Vi oplever tyngdekraften hvert eneste levende øjeblik i vores liv uden nogensinde at tænke over det. Men hvad er det, og forstår vi det grundigt?
Her undersøger vi kort vores nuværende forståelse af tyngdekraften og undersøger, om vi nogensinde kunstigt kunne skabe den i rummet.
Hvordan fungerer tyngdekraften på jorden?
“hvad der går op, skal komme ned”, som det berømte ordsprog går. Men hvorfor? Hvad sker der, og hvad forårsager tyngdekraften?,
selvom vi kun virkelig er begyndt at forstå, hvad det er, er fænomenet blevet overvejet i årtusinder.
græske filosoffer troede for eksempel engang, at planeterne og stjernerne var dele af gudernes rige. Ved deres skøn var de underlagt det, de kaldte “naturlig bevægelse”.
selvom de ikke udviklede konceptet meget ud over det, ville deres forklaring forblive dominerende i vestlig tanke indtil Galileos og Brahes arbejde i det 16.århundrede.,
Deres arbejde ville hjælpe med at udløse en revolution i vores forståelse af tyngdekraften, og ville gennemgribende indflydelse på de arbejde af Isaac Newton.
RELATERET: 5 MIND BLOWING FAKTA OM TYNGDEKRAFTEN
Tyngdekraften, som Newton postulerede, er den kraft, der holder Jorden i kredsløb omkring Solen. Som du måske husker fra dine dage i skolen, har tyngdekraften en tendens til at blive defineret som:
“den kraft, hvormed en planet eller et andet legeme trækker objekter mod sit centrum. Tyngdekraften holder alle planeterne i kredsløb omkring solen.”- NASA.,
med andre ord udøver noget med masse en kraft på enhver anden ting med masse og har en kraft udøvet på den. Jo større objektets masse er, og jo kortere afstanden mellem dem, desto stærkere trækker de tyngdekræfter, de udøver på hinanden.
Når du hopper op i luften, ved et uheld banke noget fra en tabel eller kaste en bold i parken for din hund at fange, du intuitivt kender konsekvenserne af dine handlinger., De vender alle tilbage til jorden.
Einstein ville senere give en meget anden forklaring end ne .ton for tyngdekraften. Ifølge hans teorier er tyngdekraften et resultat af krumning i rumtiden. Massen af et objekt får rummet omkring det til i det væsentlige at bøje og kurve. Dette forvrænger den sti, som objekter (og lys) skal krydse, hvilket skaber den effekt, vi kalder tyngdekraften.
i virkeligheden påvirkes ethvert objekt ‘fanget’ i et andet himmellegemes tyngdekraft, fordi det rum, det bevæger sig igennem, er buet mod det objekt.,
Einstein introducerede også begrebet “ækvivalensprincippet.”Dette siger, at gravitations-og inertikræfter er af lignende art og ofte ikke kan skelnes.
for at illustrere dette, forestil dig, at du var i et raketskib uden vinduer, ude af stand til at se det ydre univers fra dine omgivelser. I dette tilfælde ville det være umuligt at se, om den nedadgående kraft, du føler som tyngdekraft, er en reel kraft eller konsekvensen af raketten, der accelererer i en bestemt retning.
forståelse af tyngdekraften
forstår vi tyngdekraften helt?, Kort sagt, ja, og også Nej. Selvom det er et af de mest studerede naturfænomener i universet, forstår vi det stadig ikke rigtig.
Som vi har set, Isaac Newton og Einstein gjort betydelige fremskridt i at hjælpe med at forstå tyngdekraften, men vi er stadig ikke helt sikker på, hvad det er, eller hvis det er faktisk en ting overhovedet.
ifølge Einstein er tyngdekraften mere en konsekvens af bøjning af rumtid end en sand kraft i sig selv.
hvad vi ved, er, at kroppe med masse tiltrækkes af hinanden., Denne” kraft ” er afstandsafhængig og svækker jo længere væk kroppene er.
det er også et målbart fænomen og er en af de svageste kræfter i naturen. Tænk på din gennemsnitlige Køleskabsmagnet, for eksempel. Disse er let i stand til at trodse tyngdekraften fra noget så massivt som Jorden. Du er også i stand til at undslippe gravitations effekter, omend midlertidigt, blot ved at hoppe.
men dette forhold ser ud til at bryde helt ned på kvanteniveau. Det ser bare ikke ud til at passe, og vi ved ikke hvorfor.,
På den store skala, vores nuværende teorier om tyngdekraften er temmelig nyttigt for at hjælpe med at forudsige opførsel af store objekter, men på teenie lille quantum omfang, de nuværende teorier om tyngdekraften ikke virker.
Dette er et af de største problemer i fysik i dag. Mange fysikere håber at en dag skabe en samlet teori om makro-og kvantefysik, der vil hjælpe med at forklare, hvad der foregår.
Hvordan hjælper tyngdekraften os?,
tyngdekraft er en af de mest grundlæggende kræfter i universet. Argumenter om, hvordan det virker til side, uanset tyngdekraften er det et meget vigtigt element for livet på vores planet.
tyngdekraft er grunden objekter på Jorden har vægt og ikke blot flyde ud i rummet. Hvis I skulle leve på en planet med mindre masse, ville i veje mindre og være i stand til at hoppe meget højere.
Gravity holder også jorden inden for den såkaldte “Goldilocks Zoneone”-afstanden fra vores sol, hvor vand kan eksistere i flydende form. Dette bare så sker for at være afgørende for livet.,
tyngdekraften hjælper også med at holde jordens atmosfære på plads, hvilket giver luft for os at trække vejret. Mars er for eksempel mindre end halvdelen af Jordens størrelse og omkring en tiendedel af Jordens masse. Mindre masse betyder mindre tyngdekraft, og faktisk er Mars ‘ atmosfære kun omkring 1/100 så tæt som Jordens.
tyngdekraft spiller også en rolle i at holde vores planet sammen. Gravity er også det, der holder månen i kredsløb omkring Jorden. Månens tyngdekraft trækker havene mod det, hvilket forårsager havets tidevand.,
men interessant nok er tyngdekraften ikke ens på alle steder på jorden. Det er lidt stærkere over steder med meget mere masse under jorden end over steder med mindre masse.
Vi ved dette på grund af to NASA rumfartøjer og deres Gravity Recovery and Climate e .periment (GRACE) mission.
Ifølge NASA, den NÅDE mission “registrerer små ændringer i tyngdekraften over tid. Disse ændringer har afsløret vigtige detaljer om vores planet., For eksempel overvåger GRACE ændringer i havoverfladen og kan registrere ændringer i jordskorpen forårsaget af jordskælv.”
kan tyngdekraften oprettes?
Som vi allerede har set, foreslog Einstein, at tyngdekraften faktisk er en konsekvens af forvrængningen af rumtid forårsaget af forskellige kroppe. Af denne grund bør det være muligt at udvikle kunstig tyngdekraft, i det mindste i rummet.
hvad der er nødvendigt er at tilvejebringe et middel til acceleration i en retning, der ifølge Einstein skulle frembringe en virkning svarende til tyngdekraften., Dette kan gøres gennem lineær acceleration, som en raket, eller gennem vinkelmoment, dvs. centripetal effekt eller acceleration.
Dette er et fælles tema i mange sci-fi bøger og film. Tænk på det roterende rumfartøj i 2001: En Space Odyssey, for eksempel.
Så længe skibet er stort nok, det bør være i stand til at producere en kraft på dens beboere, som ville være næsten umulig at skelne fra tyngdekraften på Jorden., Det ville dog ikke være nøjagtigt det samme, fordi store Coriolis-styrker også ville være til stede, og ting ville falde i kurver i stedet for lige linjer.
dette har også nogle iboende problemer. Jo hurtigere noget accelererer, jo større er tyngdekraften, eller g-kræfter, på beboerne.
Dette er ikke et problem for stationære fartøjer, som en rumstation, men for skibe, der skulle rejse lange afstande ved høj acceleration, kan det vise sig katastrofalt for besætningen.,
hvis fartøjet kun skulle rejse med en lille brøkdel af lysets hastighed, ville besætningen sandsynligvis opleve noget på over 4.000 gs. Det er ifølge en artikel i Forbes mere end 100 gange den acceleration, der er nødvendig for at forhindre blodgennemstrømning i din krop – – sandsynligvis ikke ideel.
det er blevet antaget, at dette kan opnås ved at bruge elektromagneter og ledende “gulve” i skibe, men du vil stadig have problemet med en “nedadgående” kraft. Der er sandsynligvis ingen midler til at “beskytte” besætningen mod virkningerne af tyngdekraften ved høje hastigheder i rummet.,
den eneste måde at håndtere dette i fremtiden kan være at udvikle en form for negativt eller anti-gravitationelt felt. Men som alt stof har vi i det mindste en vis positiv masse, så vi har brug for en måde at skabe en negativ gravitationsmasse på.
Dette er præcis, hvad der bliver arbejdet med på ALPHA eksperimentet på CERN. Forskere, der arbejder med fangede antihydrogenatomer, antimattermodellen til brint.,
Ved præcise sammenligninger af hydrogen og antihydrogen håber eksperimentet at studere grundlæggende symmetrier mellem stof og antimaterie. I sidste ende kan dette føre til måling af antimateriets gravitationsacceleration.
Hvis det er konstateret, at antistof accelererer, i overværelse af den gravitationelle felt på overfladen af Jorden, på en negativ værdi (fx en anden værdi end +9.8 m/s2), dette ville i teorien tillade opførelsen af en gravitationel dirigent til at beskytte os selv fra den gravitationelle kraft.,
ifølge Forbes: “hvis det bliver følsomt nok, kan vi derefter måle, hvilken vej det falder i et gravitationsfelt. Hvis det falder ned, det samme som normalt stof, så har det Positiv gravitationel masse, og vi kan ikke bruge den til at bygge en gravitationel leder. Men hvis det falder op i et gravitationsfelt, ændrer det alt. Med et enkelt eksperimentelt resultat ville kunstig tyngdekraft pludselig blive en fysisk mulighed.”
Hvis det lykkes, kan dette også åbne døren for en gravitationskondensator for at skabe et ensartet kunstigt tyngdekraftfelt., Det kunne endda i teorien tillade oprettelsen af et “warparp drive” – en måde at deformere rumtid på.
indtil vi imidlertid kan opdage en partikel eller et sæt partikler, der har negativ gravitationsmasse, vil kunstig tyngdekraft kun være mulig gennem mekaniske midler, som acceleration osv.
Leave a Reply