Gravitatsioon on üsna vinge põhiline jõud. Kui see poleks Maale mugav olnud 1 g, mis põhjustab objektide kukkumist Maa poole kiirusega 9,8 m / s², hõljuksime kõik kosmosesse. Ja ilma selleta kõik meie maapealsed liigid närbuksid ja sureksid aeglaselt, kui lihased degenereeruksid, luud muutuksid hapraks ja nõrgaks ning meie organid lakkasid korralikult töötamast.
Nii võib liialdamata öelda, et gravitatsioon pole siin Maa peal mitte ainult elu tõsiasi, vaid ka selle eeltingimus. Kuna aga näib, et inimesed kavatsevad sellest kaljust väljuda - pääsedes nii nagu "Maa keerulistest sidemetest" -, on vaja mõista Maa gravitatsiooni ja selle põgenemist. Niisiis, kui tugev on Maa gravitatsioon?
Definitsioon:
Selle lagundamiseks on gravitatsioon loodusnähtus, milles kõik asjad, millel on mass, viiakse üksteise poole - st asteroidid, planeedid, tähed, galaktikad, superklastrid jne. Mida suurem on objekti mass, seda suurema gravitatsiooni see avaldab seda ümbritsevatel objektidel. Ka objekti gravitatsioonijõud sõltub kaugusest - st summa, mida see objektile avaldab, väheneb suurenenud vahemaa korral.
Gravitatsioon on ka üks neljast põhijõudust, mis reguleerivad looduse kõiki koostoimeid (koos nõrga tuumajõu, tugeva tuumajõu ja elektromagnetilisusega). Nendest jõududest on gravitatsioon kõige nõrgem, olles umbes 1038 korda nõrgem kui tugev tuumajõud, 1036 korda nõrgem kui elektromagnetiline jõud ja 1029 korda nõrgem kui nõrk tuumajõud.
Selle tagajärjel on gravitatsioonil tähtsusetu mõju ainele väikseima skaalaga (st subatomaatiliste osakestega). Makroskoopilisel tasandil - planeetide, tähtede, galaktikate jne - tasemel on gravitatsioon aga domineeriv jõud, mis mõjutab aine vastasmõjusid. See põhjustab astronoomiliste kehade kujunemist, kuju ja trajektoori ning reguleerib astronoomilist käitumist. Samuti mängis see suurt rolli varase universumi evolutsioonis.
See vastutas aine kokkukogumise eest, moodustades gravitatsioonilises kollapsi läbinud gaasipilved, moodustades esimesed tähed, mis seejärel kokku tõmmati, moodustades esimesed galaktikad. Ja see põhjustas üksikute tähesüsteemide sees tolmu ja gaasi planeetide moodustumise. See reguleerib ka tähtede ümber olevate planeetide orbiite, planeetide ümber olevate kuude ordu, tähtede pöörlemist nende galaktika keskpunkti ümber ja galaktikate ühinemist.
Universaalne gravitatsioon ja relatiivsus:
Kuna energia ja mass on samaväärsed, põhjustavad kõik energiavormid, sealhulgas ka valgus, gravitatsiooni ja on selle mõjul. See on kooskõlas Einsteini relatiivsusteooriaga, mis on endiselt parim vahend gravitatsiooni käitumise kirjeldamiseks. Selle teooria kohaselt pole gravitatsioon jõud, vaid massi / energia ebaühtlasest jaotumisest põhjustatud kosmoseaja kumeruse tagajärg.
Kosmoseaja kumeruse kõige äärmuslikum näide on must auk, kust midagi ei pääse. Mustad augud on tavaliselt supernoovast läinud tähe toode, jättes endast valge kääbuse jäänuse, millel on nii palju massi, et selle põgenemiskiirus on suurem kui valguse kiirus. Raskusjõu suurenemise tulemuseks on ka gravitatsiooniline aja dilatatsioon, kus aja möödumine toimub aeglasemalt.
Enamiku rakenduste jaoks on gravitatsioon kõige paremini seletatav Newtoni universaalse gravitatsiooni seadusega, mis väidab, et gravitatsioon eksisteerib tõmbenumbrina kahe keha vahel. Selle tõmbetugevuse tugevust saab arvutada matemaatiliselt, kus tõmbejõud on otseselt võrdeline nende masside korrutisega ja pöördvõrdeline nendevahelise vahemaa ruuduga.
Maa gravitatsioon:
Maal annab raskusjõud füüsilistele objektidele raskusi ja põhjustab ookeani tõusu. Maa raskusjõud tuleneb planeetide massist ja tihedusest - 5,97237 × 1024 kg (1,31668 × 1025 naela) ja 5,514 g / cm3vastavalt. Selle tulemuseks on Maa gravitatsioonitugevus pinna lähedal 9,8 m / s² (tuntud ka kui 1 g), mis väheneb loomulikult kaugemal pinnast.
Lisaks muutub Maa raskusjõud tegelikult sõltuvalt sellest, kus te sellel seisate. Esimene põhjus on see, et Maa pöörleb. See tähendab, et Maa gravitatsioon ekvaatoril on 9,789 m / s2, samas kui raskusjõud poolustel on 9,832 m / s2. Teisisõnu, te kaalute selle tsentripetaalse jõu tõttu postide juures rohkem kui ekvaatoril, kuid ainult pisut rohkem.
Lõpuks võib raskusjõud muutuda sõltuvalt sellest, mis asub Maa all teie all. Suuremad massikontsentratsioonid, nagu näiteks suure tihedusega kivimid või mineraalid, võivad muuta teie tunnetatud raskusjõudu. Kuid muidugi on see summa liiga väike, et seda märgata. NASA missioonid on maakera gravitatsioonivälja uskumatu täpsusega kaardistanud, näidates selle tugevuse erinevusi sõltuvalt asukohast.
Samuti väheneb gravitatsioon kõrgusega, kuna olete Maa keskpunktist kaugemal. Jõu langus mäe tippu ronimisel on üsna minimaalne (0,28% vähem raskusjõudu Mount Everesti tipus), kuid kui olete piisavalt kõrge, et jõuda Rahvusvahelise Kosmosejaama (ISS), kogeksite 90% raskusjõu suurusest, mida tunneksite pinnal.
Kuna jaam on aga vabalt langevas seisundis (ja ka kosmosevaakumis), suudavad ISSi pardal olevad objektid ja astronaudid hõljuda. Põhimõtteliselt, kuna kõik jaama pardal langeb Maa suhtes sama kiirusega, on ISSi pardalolijatel tunne, et nad on kaalutu - ehkki nad kaaluvad ikkagi umbes 90% sellest, mida nad Maa pinnal omaksid.
Maa gravitatsioon on vastutav ka selle eest, et meie planeedi põgenemiskiirus on 11,186 km / s (ehk 6,951 mi / s). Põhimõtteliselt tähendab see seda, et rakett peab selle kiiruse saavutama, enne kui ta saab loota Maa gravitatsioonist vabanemiseks ja kosmosesse jõudmiseks. Ja enamiku raketiheitmete korral on suurem osa nende tõukejõust pühendatud ainult sellele ülesandele.
Maa raskuse ja teiste kehade gravitatsioonijõu erinevuse tõttu - näiteks Kuul (1,62 m / s²; 0,1654)g) ja Marss (3,711 m / s²; 0,376 g) - teadlased pole kindlad, milline oleks mõju astronautidele, kes läksid nendesse kehadesse pikaajalistel missioonidel.
Ehkki uuringud on näidanud, et mikrogravitatsiooni (st ISS-i) pikaajalised kontrollkäigud mõjutavad astronaudide tervist kahjulikult (sealhulgas luutiheduse vähenemine, lihaste degeneratsioon, organite ja nägemise kahjustus), ei ole uuringuid madalama raskusastmega keskkonnad. Kuid arvestades Kuule naasmiseks tehtud mitmeid ettepanekuid ja NASA väljapakutud teekonda Marsile, peaks see teave ilmuma!
Maapealsete olenditena on meid, inimesi, õnnistatud ja neetud Maa raskuse jõu mõjul. Ühelt poolt muudab see kosmosesse pääsemise üsna keeruliseks ja kalliks. Teisest küljest tagab see meie tervise, kuna meie liigid on miljardeid aastaid kestnud liikide evolutsiooni tulemus, mis leidis aset 1 g keskkond.
Kui me loodame kunagi saada tõeliselt kosmosest kaugete ja planeetidevaheliste liikideks, siis mõistame paremini, kuidas hakkame toime tulema mikrogravitatsiooni ja madalama gravitatsioonivõimega. Vastasel juhul ei pääse meist keegi väga pikaks ajaks maailmast!
Oleme kirjutanud palju artikleid kosmoseajakirja Maa kohta. Siit leiate, kust tuleb gravitatsioon ?, kes avastas gravitatsiooni ?, miks on Maa ümmargune? Miks ei päike Kuud varasta? Kas saaksime teha kunstlikku gravitatsiooni? Ja “Potsdami raskuskartul” näitab Maa gravitatsiooni variatsioone .
Kas soovite maakeral rohkem ressursse? Siin on link NASA lehele Inimeste kosmoselennud ja siin on NASA nähtav maa.
Päikesesüsteemi kaudu tehtud ringkäigu raames oleme salvestanud ka Maa ümber astronoomialavastuste episoodi - Episood 51: Maa ja Episood 318: Escape Velocity.
Allikad:
- Vikipeedia - gravitatsioon
- NASA: Kosmosekoht - mis on gravitatsioon tegelikult?
- NASA - gravitatsioonisond B: relatiivsusmissioon
