16 весомых фактов о гравитации, которые потрясут ваш разум
Ознакомьтесь с фактами о гравитации, которые вы, возможно, нигде не читали. Эти факты помогут вам лучше узнать о гравитации.
.
Наука полна интересных теорий. Ученые исследовали несколько тем и заставили нас задуматься об изобретениях. Гравитация - одна из самых распространенных тем, о которых можно прочитать или услышать в науке. Это природное явление, благодаря которому все вещи, включая звезды и галактики, притягиваются друг к другу. На Земле это явление придает вес физическим объектам. Гравитация - это нечто большее, чем вы думаете, что заставляет вещи падать вниз. Она управляет движением планет вокруг Солнца и удерживает галактики вместе.
Гравитация описывается общей теорией относительности, которая описывает гравитацию не как силу, а как результат движения масс по геодезическим линиям в пространстве-времени, вызванном неравномерным распределением масс. Лучшим примером такого пространства-времени является черная дыра, из которой не может выбраться даже свет. Это самая слабая фундаментальная сила в физике. Она примерно в 10x38 раз слабее сильного взаимодействия и в 10*36 раз слабее электромагнитных сил.
Греческий философ Архимед открыл центр тяжести треугольника. Он также описал, что если две равные гири не имеют одинакового центра тяжести, то сила тяжести двух гирь вместе будет находиться на линии, соединяющей центры тяжести. В Древней Индии Арьябхатта впервые описал силу, чтобы объяснить, почему объекты не находятся в неподвижном состоянии при вращении Земли.
Гравитация на основе общей теории относительности
В общей теории относительности эффект гравитации рассматривается как искривление пространства-времени вместо силы. Эйнштейн предположил, что пространство-время искривлено материей, и падающие объекты движутся по прямым траекториям в искривленном пространстве-времени. Прямые траектории называются геодезическими. Подобно первому закону движения Ньютона, Эйнштейн утверждает, что если к объекту приложить силу, то он отклонится от геодезической траектории. Уравнения поля Эйнштейна представляют собой набор из 10 одновременных дифференциальных уравнений.
Решениями уравнения являются компоненты метрического тензора пространства-времени. Проверка общей теории относительности объясняет аномальную прецессию перигелия ртути. Она также включает предсказание теории о волочении рамы с помощью недавнего гравитационного зонда B. Более того, она показывает, что предсказание об отклонении света было впервые подтверждено Артуром Стэнли Эддингом во время солнечного затмения 29 мая 1919 года.
Гравитация в астрономии и гравитационное излучение
Общая теория относительности предсказывает, что энергия может переноситься посредством гравитационного излучения. Ускоряющаяся материя может создавать искривления в метрике пространства-времени. Также искривления в пространстве-времени могут создавать коорбитирующие объекты, например, пары нейтронных звезд и черных дыр. Знаете ли вы, что гравитация слабее магнита на холодильнике? Еще один факт - без гравитации Солнечная система разрушилась бы.
Давайте узнаем еще несколько удивительных фактов о гравитации и глубже поймем это явление.
1. На Международной космической станции можно ощутить до 90% земной гравитации
Согласно исследованиям, Международная космическая станция вращается вокруг Земли на высоте от 320 до 400 км. Астронавты, находящиеся внутри, ощущают невесомость под воздействием микрогравитации. Гравитационное притяжение Земли удерживает космическую станцию на орбите, но она движется так быстро, что не падает обратно на землю. Из-за невесомости они находятся в постоянном свободном падении вокруг Земли.
2. Гравитация - самая слабая сила из когда-либо известных
.
Это явление только притягивает. Нет ничего, что могло бы оттолкнуть друг от друга. Гравитация достаточно сильна, чтобы удерживать галактики вместе, но это самая слабая сила, которую вы преодолеваете каждый день. Например, когда вы держите чашку или книгу, вы уменьшаете силу земного притяжения.
Электрическая сила между электроном и протоном сильнее, чем гравитационное притяжение между ними. Вы не можете измерить, насколько слаба гравитационная сила. Она однонаправлена. Она притягивает объекты, чтобы они сблизились, но не может изменить направление, чтобы заставить их разойтись.
3. Бактерии растут в условиях микрогравитации
На борту космического челнока НАСА выросло несколько бактерий, которые вели себя иначе, чем бактерии, выросшие на Земле. Бактерии приобретали форму и выживали при более высокой плотности. Эти изменения помогли астронавтам в понимании бактериальных биопленок во время длительного космического полета. Этот факт о гравитации до сих пор известен не всем.
4. Чрезмерная гравитация может разорвать звездные системы
Когда звезда умирает, она оставляет остаточное ядро с такой массой, что оно разрушается под действием силы тяжести, образуя черную дыру. Эти дыры обладают гравитационным притяжением, от которого не может избавиться даже свет. Гравитационная сила может разбить близлежащие звезды на части и разрушить составляющие их атомы.
5. Диапазон гравитации бесконечен
.
Это самая слабая сила, но она имеет неограниченный радиус действия. Ее сила уменьшается по мере удаления объектов друг от друга. Однако ее радиус действия бесконечен. Согласно Эйнштейну, гравитация не является силой. Пространство-время изгибается объектами, искажая пути других объектов.
6. Гравитация может изгибать свет
Если между Землей и источником света находится большое скопление материи, то путь света искривляется по мере его движения к нам, создавая множественные изображения или кольцо Эйнштейна. Эйнштейн открыл, что гравитация является результатом того, что объекты искажают пространство-время. Когда свет проходит через любой объект, он вынужден двигаться по кривой, и его путь искривляется.
7. Гравитация движется со скоростью света
Согласно теории гравитации, гравитационное притяжение является мгновенным. Также, согласно Эйнштейну, эффект гравитации распространяется со скоростью света. Например, если бы солнце исчезло, мы бы продолжали вращаться в космосе более 5 минут. Знаете ли вы этот факт о гравитации?
8. Вы весите в три раза больше на Земле, чем на Марсе
Ваш вес - это сила тяжести, действующая на вашу массу. Кроме того, масса фиксирована на основе атомов, из которых состоит ваше тело. На других планетах гравитационное притяжение другое. Поэтому при одинаковой массе ваш вес будет меняться.
9. Астронавты практикуют невесомость в самолетах
Самолеты совершают стремительное движение вверх-вниз, называемое параболической дугой, чтобы вызвать период невесомости. Это позволяет людям тренироваться для полетов в космос. Астронавты США говорят, что чихание и пукание в невесомости может привести в движение в космосе.
10. Гравитация создает волны, которые движутся со скоростью света
.
Еще один менее известный факт о гравитации связан с волнами. Если две звезды или черные дыры заперты на взаимной орбите, они сближаются, поскольку гравитационные волны уносят энергию. Земля также излучает гравитационные волны, но потеря энергии незаметна. Одним из примеров относительности является то, что в вакууме ничто не может двигаться быстрее скорости света.
11. Гравитация удерживает планеты на орбите вокруг Солнца и удерживает Луну на орбите Земли
Гравитационное притяжение Луны тянет море к ней и вызывает океанские приливы и отливы. Гравитация тянет не только массу, но и свет. Вы не смогли бы жить на Земле без гравитации. Гравитация Солнца удерживает Землю на орбите вокруг него, а нас - на расстоянии, чтобы мы могли наслаждаться солнечным светом. Однако гравитация не везде одинакова. В местах с большей массой она сильнее, чем в местах с меньшей массой. Вот места на Земле, которые не испытывают гравитации и являются известными туристическими достопримечательностями.
12. Пассажиры в парках развлечений и на Международной космической станции испытывают микрогравитацию, поскольку падают с той же скоростью, что и транспортные средства.
13. Плутон больше не является планетой, но играет важную роль в гравитации.
Человек весом около 68 кг будет весить на карликовой планете не более 5 кг. Гравитационное притяжение Марса составляет 38% от земного. Это означает, что человек весом 150 фунтов будет весить 26 кг.
14. Гравитация неравномерна во всех местах
.
Глобус не является идеально сферическим, поэтому масса распределена неравномерно. Гравитационная аномалия в Гудзоновом заливе Канады ниже, чем в других регионах. Гравитация над областью пропорциональна массе, находящейся на вершине этого региона, а ледники находятся в стороне от массы Земли, поэтому во льдах гравитация менее сильна.
15. Гравитация и вес не похожи
Сила тяжести, действующая на астронавтов, составляет около 90% от силы, которую они испытывали бы на Земле. Астронавты невесомы, поскольку вес - это сила, которую земля оказывает на них на Земле. В стандартной модели частицы взаимодействуют друг с другом посредством частиц, переносящих силу. Это слабое явление, но когда два объекта сильнее притягиваются друг к другу, объекты испытывают более сильную гравитационную силу.
16. Галилео Галилей доказал постоянство гравитационного ускорения с помощью Пизанской башни
Итальянский ученый Галилео Галилей бросил сферы разной массы с Пизанской башни. Он продемонстрировал, что время их падения не зависит от массы и они падают одновременно. По словам его ученика, Галилей обнаружил, что предметы падают с одинаковой скоростью. Этим он опроверг теорию Аристотеля об ускорении из-за гравитации, согласно которой предметы падают со скоростью, зависящей от их веса.
Заключительные слова
Все, что имеет массу или вес, обладает гравитацией. Объекты с большей массой обладают большей гравитацией.
