experimentamos la gravedad cada momento vivo de nuestras vidas sin pensar realmente en ello. Pero, ¿qué es, y lo entendemos a fondo?
aquí exploramos brevemente nuestra comprensión actual de la gravedad e investigamos si alguna vez podríamos crearla artificialmente en el espacio.
¿cómo funciona la gravedad en la Tierra?
«lo que sube debe bajar», Como dice el famoso adagio. ¿Pero por qué? ¿Qué está pasando y qué causa la gravedad?,
aunque solo hemos empezado a entender realmente lo que es, el fenómeno ha sido ponderado durante milenios.
Los filósofos griegos, por ejemplo, una vez pensaron que los planetas y las estrellas eran partes del Reino de los dioses. Según su estimación, estaban sujetos a lo que llamaron «movimiento natural».
aunque no desarrollaron el concepto mucho más allá de eso, su explicación seguiría siendo predominante en el pensamiento occidental hasta el trabajo de Galileo y Brahe en el siglo XVI.,
Su trabajo ayudaría a provocar una revolución en nuestra comprensión de la gravedad, e influiría profundamente en el trabajo de Isaac Newton.
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La gravedad, como Newton postuló, es la fuerza que mantiene a la Tierra en órbita alrededor del Sol. Como recordarán de sus días en la escuela, la gravedad tiende a definirse como:
«la fuerza por la cual un planeta u otro cuerpo atrae objetos hacia su centro. La fuerza de gravedad mantiene a todos los planetas en órbita alrededor del sol.»- NASA.,
En otras palabras, cualquier cosa con masa ejerce una fuerza sobre cualquier otra cosa con masa y tiene una fuerza ejercida sobre ella. Cuanto mayor sea la masa de los objetos y menor sea la distancia entre ellos, mayor será la atracción de las fuerzas gravitacionales que ejercen unos sobre otros.
Cuando usted salta en el aire, accidentalmente algo de una tabla o lanzar una pelota en el parque para que su perro disfrute, intuitivamente sabemos las consecuencias de sus acciones., Todos regresan, eventualmente, al suelo.
Einstein más tarde proporcionaría una explicación muy diferente a Newton para la gravedad. Según sus teorías, la gravedad es el resultado de la curvatura en el espacio-tiempo. La masa de un objeto hace que el espacio a su alrededor se doble y curve esencialmente. Esto distorsiona el camino que los objetos (y la luz) tienen que atravesar, creando el efecto que llamamos gravedad.
en efecto, cualquier objeto ‘atrapado’ en la gravedad de otro cuerpo celeste se ve afectado porque el espacio por el que se mueve está curvado hacia ese objeto.,
Einstein también introdujo el concepto de «principio de equivalencia».»Esto afirma que las fuerzas gravitacionales e inerciales son de naturaleza similar y a menudo indistinguibles.
para ilustrar esto, imagine que estaba en un cohete sin ventanas, incapaz de ver el universo exterior desde su entorno. En este caso, sería imposible saber si la fuerza descendente que se siente como gravedad es una fuerza real o la consecuencia de la aceleración del cohete en una dirección particular.
entendiendo la gravedad
¿entendemos completamente la gravedad?, Sencillamente, sí y no. Si bien es uno de los fenómenos naturales más estudiados en el universo, todavía no lo entendemos realmente.
Como hemos visto, Isaac Newton y Einstein hicieron un progreso significativo en ayudar a entender la gravedad, pero todavía no estamos completamente seguros de lo que es, o si es realmente una cosa en absoluto.
según Einstein, la gravedad es más una consecuencia de la flexión del espacio-tiempo que una verdadera fuerza en sí misma.
Lo que sí sabemos, es que los cuerpos con masa se atraen el uno al otro., Esta «fuerza» depende de la distancia y se debilita cuanto más lejos están los cuerpos.
también es un fenómeno medible y es una de las fuerzas más débiles de la naturaleza. Piense en su imán de nevera Promedio, por ejemplo. Estos son fácilmente capaces de desafiar la atracción de la gravedad de algo tan masivo como la Tierra. También puedes escapar de los efectos de la gravedad, aunque temporalmente, simplemente saltando.
pero esta relación parece romperse completamente a nivel cuántico. Simplemente no parece encajar, y no sabemos por qué.,
a gran escala, nuestras teorías actuales de la gravedad son bastante útiles para ayudar a predecir el comportamiento de objetos grandes, pero a la escala cuántica minúscula de teenie, las teorías actuales de la gravedad no funcionan.
Este es uno de los mayores problemas en física hoy en día. Muchos físicos esperan un día crear una teoría unificada de la física macro y cuántica que ayude a explicar lo que está pasando.
¿cómo nos ayuda la gravedad?,
La gravedad es una de las fuerzas más fundamentales del universo. Argumentos sobre cómo funciona a un lado, sea cual sea la gravedad, es un elemento muy importante para la vida en nuestro planeta.
La gravedad es la razón por la que los objetos en la Tierra tienen peso y no simplemente flotan en el espacio. Si vivieras en un planeta con menos masa, pesarías menos y serías capaz de saltar mucho más alto.
La gravedad también mantiene a la tierra dentro de la llamada «Zona de Ricitos de oro», la distancia de nuestro Sol donde el agua puede existir en forma líquida. Esto resulta ser vital para la vida.,
La gravedad también ayuda a mantener la atmósfera de la Tierra en su lugar, proporcionando aire para que respiremos. Marte, por ejemplo, tiene menos de la mitad del tamaño de la Tierra y alrededor de una décima parte de la masa de la Tierra. Menos masa significa menos atracción gravitacional, y de hecho, la atmósfera de Marte es solo 1/100 tan densa como la de la Tierra.
La gravedad también juega un papel en mantener nuestro planeta Unido. La gravedad es también lo que mantiene a la luna en órbita alrededor de la Tierra. La atracción gravitacional de la luna atrae a los mares hacia ella, causando las mareas oceánicas.,
Pero, curiosamente, la fuerza de la gravedad no es igual en todos los lugares de la Tierra. Es ligeramente más fuerte en lugares con mucha más masa subterránea que en lugares con menos masa.
sabemos esto debido a dos naves espaciales de la NASA y su misión Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE).
Según la NASA, la misión GRACE «detecta pequeños cambios en la gravedad a lo largo del tiempo. Estos cambios han revelado detalles importantes sobre nuestro planeta., Por ejemplo, GRACE monitorea los cambios en el nivel del mar y puede detectar cambios en la corteza terrestre provocados por terremotos.»
¿se puede crear la gravedad?
como ya hemos visto, Einstein propuso que la gravedad es en realidad una consecuencia de la distorsión del espacio-tiempo causada por diferentes cuerpos. Por esta razón, debería ser posible desarrollar gravedad artificial, al menos en el vacío del espacio.
lo que se necesita es proporcionar un medio de aceleración en una dirección que debería, según Einstein, producir un efecto similar a la gravedad., Esto se puede hacer a través de la aceleración lineal, como un cohete, o a través del Momento angular, es decir, el efecto centrípeto o la aceleración.
Este es un tema común en muchos libros y películas de ciencia ficción. Piense en la nave espacial rotativa en 2001: Una odisea espacial, por ejemplo.
mientras la nave sea lo suficientemente grande, debería ser capaz de producir una fuerza sobre sus ocupantes que sería casi indistinguible de la gravedad en la Tierra., No sería exactamente lo mismo, sin embargo, porque las grandes fuerzas de Coriolis también estarían presentes, y las cosas caerían en curvas en lugar de líneas rectas.
esto también tiene algunos problemas inherentes. Cuanto más rápido se acelera algo, mayor es la atracción gravitacional, o fuerzas g, sobre los ocupantes.
esto no es un problema para las naves estacionarias, como una estación espacial, pero para las naves que tendrían que viajar largas distancias a alta aceleración, podría resultar catastrófico para la tripulación.,
si la nave viajara a solo una pequeña fracción de la velocidad de la luz, la tripulación probablemente experimentaría algo más de 4,000 gs. Es decir, según un artículo en Forbes, Más de 100 veces la aceleración necesaria para evitar el flujo sanguíneo en su cuerpo – – probablemente no es ideal.
se ha planteado la hipótesis de que esto se puede evitar mediante el uso de electroimanes y «pisos» conductores en las naves, pero todavía tendría el problema de una fuerza «descendente». Probablemente no hay medios de «proteger» a la tripulación de los efectos de la gravedad a altas velocidades en el espacio.,
la única manera de lidiar con esto en el futuro puede ser desarrollar alguna forma de campo negativo o antigravitacional. Sin embargo, como toda la materia, tenemos al menos alguna masa positiva, por lo que necesitaríamos una forma de crear una masa gravitacional negativa.
Esto es exactamente lo que se está trabajando en el experimento ALPHA del CERN. Los investigadores están trabajando con átomos de antihidrógeno atrapados, la contraparte de antimateria del hidrógeno.,
mediante comparaciones precisas de hidrógeno y antihidrógeno, el experimento espera estudiar simetrías fundamentales entre materia y antimateria. En última instancia, esto podría conducir a la medición de la aceleración gravitacional de la antimateria.
si se descubre que la antimateria acelera, en presencia del campo gravitacional en la superficie de la Tierra, a un valor negativo (por ejemplo, un valor distinto de +9,8 m/s2), esto permitiría teóricamente la construcción de un conductor gravitacional para protegernos de la fuerza gravitacional.,
según Forbes :» si se vuelve lo suficientemente sensible, entonces podríamos medir de qué manera cae en un campo gravitacional. Si cae, igual que la materia normal, entonces tiene masa gravitacional positiva, y no podemos usarla para construir un conductor gravitacional. Pero si cae en un campo gravitacional, eso lo cambia todo. Con un solo resultado experimental, la gravedad artificial de repente se convertiría en una posibilidad física.»
Si tiene éxito, esto también podría abrir la puerta para que un condensador gravitacional cree un campo de gravedad artificial uniforme., Incluso podría, en teoría, permitir la creación de un» motor warp » – una forma de deformar el espacio-tiempo.
sin embargo, hasta que podamos descubrir una partícula o conjunto de partículas, que tienen masa gravitacional negativa, la gravedad artificial solo será posible a través de medios mecánicos, como la aceleración, etc.
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