Гравитацията е доста страхотна фундаментална сила. Ако не беше удобно на Земята 1 г, което кара обектите да паднат към Земята със скорост 9,8 м / с², всички ние отплуваме в космоса. И без него всички наземни видове бавно биха изсъхнали и умират, докато мускулите ни се изродиха, костите ни станаха чупливи и слаби, а нашите органи престанаха да функционират правилно.
Така че може да се каже без преувеличения, че гравитацията е не само факт от живота тук на Земята, но и предпоставка за това. Въпреки това, тъй като хората изглежда възнамеряват да слязат от тази скала - да избягат от „косвените връзки на Земята“, както би било - да разберат земната гравитация и какво е необходимо, за да избягат, е необходимо. Толкова колко силна е земната гравитация?
Определение:
За да го разрушим, гравитацията е естествено явление, при което всички неща, които притежават маса, се привеждат една към друга - т.е. астероиди, планети, звезди, галактики, супер клъстери и др. Колкото повече маса има един обект, толкова повече гравитация ще упражнява върху обекти около него. Гравитационната сила на даден обект също зависи от разстоянието - т.е. количеството, което упражнява върху обект, намалява с увеличаване на разстоянието.
Гравитацията е също една от четирите основни сили, които управляват всички взаимодействия в природата (заедно със слаба ядрена сила, силна ядрена сила и електромагнетизъм). От тези сили гравитацията е най-слабата, която е приблизително 1038 пъти по-слаба от силната ядрена сила, 1036 пъти по-слаба от електромагнитната сила и 1029 пъти по-слаба от слабата ядрена сила.
В резултат на това гравитацията има незначително влияние върху материята при най-малката от скалата (т.е. субатомните частици). Въпреки това, на макроскопско ниво - това на планетите, звездите, галактиките и т.н. - гравитацията е доминиращата сила, влияеща върху взаимодействията на материята. Той причинява формирането, формата и траекторията на астрономическите тела и управлява астрономическото поведение. Той също играе основна роля в еволюцията на ранната Вселена.
Той беше отговорен за скупчаването на материя заедно, за да образуват газови облаци, които претърпяха гравитационен срив, образувайки първите звезди - които след това бяха привлечени заедно, за да образуват първите галактики. И в рамките на отделни звездни системи, той накара прах и газ да се слеят и да образуват планетите. Той управлява и орбитите на планетите около звездите, луните около планетите, въртенето на звездите около центъра на галактиката им и сливането на галактиките.
Универсално гравитация и относителност:
Тъй като енергията и масата са еквивалентни, всички форми на енергия, включително светлината, също предизвикват гравитация и са под влияние на нея. Това е в съответствие с общата теория на относителността на Айнщайн, която остава най-доброто средство за описание на поведението на гравитацията. Според тази теория гравитацията не е сила, а следствие от кривината на пространственото време, причинена от неравномерното разпределение на масата / енергията.
Най-крайният пример за тази кривина на космическото време е черна дупка, от която нищо не може да избяга. Черните дупки обикновено са продукт на свръхмасивна звезда, която е отишла в свръхнова, оставяйки след себе си бял джудже остатък, който има толкова голяма маса, скоростта на бягство е по-голяма от скоростта на светлината. Увеличението на гравитацията води и до гравитационно разширяване на времето, при което преминаването на времето протича по-бавно.
За повечето приложения обаче гравитацията се обяснява най-добре със Закона за универсално гравитация на Нютон, който гласи, че гравитацията съществува като привличане между две тела. Силата на това привличане може да се изчисли математически, където атрактивната сила е пряко пропорционална на произведението на техните маси и обратно пропорционална на квадрата на разстоянието между тях.
Земната гравитация:
На Земята гравитацията дава тежест на физическите обекти и причинява океанските приливи и отливи. Силата на земната гравитация е резултат от масата и плътността на планетите - 5.97237 × 1024 kg (1.31668 × 1025 lbs) и 5.514 g / cm3съответно. Това води до това, че Земята има гравитационна сила от 9,8 m / s² близо до повърхността (известна също като 1 г), което естествено намалява по-отдалеченото е от повърхността.
Освен това силата на гравитацията върху Земята всъщност се променя в зависимост от това къде се намирате върху нея. Първата причина е, защото Земята се върти. Това означава, че гравитацията на Земята в екватора е 9,789 m / s2, докато силата на гравитация върху полюсите е 9,832 m / s2, С други думи, вие претегляте повече на полюсите, отколкото при екватора поради тази центробелна сила, но само малко повече.
И накрая, силата на гравитацията може да се промени в зависимост от това какво е под Земята под вас. По-високите концентрации на маса, като скали с висока плътност или минерали, могат да променят силата на гравитацията, която чувствате. Но разбира се, тази сума е твърде малка, за да бъде забележима. Мисиите на НАСА са картографирали земното гравитационно поле с невероятна точност, показвайки вариации в неговата сила, в зависимост от местоположението.
Гравитацията също намалява с надморската височина, тъй като сте на по-далеч от центъра на Земята. Намаляването на силата от изкачването до върха на планина е доста минимално (0,28% по-малко гравитация на върха на връх Еверест), но ако сте достатъчно високи, за да стигнете до Международната космическа станция (МКС), бихте изпитали 90% от силата на гравитацията, която бихте почувствали на повърхността.
Въпреки това, тъй като станцията е в състояние на свободно падане (а също и във вакуума на космоса), обектите и астронавтите на борда на МКС са способни да плават наоколо. По принцип, тъй като всичко на борда на станцията пада със същата скорост към Земята, тези на борда на МКС имат чувството, че са безтегловни, въпреки че все още тежат около 90% от това, което биха на земната повърхност.
Гравитацията на Земята също е отговорна за това, че нашата планета има „скорост на бягство“ от 11.186 км / с (или 6.951 мили / сек). По същество това означава, че ракетата трябва да постигне тази скорост, преди да може да се надява да се освободи от земната гравитация и да достигне космоса. И при повечето изстрелвания на ракети, по-голямата част от тягата им е посветена само на тази задача.
Поради разликата между земната гравитация и гравитационната сила върху други тела - като Луната (1,62 м / с²; 0,1654г) и Марс (3,711 m / s²; 0,376 g) - учените не са сигурни какви биха били ефектите за астронавтите, които продължиха дългосрочни мисии до тези тела.
Въпреки че проучванията показват, че дълготрайните мисии в микрогравитацията (т.е. на МКС) имат вредно влияние върху здравето на астронавтите (включително загуба на костна плътност, мускулна дегенерация, увреждане на органите и зрението), не са провеждани проучвания относно ефектите на среди с ниска гравитация. Но предвид множеството предложения, направени за връщане на Луната, и НАСА предложи „Пътешествие до Марс“, тази информация трябва да бъде предстои!
Като земни същества ние, хората, сме благословени и проклети от силата на земната гравитация. От една страна, това прави навлизането в космоса доста трудно и скъпо. От друга страна, това гарантира нашето здраве, тъй като нашият вид е продукт на милиарди години еволюция на видовете, състояла се в 1 г околен свят.
Ако някога се надяваме да се превърнем в наистина космически и междупланетен вид, по-добре да разберем как ще се справим с микрогравитацията и ниската гравитация. В противен случай никой от нас няма да излезе извън света за дълго!
Написахме много статии за сп. „Земята за космоса“. Ето откъде идва гравитацията? Кой е открил гравитацията? Защо Земята е кръгла? Защо Слънцето не открадне Луната? Можем ли да направим изкуствена гравитация? А „Картофът на гравитацията в Потсдам“ показва вариации в гравитацията на Земята ,
Искате повече ресурси на Земята? Ето връзка към страницата на НАСА за човешки космически полет и ето видимата Земя на НАСА.
Ние също така записахме епизод на Астрономията в ролите на Земята, като част от нашето турне през Слънчевата система - Епизод 51: Земя и Епизод 318: Скорост на бягство.
Източници:
- Уикипедия - Гравитация
- НАСА: Космическо място - какво е действително гравитацията?
- НАСА - Gravity Probe B: Мисията за относителност
