Smagums ir diezgan satriecošs pamata spēks. Ja tas nebūtu bijis ērti Zemei 1 g, kura dēļ objekti nokrīt Zemes virzienā ar ātrumu 9,8 m / s², mēs visi lidosimies kosmosā. Un bez tā visas mūsu sauszemes sugas lēnām nokalst un mirst, kad mūsu muskuļi deģenerējās, kauli kļuva trausli un vāji, un mūsu orgāni pārstāja pareizi darboties.
Tātad bez pārspīlējumiem var teikt, ka smagums ir ne tikai dzīvības fakts šeit uz Zemes, bet arī tā priekšnoteikums. Tomēr, tā kā cilvēki, šķiet, ir nodomājuši izkāpt no šīs klints - izkļūstot no “Zemes saistošajām saitēm”, it kā būtu - ir jāsaprot Zemes gravitācija un tas, kas nepieciešams, lai no tās izkļūtu. Tātad, cik spēcīga ir Zemes gravitācija?
Definīcija:
Lai to sadalītu, gravitācija ir dabiska parādība, kurā visas lietas, kurām ir masa, tiek novirzītas viena pret otru - ti, asteroīdi, planētas, zvaigznes, galaktikas, superklasteri utt. Jo vairāk objektam ir masa, jo lielāku gravitāciju tas izdarīs. uz objektiem ap to. Objekta gravitācijas spēks ir atkarīgs arī no attāluma - t.i., daudzums, ko tas ietekmē uz objektu, samazinās, palielinoties attālumam.
Gravitācija ir arī viens no četriem pamata spēkiem, kas regulē visu mijiedarbību dabā (kopā ar vāju kodolenerģijas spēku, spēcīgu kodolenerģijas spēku un elektromagnētismu). No šiem spēkiem gravitācija ir visvājākā, tā ir aptuveni 1038 reizes vājāks par spēcīgo kodolieroču, 1036 reizes vājāka par elektromagnētisko spēku un 1029 reizes vājāks par vāju kodolieroču.
Tā rezultātā smagumam ir nenozīmīga ietekme uz matēriju vismazākajos mērogos (t.i., subatomiskās daļiņas). Tomēr makroskopiskā līmenī - planētu, zvaigžņu, galaktiku utt. - gravitācija ir dominējošais spēks, kas ietekmē matērijas mijiedarbību. Tas izraisa astronomisko ķermeņu veidošanos, formu un trajektoriju, kā arī nosaka astronomisko izturēšanos. Tam bija arī liela loma agrīnā Visuma evolūcijā.
Tā bija atbildīga par matēriju salipšanu kopā, veidojot gāzes mākoņus, kas piedzīvoja gravitācijas sabrukumu, veidojot pirmās zvaigznes - kuras pēc tam tika savilktas, veidojot pirmās galaktikas. Un atsevišķās zvaigžņu sistēmās tas izraisīja putekļu un gāzes saplūšanu, veidojot planētas. Tas arī regulē planētu orbītas ap zvaigznēm, pavadoņu ap planētām, zvaigžņu rotāciju ap viņu galaktikas centru un galaktiku apvienošanos.
Universālā gravitācija un relativitāte:
Tā kā enerģija un masa ir līdzvērtīgi, visi enerģijas veidi, ieskaitot gaismu, arī izraisa gravitāciju un atrodas tās ietekmē. Tas atbilst Einšteina vispārējai relativitātes teorijai, kas joprojām ir labākais līdzeklis gravitācijas izturēšanās aprakstīšanai. Saskaņā ar šo teoriju gravitācija nav spēks, bet gan telpas laika izliekuma sekas, ko izraisa nevienmērīgs masas / enerģijas sadalījums.
Šīs telpas laika izliekuma ekstrēmākais piemērs ir melnais caurums, no kura nekas nevar izkļūt. Melnie caurumi parasti ir tādas supermasīvas zvaigznes produkts, kas pārgājusi supernovā, atstājot baltā pundura palieku, kurai ir tik liela masa, tās aizbēgšanas ātrums ir lielāks par gaismas ātrumu. Smaguma palielināšanās rada arī gravitācijas laika dilatāciju, kur laika pāreja notiek lēnāk.
Tomēr lielākajai daļai lietojumprogrammu smagumu vislabāk izskaidro Ņūtona Universālās gravitācijas likums, kurā teikts, ka gravitācija pastāv kā pievilkšanās spēks starp diviem ķermeņiem. Šīs pievilcības stiprumu var aprēķināt matemātiski, ja pievilcīgais spēks ir tieši proporcionāls to masu reizinājumam un apgriezti proporcionāls attāluma kvadrātam starp tām.
Zemes gravitācija:
Uz Zemes gravitācija piešķir svaru fiziskiem objektiem un izraisa okeāna plūdmaiņas. Zemes gravitācijas spēks ir planētas masas un blīvuma rezultāts - 5,97237 × 1024 kg (1,31668 × 1025 mārciņas) un 5,514 g / cm3, attiecīgi. Tā rezultātā Zemei ir gravitācijas stiprums 9,8 m / s² tuvu virsmai (pazīstams arī kā 1 g), kas dabiski samazinās, jo tālāk no virsmas.
Turklāt gravitācijas spēks uz Zemes faktiski mainās atkarībā no tā, kur jūs uz tā stāvat. Pirmais iemesls ir tāpēc, ka Zeme griežas. Tas nozīmē, ka Zemes gravitācija pie ekvatora ir 9,789 m / s2, savukārt gravitācijas spēks pie poliem ir 9,832 m / s2. Citiem vārdiem sakot, jūs nosverat vairāk polu nekā jūs pie ekvatora šī centripetālā spēka dēļ, bet tikai nedaudz vairāk.
Visbeidzot, gravitācijas spēks var mainīties atkarībā no tā, kas atrodas zem jums zem zemes. Augstākas masas koncentrācijas, piemēram, augsta blīvuma ieži vai minerāli, var mainīt jūsu jūto gravitācijas spēku. Bet, protams, šī summa ir pārāk maza, lai to pamanītu. NASA misijas ar neticamu precizitāti ir kartējušas Zemes gravitācijas lauku, parādot tā stipruma atšķirības atkarībā no atrašanās vietas.
Arī smagums samazinās līdz ar augstumu, jo jūs atrodaties tālāk no Zemes centra. Spēka samazinājums no kāpšanas uz kalna virsotni ir diezgan minimāls (par 0,28% mazāks smagums Everesta kalna galā), taču, ja jūs esat pietiekami augsts, lai sasniegtu Starptautisko kosmosa staciju (ISS), jūs pieredzētu 90% no gravitācijas spēka, ko jūs varētu just uz virsmas.
Tomēr, tā kā stacija atrodas brīva kritiena (un arī kosmosa vakuumā) objektos un astronauti, kas atrodas uz ISS, spēj peldēt. Būtībā, tā kā viss, kas atrodas uz stacijas, samazinās tādā pašā ātrumā attiecībā pret Zemi, tiem, kas atrodas uz ISS, ir sajūta, ka viņi ir bezsvara - kaut arī viņi joprojām sver aptuveni 90% no tā, ko viņi varētu uz Zemes virsmas.
Zemes gravitācija ir arī atbildīga par mūsu planētas “evakuācijas ātrumu” 11,186 km / s (vai 6,951 mi / s). Būtībā tas nozīmē, ka raķetei ir jāpanāk šāds ātrums, pirms tā var cerēt atbrīvoties no Zemes gravitācijas un sasniegt kosmosu. Un ar lielāko daļu raķešu palaišanas lielākā daļa viņu spēka tiek veltīta tikai šim uzdevumam.
Atšķirības dēļ starp Zemes gravitācijas spēku un gravitācijas spēku uz citiem ķermeņiem - piemēram, uz Mēness (1,62 m / s²; 0,16654)g) un Marss (3,711 m / s²; 0,376 g) - zinātnieki nav pārliecināti, kāda būtu ietekme uz astronautiem, kuri devās ilgtermiņa misijās uz šīm ķermeņiem.
Lai gan pētījumi liecina, ka ilgstošas mikrogravitācijas (ti, ISS) misijas kaitē kosmonautu veselībai (ieskaitot kaulu blīvuma samazināšanos, muskuļu deģenerāciju, orgānu un redzes bojājumus), nav veikti pētījumi par vide ar zemāku gravitācijas pakāpi. Bet, ņemot vērā daudzkārtējos priekšlikumus atgriezties uz Mēness, un NASA ierosināto “Ceļojums uz Marsu”, šai informācijai vajadzētu būt gaidāmai!
Kā zemes būtnes, mēs, cilvēki, esam svētīti un nolādēti ar Zemes gravitācijas spēka palīdzību. No vienas puses, tas padara iekļūšanu kosmosā diezgan grūtu un dārgu. No otras puses, tas nodrošina mūsu veselību, jo mūsu sugas ir miljardu gadu sugas evolūcijas rezultāts, kas notika 1 g vide.
Ja mēs kādreiz ceram kļūt par patiesi tālu kosmosā esošu un starpplanētu sugu, mēs labāk izdomājam, kā rīkoties mikrogravitācijas un mazāka gravitācijas ietekmē. Pretējā gadījumā neviens no mums, visticamāk, ļoti ilgi netiks prom no pasaules!
Mēs esam uzrakstījuši daudzus rakstus par žurnālu Zeme kosmosam. Lūk, kur rodas smagums ?, Kurš atklāja gravitāciju? Kāpēc Zeme ir apaļa? Kāpēc Kāpēc saule nezog Mēnesi? Vai mēs varētu radīt mākslīgo smagumu? .
Vai vēlaties vairāk resursu uz Zemes? Šī ir saite uz NASA lapu Cilvēku kosmosa lidojums, un šeit ir NASA redzamā Zeme.
Mēs esam ierakstījuši arī astronomijas filmas par Zemi epizodi, kas ir daļa no mūsu ekskursijas pa Saules sistēmu - epizode 51: Zeme un epizode 318: aizbēgšanas ātrums.
Avoti:
- Wikipedia - gravitācija
- NASA: Kosmosa vieta - kas patiesībā ir gravitācija?
- NASA - Gravity Probe B: relativitātes misija
