5 чињеница о гравитацији - једној од најмистериознијих сила у свемиру
мисцеланеа / / July 14, 2023
Како се ваша тежина мења у различитим земљама, какви таласи се шире црне рупе и шта је бестежинско стање.
1. Земљина гравитација је слабија од магнета вашег фрижидера
У свету постоје четири такозване фундаменталне силе: снажна нуклеарна сила која обезбеђује стабилност атомска језгра, слаба нуклеарна, одговорна за радиоактивни распад, електромагнетна сила и наши вољени гравитације. Ово последње чува Земљу, друге планете и звезде, соларне системе и галаксије од пропадања.
Па, гравитација је најслабија фундаментална сила од свих. И научници не разумеју зашто.
Можете рећи: али гравитација је оно што покреће звезде, галаксије и друге огромне објекте, како може бити слаба? Па, стави магнет на фрижидер. Сада одговорите на питање зашто га привлачи мали фрижидер јачинего цела планета.
А слабе и јаке атомске силе су још моћније од електромагнетних. Барем можете извадити магнет из фрижидера без помоћи споља, али људи још нису научили како да раздвоје атоме голим рукама. За поређење: електрична сила између електрона и протона унутар атома је око један квинтилион (то је један праћен 30 нула) пута
јачинего гравитационо привлачење између њих.И ово је једна од главних мистерија физике. Научници имају претпоставкада универзум може имати додатне димензије скривене од наше перцепције. И гравитација се шири кроз све њих, док су електромагнетне силе и јаке и слабе нуклеарне силе ограничене на наш четвородимензионални простор-време.
Можда чак и наша гравитација утиче на на објекте у другим универзумима, ако постоје. А на наше објекте, заузврат, утиче њихова привлачност. Ово би могло објаснити зашто наше Универзум шири брже него што се очекивало. Барем, такву теорију предлажу физичари који не воле теорију тамне материје и енергије.
Али упркос свим претпоставкама, тренутно не постоје експериментални докази који би то потврдили или оповргли.
2. Гравитација ствара таласе
Анимација: Дана Бери / НАСА
Замислите да је простор-време растегнута тканина. Па, или површина рибњака, ако желите. Како се масивни објекти крећу попут црних рупа или неутронских звезда спајају, они стварају искривљење у простор-времену, попут набора тканине. Или као таласи, који се разилазе од места где је камен пао у бару. Овако изгледају гравитациони таласи.
Аналогија је, наравно, мало натегнута, јер су и тканина и површина рибњака равне, а Универзум тродимензионални, али научници још нису дошли до бољих примера.
Гравитациони таласи се разликују од звука или светлости, тако да их не чујемо или видимо. Међутим, уз помоћ специјалних инструмената званих ласерски интерферометри, научници могу наћи. Ово вам омогућава да истражујете удаљене масивне објекте и проучавате космичке појаве које се дешавају у најудаљенијим крајевима универзума.
Постојање гравитационих таласа је пре сто година предвидео Алберт Ајнштајн.
Али тек недавно је човечанство развило и применило алате за њихово откривање. Једна од њих је ласерско-интерферометријска опсерваторија ЛИГО. Био јој је то први пут 2015 фиксно гравитациони таласи од спајања две црне рупе на удаљености од око 1,3 милијарде светлосних година од земља.
Они проћи кроз све препреке, укључујући и празнину, и не подлежу апсорпцији или рефлексији. Такође се шире по универзуму брзином светлости.
3. Гравитација на Земљи није једнолична
Анимација: ЕСА
Вероватно сте већ видели ову анимацију. Мрежом кружи мит, ваљда овако изглед наша планета без океана. Али у ствари, ово није модел саме Земље, већ њеног гравитационог поља.
Видите привлачност јачи где је велика маса. А гравитационо поље на Земљи није униформно из више разлога. Прво, наше Планета није савршена лопта. Благо је спљоштен на половима и проширен на екватору, што резултира неравномерном расподелом масе.
Друго, површина Земље је веома неравна. Имамо високе планине, дубоке океанске ровове и друге пејзажне облике који имају различите масе. И треће, унутар планете материјали су такође неравномерно распоређени. Сви ови фактори узрокују да гравитација на Земљи варира од места до места.
То значи да ћете на различитим местима на нашој планети имати различиту тежину.
Рецимо ако ти су у Коломбу у Шри Ланки, ваша тежина ће бити нешто мања него да сте у Катмандуу у Непалу. Индијски океан је један од региона са најнижом релативном гравитацијом на свету, док је тешки Хималаји, напротив, повећавају.
Други пример: већ дуже време научници нисам разумеозашто је у региону око Хадсоновог залива у Канади гравитација слабија него што би требало да буде у теорији. Испоставило се да се тамо топе вековни глечери, њихова маса се смањује, а самим тим и сила привлачења.
Стога, ако нисте задовољни бројем на ваги, само промените место становања, и одмах изгубите килограм-два. Истина, маса ће остати иста, али ће се тежина смањити. Стање.
4. Гравитација савија светлост
Лако је видети како гравитација утиче на физичке објекте. Захваљујући њој, ми чврсто стојимо на Земљи, и не одлећемо у свемир, јабуке падају одозго према доле, Сунце сече кругове око језгра галаксије и тако даље.
Али ова сила утиче не само на материју, већ и на светлост. Због тога Црне рупе тзв.: имају толико моћну гравитацију да сва светлост коју привлаче не може напустити гравитационо поље.
Али понекад фотони не падају на масивни објекат, већ једноставно лете, само мало мењајући путању.
Овај феномен познат попут гравитационог сочива. То се дешава зато што гравитација искривљује простор и време око масивних објеката попут звезда и галаксија. И као резултат, светлост која пролази поред ових масивних објеката прати закривљену путању, а не праву линију.
Гравитационо сочиво је било прво предвидео Алберт Ајнштајн у својој општој теорији релативности. Он је сугерисао да ће се светлост удаљеног објекта савијати док пролази поред масивне звезде близу нас. Његова теорија је експериментално потврђена током помрачења Сунца 1919. године.
Гравитационо сочиво може произвести спектакуларне ефекте као што су "Ајнштајн прстенови" или "крст". Ајнштајн" - када се светлост из далеке галаксије савија око ближе галаксије, стварајући прстенове, потковице и другу светлост фигуре.
Овај феномен је такође коришћени астрономи да проучавају тамну материју. Пошто не емитује светлост, не може се директно посматрати. Али можемо открити његово присуство кроз ефекте гравитационог сочива.
5. Бетежинско стање није одсуство гравитације
Ако прву особу коју сретнете питате зашто астронаути лебде у ваздуху на ИСС-у, он ће највероватније одговорити да у свемиру нема гравитације. Ово, наравно, није тако, иначе како би Нед може задржати планете у својим орбитама?
Зато ова изјава погрешно. Замислите да сте у авиону и он одједном почиње да рони. Ако у овом тренутку баците лопту, она ће, наравно, пасти. Али пошто и авион лети доле, учиниће вам се да играчка лебди у ваздуху. Ово је стање бестежинског стања. Иначе, пре полетања у свемир, астронаути се томе прилагођавају у ронилачким авионима.
Плоче за такву обуку запослени у НАСА-и иронично називају Вомит Цомет - „повраћајућа комета“. Погоди зашто.
Иста ствар се дешава астронаутима у орбити. Свемирски брод или станица због гравитације непрестано стреми ка Земљи. Али пошто се крећу довољно брзо напред, никада не падају, већ лете око планете у свакој револуцији. Ово ствара илузију недостатка привлачности, иако је тачније ово стање назвати „микрогравитацијом“.
У ствари, сав простор је прожет гравитацијом и нема места у свемиру где је не би било. Научници вероватида, иако је његова брзина ширења ограничена брзином светлости, а њена снага брзо опада са растојањем од извора, сам опсег деловања је бесконачан.
Односно, сада сте прилично погођени гравитационим таласима из неке врсте црне рупе, којима су потребне десетине хиљада година да стигну до Земље. Само што је њихова снага веома мала у поређењу са гравитацијом наше планете. И то је добро, знаш.
Прочитајте такође🧐
- Астрофизичар Борис Стерн: 3 најневероватнија знања о универзуму која смо добили у 21. веку
- Астроном Владимир Шурдин: 6 свемирских чуда која задивљују машту
- „Још се играмо у пешчанику“: интервју са астрофизичарем Александром Перхњаком