we ervaren zwaartekracht elk levend moment van ons leven zonder er ooit echt over na te denken. Maar wat is het, en begrijpen we het grondig?
Hier onderzoeken we kort ons huidige begrip van zwaartekracht en onderzoeken we of we het ooit kunstmatig zouden kunnen creëren in de ruimte.
Hoe werkt zwaartekracht op aarde?
“Wat omhoog gaat moet omlaag komen,” zoals het beroemde gezegde gaat. Maar waarom? Wat gebeurt er en wat veroorzaakt zwaartekracht?,
hoewel we pas echt begonnen zijn te begrijpen wat het is, wordt er al millennia over nagedacht.Griekse filosofen, bijvoorbeeld, dachten ooit dat de planeten en sterren deel uitmaakten van het rijk van de goden. Volgens hun schatting waren ze onderworpen aan wat ze “natuurlijke beweging”noemden. hoewel ze het concept niet veel verder ontwikkelden, bleef hun verklaring overheersend in het westerse denken tot het werk van Galileo en Brahe in de 16e eeuw.,
hun werk zou bijdragen tot een revolutie in ons begrip van zwaartekracht, en zou het werk van Isaac Newton diepgaand beïnvloeden.
gerelateerd: 5 MIND BLOWING feiten over zwaartekracht
zwaartekracht, zoals Newton stelde, is de kracht die de aarde in een baan rond de zon houdt. Zoals je je misschien herinnert van je schooltijd, wordt zwaartekracht meestal gedefinieerd als:
“De kracht waarmee een planeet of ander lichaam objecten naar het centrum trekt. De zwaartekracht houdt alle planeten in een baan rond de zon.”- NASA.,
met andere woorden, alles met massa oefent een kracht uit op elk ander ding met massa en heeft er een kracht op uitgeoefend. Hoe groter de massa van de objecten en hoe korter de afstand tussen hen, hoe sterker de aantrekkingskracht van de gravitatiekrachten die ze op elkaar uitoefenen.
wanneer u in de lucht springt, per ongeluk iets van een tafel slaat of een bal in het park gooit om uw hond te vangen, weet u intuïtief de gevolgen van uw acties., Uiteindelijk keren ze allemaal terug naar de grond.
Einstein zou later een heel andere verklaring geven dan Newton voor zwaartekracht. Volgens zijn theorieën is zwaartekracht het resultaat van kromming in ruimte-tijd. De massa van een object zorgt ervoor dat de ruimte eromheen in wezen buigt en kromt. Dit vervormt het pad dat objecten (en licht) moeten doorlopen, waardoor het effect ontstaat dat we zwaartekracht noemen.
in feite wordt elk object ‘gevangen’ in de zwaartekracht van een ander hemellichaam beïnvloed omdat de ruimte waar het doorheen beweegt naar dat object is gekromd.,
Einstein introduceerde ook het begrip “equivalentieprincipe”.”Dit stelt dat gravitationele en traagheidskrachten van dezelfde aard zijn en vaak niet te onderscheiden zijn.
om dit te illustreren, stel je voor dat je in een raket zat zonder ramen, niet in staat om het buitenuniversum vanuit je omgeving te bekijken. In dit geval zou het onmogelijk zijn om te zeggen of de neerwaartse kracht die je voelt als zwaartekracht een echte kracht is of het gevolg van de raket die in een bepaalde richting versnelt.
zwaartekracht begrijpen
begrijpen we de zwaartekracht volledig?, Simpel gezegd, ja, en ook Nee. Hoewel het een van de meest bestudeerde natuurverschijnselen in het universum is, begrijpen we het nog steeds niet echt. zoals we hebben gezien, hebben Isaac Newton en Einstein aanzienlijke vooruitgang geboekt in het helpen begrijpen van zwaartekracht, maar we zijn nog steeds niet helemaal zeker wat het is, of het eigenlijk een ding is.
volgens Einstein is zwaartekracht meer een gevolg van het buigen van ruimte-tijd dan een ware kracht op zich.
wat we wel weten, is dat lichamen met massa tot elkaar worden aangetrokken., Deze “kracht” is afstandafhankelijk en verzwakt naarmate de lichamen verder weg zijn.
het is ook een meetbaar fenomeen en is een van de zwakste krachten in de natuur. Denk bijvoorbeeld aan de gemiddelde koelkastmagneet. Deze zijn gemakkelijk in staat om de aantrekkingskracht van de zwaartekracht van iets zo massief als de aarde te trotseren. Je bent ook in staat om te ontsnappen aan de effecten van de zwaartekracht, zij het tijdelijk, gewoon door te springen.
maar deze relatie lijkt volledig af te breken op het kwantumniveau. Het past gewoon niet en we weten niet waarom.,
Op grote schaal zijn onze huidige zwaartekrachttheorieën vrij nuttig om het gedrag van grote objecten te helpen voorspellen, maar op de kleine kwantumschaal werken de huidige zwaartekrachttheorieën niet.
Dit is een van de grootste problemen in de natuurkunde vandaag. Veel natuurkundigen hopen op een dag een verenigde theorie van de macro-en kwantumfysica te creëren die zal helpen verklaren wat er aan de hand is.
Hoe helpt zwaartekracht ons?,
zwaartekracht is een van de meest fundamentele krachten in het heelal. Argumenten over hoe het werkt terzijde, wat zwaartekracht ook is, het is een zeer belangrijk element voor het leven op onze planeet.
zwaartekracht is de reden dat objecten op aarde gewicht hebben en niet zomaar de ruimte in zweven. Als je op een planeet met minder massa zou leven, zou je minder wegen en veel hoger kunnen springen.
zwaartekracht houdt de aarde ook binnen de zogenaamde” Goudlokzone ” – de afstand tot onze Zon waar water in vloeibare vorm kan bestaan. Dit is toevallig van vitaal belang voor het leven.,
zwaartekracht helpt ook om de atmosfeer van de aarde op zijn plaats te houden, waardoor we lucht krijgen om te ademen. Mars, bijvoorbeeld, is minder dan de helft van de grootte van de aarde en ongeveer een tiende van de massa van de aarde. Minder massa betekent minder zwaartekracht, en in feite is de atmosfeer van Mars slechts ongeveer 1 / 100e zo dicht als die van de aarde. zwaartekracht speelt ook een rol in het samenhouden van onze planeet. Zwaartekracht is ook wat de maan in een baan rond de aarde houdt. De zwaartekracht van de maan trekt de zeeën naar hem toe, waardoor de oceaangetijden ontstaan.,
maar, interessant genoeg, de kracht van de zwaartekracht is niet op alle plaatsen op de aarde gelijk. Het is iets sterker over plaatsen met veel meer massa onder de grond dan over plaatsen met minder massa.
we weten dit vanwege twee NASA ruimtevaartuigen en hun Gravity Recovery en Climate Experiment (GRACE) missie.
volgens NASA detecteert de GRACE mission “kleine veranderingen in de zwaartekracht in de loop van de tijd. Deze veranderingen hebben belangrijke details over onze planeet onthuld., GRACE houdt bijvoorbeeld veranderingen in de zeespiegel in de gaten en kan veranderingen in de aardkorst, veroorzaakt door aardbevingen, detecteren.”
kan zwaartekracht worden gemaakt?
zoals we al hebben gezien, stelde Einstein voor dat zwaartekracht eigenlijk een gevolg is van de vervorming van ruimte-tijd veroorzaakt door verschillende lichamen. Om deze reden moet het mogelijk zijn om kunstmatige zwaartekracht te ontwikkelen, althans in de leegte van de ruimte.
wat nodig is, is een middel voor versnelling in één richting dat volgens Einstein een effect zou moeten hebben dat vergelijkbaar is met de zwaartekracht., Dit kan door middel van lineaire versnelling, zoals een raket, of door middel van impulsmoment, dat wil zeggen centripetaal effect of versnelling.
Dit is een veel voorkomend thema in veel sci-fi boeken en films. Denk aan het roterende ruimtevaartuig in 2001: een ruimte-odyssee, bijvoorbeeld.
zolang het schip groot genoeg is, moet het in staat zijn een kracht op de inzittenden te produceren die bijna niet te onderscheiden is van de zwaartekracht op aarde., Het zou echter niet precies hetzelfde zijn, omdat er ook grote Corioliskrachten aanwezig zouden zijn, en dingen in bochten zouden vallen in plaats van rechte lijnen.
Dit heeft ook een aantal inherente problemen. Hoe sneller iets versnelt, hoe groter de zwaartekracht, of g-krachten, op de inzittenden.
Dit is geen probleem voor stationaire vaartuigen, zoals een ruimtestation, maar voor schepen die met hoge versnelling lange afstanden moeten afleggen, kan dit catastrofaal zijn voor de bemanning.,
indien het vaartuig slechts met een klein deel van de lichtsnelheid zou reizen, zou de bemanning waarschijnlijk iets meer dan 4.000 gs ervaren. Dat is, volgens een artikel in Forbes, meer dan 100 keer de versnelling die nodig is om de bloedstroom in je lichaam te voorkomen – – waarschijnlijk niet ideaal.
de hypothese is dat dit kan worden omzeild door middel van elektromagneten en geleidende “vloeren” in schepen, maar je zou nog steeds het probleem hebben van een “neerwaartse” kracht. Er is waarschijnlijk geen middel om de bemanning te “beschermen” tegen de effecten van zwaartekracht bij hoge snelheden in de ruimte.,
de enige manier om hier in de toekomst mee om te gaan kan zijn om een of andere vorm van negatief of anti-gravitationeel veld te ontwikkelen. Echter, zoals alle materie, hebben we op zijn minst een positieve massa, dus we zouden een manier nodig hebben om een negatieve gravitatiemassa te creëren.
Dit is precies waar aan wordt gewerkt bij het ALPHA-experiment van CERN. Onderzoekers, er werken met gevangen anti-waterstofatomen, de antimaterie tegenhanger van waterstof.,
door nauwkeurige vergelijkingen van waterstof en antiwaterstof hoopt het experiment fundamentele symmetrieën tussen materie en antimaterie te bestuderen. Uiteindelijk kan dit leiden tot het meten van de gravitationele versnelling van antimaterie.
als blijkt dat antimaterie versnelt, in aanwezigheid van het zwaartekrachtveld op het aardoppervlak, bij een negatieve waarde (bijvoorbeeld een andere waarde dan +9,8 m/s2), zou dit theoretisch de constructie van een zwaartekrachtgeleider toestaan om onszelf te beschermen tegen de zwaartekracht.,
volgens Forbes: “als het gevoelig genoeg wordt, kunnen we dan meten in welke richting het valt in een gravitatieveld. Als het naar beneden valt, hetzelfde als normale materie, dan heeft het een positieve gravitatiemassa, en we kunnen het niet gebruiken om een gravitatiegeleider te bouwen. Maar als het in een zwaartekrachtveld valt, verandert dat alles. Met een enkel experimenteel resultaat, zou kunstmatige zwaartekracht plotseling een fysieke mogelijkheid worden.”
indien succesvol, kan dit ook de deur openen voor een zwaartekrachtcondensator om een uniform kunstmatig zwaartekrachtveld te creëren., Het zou zelfs, in theorie, de creatie van een “warpaandrijving” kunnen toestaan – een manier om de ruimtetijd te vervormen.
echter, totdat we een deeltje of verzameling deeltjes kunnen ontdekken, die een negatieve gravitatiemassa hebben, zal kunstmatige zwaartekracht alleen mogelijk zijn door middel van mechanische middelen, zoals versnelling, enz.
Leave a Reply