Gravitacija je prilično strašna temeljna sila. Da nije bilo Zemljine ugodnosti 1g, što uzrokuje da objekti padaju prema Zemlji brzinom od 9,8 m/s², svi bismo odletjeli u svemir. A bez toga, sve bi mi zemaljske vrste polako venule i umrle kako su naši mišići degenerirali, naše kosti postajale lomljive i slabe, a naši organi prestali pravilno funkcionirati.
Dakle, može se bez pretjerivanja reći da gravitacija nije samo činjenica života ovdje na Zemlji, već i preduvjet za to. Međutim, budući da se čini da ljudska bića namjeravaju sići s ove stijene - takoreći bježati od 'surovitih okova Zemlje', potrebno je razumjeti Zemljinu gravitaciju i ono što je potrebno za bijeg. Dakle, koliko je jaka Zemljina gravitacija?
Definicija:
Da ga razbijemo, gravitacija je prirodni fenomen u kojem se sve stvari koje posjeduju masu dovode jedna prema drugoj – npr. asteroidi, planeti, zvijezde, galaksije, super klasteri, itd. Što više mase neki objekt ima, to će imati veću gravitaciju na objektima oko njega. Gravitacijska sila objekta također ovisi o udaljenosti – tj. količina koju djeluje na objekt smanjuje se s povećanjem udaljenosti.
Umjetnikov dojam o utjecaju Zemljine gravitacije na prostor-vrijeme. Zasluge: NASA
Gravitacija je također jedna od četiri temeljne sile koje upravljaju svim interakcijama u prirodi (zajedno sa slabom nuklearnom silom, jakom nuklearnom silom i elektromagnetizmom). Od ovih sila, gravitacija je najslabija, otprilike 1038puta slabije od jake nuklearne sile, 1036puta slabije od elektromagnetske sile i 1029puta slabije od slabe nuklearne sile.
Kao posljedica toga, gravitacija ima zanemariv utjecaj na materiju na najmanjoj skali (tj. subatomske čestice). Međutim, na makroskopskoj razini – onoj planeta, zvijezda, galaksija, itd. – gravitacija je dominantna sila koja utječe na interakcije tvari. Uzrokuje formiranje, oblik i putanju astronomskih tijela, te upravlja astronomskim ponašanjem. Također je odigrao veliku ulogu u evoluciji ranog svemira.
Bio je odgovoran za zgrušavanje materije i stvaranje oblaka plina koji su podvrgnuti gravitacijskom kolapsu, formirajući prve zvijezde - koje su se zatim spojile kako bi formirale prve galaksije. I unutar pojedinačnih zvjezdanih sustava, uzrokovao je spajanje prašine i plina u stvaranje planeta. Također upravlja orbitama planeta oko zvijezda, mjeseca oko planeta, rotacijom zvijezda oko središta njihove galaksije i spajanjem galaksija.
Univerzalna gravitacija i relativnost:
Budući da su energija i masa ekvivalentne, svi oblici energije, uključujući svjetlost, također uzrokuju gravitaciju i pod njezinim su utjecajem. Ovo je u skladu sa Einsteinova opća teorija relativnosti , što ostaje najbolje sredstvo za opisivanje ponašanja gravitacije. Prema ovoj teoriji, gravitacija nije sila, već posljedica zakrivljenosti prostor-vremena uzrokovane neravnomjernom raspodjelom mase/energije.
Umjetnikov dojam efekta povlačenja kadra u kojem se prostor i vrijeme vuku oko masivnog tijela. Zasluge: einstein.stanford.edu
Najekstremniji primjer ove zakrivljenosti prostor-vremena je crna rupa iz koje ništa ne može pobjeći. Crne rupe su obično proizvod supermasivne zvijezde koja je postala supernova, ostavljajući za sobom ostatak bijelog patuljka koji ima toliku masu da je brzina bijega veća od brzine svjetlosti. Povećanje gravitacije također rezultira gravitacijskom dilatacijom vremena, gdje se vrijeme odvija sporije.
Ipak, za većinu primjena, gravitaciju je najbolje objasniti Newtonov zakon univerzalne gravitacije , koji kaže da gravitacija postoji kao privlačnost između dva tijela. Jačina ovog privlačenja može se izračunati matematički, pri čemu je privlačna sila izravno proporcionalna umnošku njihovih masa i obrnuto proporcionalna kvadratu udaljenosti između njih.
Zemljina gravitacija:
Na Zemlji gravitacija daje težinu fizičkim objektima i uzrokuje plimu i oseku u oceanu. Sila Zemljine gravitacije rezultat je mase i gustoće planeta – 5,97237 × 1024kg (1,31668×1025lbs) i 5,514 g/cm3, odnosno. To rezultira da Zemlja ima gravitacijsku snagu od 9,8 m/s² blizu površine (također poznat kao 1g), koji se prirodno smanjuje što je osoba udaljenija od površine.
Osim toga, sila gravitacije na Zemlji se zapravo mijenja ovisno o tome gdje na njoj stojite. Prvi razlog je zato što se Zemlja rotira. To znači da je gravitacija Zemlje na ekvatoru 9,789 m/s2, dok je sila gravitacije na polovima 9,832 m/s2. Drugim riječima, zbog ove centripetalne sile težite više na polovima nego na ekvatoru, ali tek nešto više.
Međunarodna svemirska postaja (ISS) koja se ovdje vidi iz misije posade bez veze sa Zemljom kao pozadinom. Zasluge: NASA
Konačno, sila gravitacije može se mijenjati ovisno o tome što se nalazi ispod Zemlje ispod vas. Veće koncentracije mase, poput stijena visoke gustoće ili minerala, mogu promijeniti silu gravitacije koju osjećate. No, naravno, ova količina je premala da bi bila primjetna. NASA-ine misije imaju mapirao Zemljino gravitacijsko polje s nevjerojatnom točnošću, pokazujući varijacije u svojoj snazi, ovisno o lokaciji.
Gravitacija također opada s visinom, budući da ste dalje od Zemljinog središta. Smanjenje snage od penjanja na vrh planine prilično je minimalno (0,28% manje gravitacije na vrhu Mount Everesta), ali ako ste dovoljno visoko da dosegnete Internacionalna Svemirska postaja (ISS), iskusili biste 90% sile gravitacije koju biste osjetili na površini.
Međutim, budući da je postaja u stanju slobodnog pada (i također u vakuumu svemira), objekti i astronauti na ISS-u mogu plutati uokolo. Uglavnom, budući da sve na stanici pada istom brzinom prema Zemlji, oni na ISS-u imaju osjećaj da su bestežinski - iako još uvijek teže oko 90% onoga što bi imali na Zemljinoj površini.
Zemljina gravitacija je također odgovorna za to što naš planet ima ' brzina bijega ” od 11,186 km/s (ili 6,951 mi/s). U suštini, to znači da raketa treba postići ovu brzinu prije nego što se može nadati da će se osloboditi Zemljine gravitacije i dosegnuti svemir. I kod većine lansiranja raketa, većina njihovog potiska posvećena je samo ovom zadatku.
Zbog razlike između Zemljine gravitacije i gravitacijske sile na drugim tijelima – poput Mjeseca (1,62 m/s²; 0,1654g) i Mars (3,711 m/s²; 0,376 g) – znanstvenici nisu sigurni kakvi bi bili učinci na astronaute koji su išli u dugoročne misije na ta tijela.
Dok su studije pokazale da dugotrajne misije u mikrogravitaciji (tj. na ISS-u) imaju štetan učinak na zdravlje astronauta (uključujući gubitak gustoće kostiju, degeneraciju mišića, oštećenje organa i vid ) nisu provedena nikakva istraživanja o učincima okoline s nižom gravitacijom. Ali s obzirom na višestruke prijedloge za povratak na Mjesec, a NASA je predložila ' Putovanje na Mars “, te informacije trebale bi doći!
Kao zemaljska bića, mi ljudi smo i blagoslovljeni i prokleti snagom Zemljine gravitacije. S jedne strane, to čini ulazak u svemir prilično teškim i skupim. S druge strane, osigurava naše zdravlje, budući da je naša vrsta proizvod milijardi godina evolucije vrsta koja se dogodila u 1.gokoliš.
Ako se ikada nadamo da ćemo postati uistinu svemirska i međuplanetarna vrsta, bolje je da shvatimo kako ćemo se nositi s mikrogravitacijom i nižom gravitacijom. U suprotnom, nitko od nas vjerojatno neće dugo otići izvan svijeta!
Napisali smo mnogo članaka o Zemlji za Svemir danas. evo Odakle dolazi gravitacija? , Tko je otkrio gravitaciju? , Zašto je Zemlja okrugla? , Zašto Sunce ne krade Mjesec? , Možemo li napraviti umjetnu gravitaciju? , a 'Potsdamski gravitacijski krumpir' pokazuje varijacije u Zemljinoj gravitaciji.
Želite više resursa na Zemlji? Ovdje je poveznica na NASA-ina stranica Human Spaceflight , i evo NASA-ina vidljiva zemlja .
Također smo snimili epizodu Astronomy Cast o Zemlji, u sklopu naše turneje kroz Sunčev sustav – Epizoda 51: Zemlja , i Epizoda 318: Brzina bijega .
Izvori: