo na druga telesa - kot je Luna (1,62 m / s²; 0,1654g) in Mars (3.711 m / s²; 0,376 g) - znanstveniki ne vedo, kakšne posledice bi imeli astronavti, ki so se odpravili na dolgotrajne misije na ta telesa.
Medtem ko so študije pokazale, da dolgotrajne misije v mikrogravitaciji (tj. Na ISS) škodljivo vplivajo na zdravje astronavtov (vključno z izgubo kostne gostote, degeneracijo mišic, poškodbami organov in vida), nobenih študij o učinkih okolja z nižjo težo. A glede na številne predloge za vrnitev na Luno in NASA-ino predlagani "Potovanje na Mars" bi morale te informacije prihajati!
Kot zemeljska bitja smo tudi mi ljudje blagoslovljeni in preklet s silo Zemljine gravitacije. Po eni strani je pot v vesolje precej težavna in draga. Po drugi strani pa zagotavlja naše zdravje, saj je naša vrsta rezultat več milijard let razvoja vrst, ki se je zgodilo v 1 g okolje.
Če si kdaj upamo postati resnično vesoljska in medplanetarna vrsta, bomo bolje ugotovili, kako se bomo spoprijeli z mikrogravitacijo in nižjo gravitacijo. V nasprotnem primeru nihče od nas najbrž ne bo izven sveta za dolgo!
Napisali smo veliko člankov o reviji Zemlja za vesolje. Tukaj je, od kod prihaja gravitacija? Kdo je odkril gravitacijo? Zakaj je Zemlja okrogla? Zakaj Sonce ne ukrade Lune? Ali lahko naredimo umetno težo ?, „Potsdam Gravity Potato“ prikazuje razlike v gravitaciji Zemlje .
Želite več virov na Zemlji? Tu je povezava do Nasine strani Human Spaceflight in tu Nasina vidna zemlja.
Posneli smo tudi epizodo Astronomy Cast About Earth, ki je del naše turneje po Osončju - Epizoda 51: Zemlja in Epizoda 318: Hitrost pobega.
Viri:
- Wikipedia - Gravity
- NASA: Vesoljski kraj - kaj je resnično težnost?
- NASA - Gravity Sonda B: Misija relativnosti
