doświadczamy grawitacji w każdej chwili życia, nie zastanawiając się nad tym. Ale co to jest i czy dokładnie to rozumiemy?
tutaj krótko badamy nasze obecne zrozumienie grawitacji i badamy, czy kiedykolwiek moglibyśmy sztucznie stworzyć ją w przestrzeni.
jak działa grawitacja na Ziemi?
„Co idzie w górę, musi zejść”, jak mówi słynne powiedzenie. Ale dlaczego? Co się dzieje i co powoduje grawitację?,
chociaż dopiero zaczęliśmy rozumieć, co to jest, zjawisko to jest rozważane od tysiącleci.
greccy filozofowie, na przykład, kiedyś myśleli, że planety i gwiazdy są częścią Królestwa bogów. Według ich oceny podlegali temu, co nazywali „ruchem naturalnym”.
chociaż nie rozwinęli pojęcia znacznie poza to, ich Wyjaśnienie pozostanie dominujące w myśli Zachodniej aż do pracy Galileusza i Brahe w 16 wieku.,
ich praca pomogłaby wywołać rewolucję w naszym rozumieniu grawitacji i głęboko wpłynęłaby na pracę Izaaka Newtona.
RELATED: 5 MIND BLOWING FACTS ABOUT GRAVITY
grawitacja, jak zakładał Newton, jest siłą, która utrzymuje ziemię na orbicie wokół Słońca. Jak pamiętacie z czasów szkolnych, grawitacja jest zazwyczaj definiowana jako:
„Siła, za pomocą której planeta lub inne ciało przyciąga obiekty w kierunku swojego centrum. Siła grawitacji utrzymuje wszystkie planety na orbicie wokół Słońca.”- NASA.,
innymi słowy, cokolwiek z masą wywiera siłę na każdą inną rzecz z masą i ma siłę wywieraną na nią. Im większa masa obiektów i im krótsza odległość między nimi, tym silniejsze jest przyciąganie sił grawitacyjnych, które na siebie wywierają.
za każdym razem, gdy podskakujesz w powietrzu, przypadkowo strącasz coś ze stołu lub rzucasz piłką w parku, aby twój pies mógł ją złapać, intuicyjnie znasz konsekwencje swoich działań., W końcu wszyscy wracają na ziemię.
Einstein dostarczyłby później zupełnie innego wyjaśnienia niż Newton dla grawitacji. Według jego teorii grawitacja jest wynikiem krzywizny w czasoprzestrzeni. Masa obiektu powoduje, że przestrzeń wokół niego zasadniczo się wygina i krzywi się. Zniekształca to ścieżkę, którą obiekty (i światło) muszą przemierzać, tworząc efekt, który nazywamy grawitacją.
w efekcie, każdy obiekt „złapany” w grawitację innego ciała niebieskiego jest dotknięty, ponieważ przestrzeń, przez którą się porusza, jest zakrzywiona w kierunku tego obiektu.,
Einstein wprowadził również pojęcie ” zasady równoważności.”Stwierdza to, że siły grawitacyjne i inercyjne mają podobną naturę i często są nierozróżnialne.
aby to zilustrować, wyobraź sobie, że jesteś w statku rakietowym bez okien, niezdolnym do oglądania zewnętrznego wszechświata ze swojego otoczenia. W tym przypadku nie byłoby możliwe stwierdzenie, czy siła w dół, którą odczuwasz jako grawitację, jest rzeczywistą siłą, czy konsekwencją przyspieszenia rakiety w określonym kierunku.
zrozumienie grawitacji
czy w pełni rozumiemy grawitację?, Mówiąc prościej, tak, a także nie. Chociaż jest to jedno z najszerzej zbadanych zjawisk naturalnych we wszechświecie, nadal nie rozumiemy tego.
jak widzieliśmy, Isaac Newton i Einstein poczynili znaczne postępy w zrozumieniu grawitacji, ale nadal nie jesteśmy do końca pewni, co to jest, lub czy w ogóle jest to rzecz.
według Einsteina grawitacja jest bardziej konsekwencją zginania czasoprzestrzeni niż prawdziwą siłą samą w sobie.
wiemy, że ciała o masie przyciągają się do siebie., Ta „siła” jest zależna od odległości i osłabia im dalej znajdują się ciała.
jest to również zjawisko mierzalne i jest jedną z najsłabszych sił w przyrodzie. Pomyśl na przykład o swoim przeciętnym magnesie na Lodówkę. Są one łatwo w stanie przeciwstawić się przyciąganiu grawitacji z czegoś tak masywnego jak Ziemia. Możesz również uciec od efektów grawitacji, choć chwilowo, po prostu skacząc.
ale ta relacja zdaje się całkowicie rozpadać na poziomie kwantowym. Po prostu nie pasuje i nie wiemy dlaczego.,
w wielkiej skali, nasze obecne teorie grawitacji są bardzo przydatne do przewidywania zachowania dużych obiektów, ale w malutkiej skali kwantowej, obecne teorie grawitacji nie działają.
jest to obecnie jedno z największych problemów fizyki. Wielu fizyków ma nadzieję pewnego dnia stworzyć jednolitą teorię makro i fizyki kwantowej, która pomoże wyjaśnić, co się dzieje.
jak grawitacja nam pomaga?,
grawitacja jest jedną z najbardziej podstawowych sił we wszechświecie. Argumenty o tym, jak działa, niezależnie od grawitacji, jest bardzo ważnym elementem życia na naszej planecie.
grawitacja jest powodem, dla którego obiekty na ziemi mają wagę i nie unoszą się po prostu w Przestrzeń Kosmiczną. Gdybyś żył na planecie o mniejszej masie, ważyłbyś mniej i był w stanie skakać znacznie wyżej.
grawitacja utrzymuje również Ziemię w tzw. „strefie Złotowłosej”-odległości od naszego Słońca, gdzie woda może istnieć w postaci płynnej. Tak się składa, że jest to niezbędne do życia.,
grawitacja pomaga również utrzymać ziemską atmosferę w miejscu, dostarczając nam powietrza do oddychania. Mars, na przykład, jest mniej niż połowa wielkości Ziemi i około jednej dziesiątej masy Ziemi. Mniejsza masa oznacza mniejsze przyciąganie grawitacyjne, a w rzeczywistości atmosfera Marsa jest tylko około 1/100 tak gęsta jak Ziemia.
grawitacja odgrywa również rolę w utrzymaniu naszej planety razem. Grawitacja jest również tym, co utrzymuje księżyc na orbicie okołoziemskiej. Przyciąganie grawitacyjne Księżyca przyciąga morza w jego kierunku, powodując pływy oceaniczne.,
ale, co ciekawe, siła grawitacji nie jest równa we wszystkich miejscach na Ziemi. Jest nieco silniejszy nad miejscami o znacznie większej masie pod ziemią niż nad miejscami o mniejszej masie.
wiemy to dzięki dwóm statkom kosmicznym NASA oraz ich misji Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE).
według NASA, misja GRACE „wykrywa drobne zmiany grawitacji w czasie. Zmiany te ujawniły ważne szczegóły dotyczące naszej planety., Na przykład GRACE monitoruje zmiany poziomu morza i może wykrywać zmiany w skorupie ziemskiej spowodowane trzęsieniami ziemi.”
czy można stworzyć grawitację?
jak już widzieliśmy, Einstein zaproponował, że grawitacja jest w rzeczywistości konsekwencją zniekształceń czasoprzestrzeni spowodowanych przez różne ciała. Z tego powodu powinno być możliwe rozwinięcie sztucznej grawitacji, przynajmniej w próżni kosmicznej.
potrzebne jest zapewnienie środka przyspieszenia w jednym kierunku, który według Einsteina powinien wywołać efekt podobny do grawitacji., Można to zrobić poprzez przyspieszenie liniowe, jak rakieta, lub poprzez moment pędu, tj. efekt dośrodkowy lub przyspieszenie.
jest to częsty temat w wielu książkach i filmach science-fiction. Pomyśl na przykład o obrotowym statku kosmicznym 2001: Odyseja kosmiczna.
dopóki statek jest wystarczająco duży, powinien być w stanie wytworzyć na jego mieszkańcach siłę, która byłaby prawie nie do odróżnienia od grawitacji na Ziemi., Nie byłoby to jednak Dokładnie to samo, ponieważ duże siły Coriolisa również byłyby obecne, a rzeczy spadałyby na krzywe zamiast na proste linie.
to również ma pewne nieodłączne problemy. Im szybciej coś przyspiesza, tym większe przyciąganie grawitacyjne lub Siły g na pasażerów.
nie jest to problem dla stacjonarnych jednostek, takich jak Stacja Kosmiczna, ale dla statków, które musiałyby podróżować na duże odległości z dużym przyspieszeniem, może to okazać się katastrofalne dla załogi.,
gdyby statek poruszał się z niewielką prędkością światła, załoga prawdopodobnie doświadczyłaby czegoś ponad 4000 gs. Oznacza to, że zgodnie z artykułem w Forbes, ponad 100 razy przyspieszenie potrzebne do zapobiegania przepływowi krwi w organizmie-prawdopodobnie nie idealne.
postawiono hipotezę, że można to osiągnąć za pomocą elektromagnesów i przewodzących „podłóg” na statkach, ale nadal będzie problem siły „w dół”. Prawdopodobnie nie ma możliwości „osłony” załogi przed skutkami grawitacji przy dużych prędkościach w przestrzeni.,
jedynym sposobem na poradzenie sobie z tym w przyszłości może być rozwinięcie jakiejś formy negatywnego lub antygrawitacyjnego pola. Jednak, jak każda Materia, mamy przynajmniej pewną masę dodatnią, więc potrzebowalibyśmy sposobu na stworzenie ujemnej masy grawitacyjnej.
nad tym właśnie trwają prace podczas eksperymentu alfa w CERN. Naukowcy pracują z uwięzionymi atomami antyhydrogenu, antymateryjnym odpowiednikiem wodoru.,
dzięki precyzyjnym porównaniom wodoru i antywodoru, eksperyment ma na celu zbadanie podstawowych symetrii między materią a antymaterią. Ostatecznie może to prowadzić do pomiaru przyspieszenia grawitacyjnego antymaterii.
Jeśli okaże się, że antymateria przyspiesza, w obecności pola grawitacyjnego na powierzchni Ziemi, o wartości ujemnej (np. wartości innej niż +9,8 m / s2), teoretycznie pozwoliłoby to na zbudowanie przewodnika grawitacyjnego, aby osłonić się przed siłą grawitacji.,
według Forbesa: „jeśli stanie się wystarczająco wrażliwy, możemy zmierzyć, w którą stronę wpada w pole grawitacyjne. Jeśli upadnie, tak samo jak normalna Materia, to ma dodatnią masę grawitacyjną i nie możemy jej użyć do zbudowania przewodnika grawitacyjnego. Ale jeśli spadnie w polu grawitacyjnym, to wszystko zmieni. W wyniku jednego eksperymentu sztuczna grawitacja nagle stała się fizyczną możliwością.”
jeśli się powiedzie, może to również otworzyć drzwi dla kondensatora grawitacyjnego, aby utworzyć jednolite sztuczne pole grawitacyjne., Teoretycznie może nawet pozwolić na stworzenie „napędu warp” – sposobu na deformację czasoprzestrzeni.
jednak dopóki nie odkryjemy cząstki lub zestawu cząstek, które mają ujemną masę grawitacyjną, sztuczna grawitacja będzie możliwa tylko za pomocą środków mechanicznych, takich jak przyspieszenie itp.
Leave a Reply