vi upplever gravitation varenda levande ögonblick i våra liv utan att någonsin riktigt tänka på det. Men vad är det, och förstår vi grundligt det?
här utforskar vi kortfattat vår nuvarande förståelse av gravitationen och undersöker om vi någonsin skulle kunna skapa det artificiellt i rymden.
hur fungerar gravitationen på jorden?
”vad som går upp måste komma ner”, som det berömda ordspråket går. Men varför? Vad händer, och vad orsakar gravitation?,
även om vi egentligen bara har börjat förstå vad det är, har fenomenet övervägts i årtusenden.
grekiska filosofer, till exempel, trodde en gång att planeterna och stjärnorna var delar av gudarnas rike. Enligt deras uppskattning var de föremål för vad de kallade ”natural motion”.
även om de inte utvecklade konceptet långt utöver det, skulle deras förklaring vara dominerande i västerländsk tanke fram till Galileo och Brahes arbete på 1500-talet.,
deras arbete skulle hjälpa gnista en revolution i vår förståelse av gravitationen, och skulle djupt påverka Isaac Newtons arbete.
relaterat: 5 MIND BLOWING fakta om GRAVITY
Gravity, Som Newton posited, är den kraft som håller jorden i omloppsbana runt solen. Som du kanske kommer ihåg från dina dagar i skolan tenderar gravitationen att definieras som:
”den kraft genom vilken en planet eller annan kropp drar objekt mot sitt centrum. Tyngdkraften håller alla planeter i omloppsbana runt solen.”- NASA.,
med andra ord utövar allt med massa en kraft på någon annan sak med massa och har en kraft som utövas på den. Ju större massan av föremålen och desto kortare är avståndet mellan dem, desto starkare drar gravitationskrafterna de utövar på varandra.
När du hoppar upp i luften, oavsiktligt slå något från ett bord eller kasta en boll i parken för din hund att fånga, känner du intuitivt konsekvenserna av dina handlingar., Alla återvänder till marken.
Einstein skulle senare ge en mycket annan förklaring än Newton för gravitation. Enligt hans teorier är gravitationen ett resultat av krökning i rymdtid. Massan av ett objekt orsakar utrymmet runt det att väsentligen böja och kurva. Detta förvränger den väg som objekt (och ljus) måste korsa, vilket skapar effekten vi kallar gravitation.
i själva verket påverkas alla objekt ”fångade” i en annan himmelsk kropps gravitation eftersom utrymmet det rör sig genom är krökt mot det objektet.,
Einstein introducerade också begreppet ”likvärdighetsprincipen”.”Detta säger att gravitations-och tröghetskrafter är av liknande natur och ofta oskiljbara.
för att illustrera detta, tänk dig att du var i ett raketskepp utan fönster, som inte kunde se det yttre universum från din omgivning. I det här fallet skulle det vara omöjligt att berätta om den nedåtgående kraften du känner som gravitation är en riktig kraft eller konsekvensen av raketen som accelererar i en viss riktning.
förstå gravitationen
förstår vi helt gravitationen?, Enkelt uttryckt, ja, och även nej. Även om det är ett av de mest studerade naturfenomenen i universum, förstår vi fortfarande inte riktigt det.
som vi har sett gjorde Isaac Newton och Einstein betydande framsteg för att hjälpa till att förstå gravitationen, men vi är fortfarande inte helt säkra på vad det är, eller om det faktiskt är något alls.
enligt Einstein är gravitationen mer av en följd av böjning av rymdtid än en sann kraft i sig själv.
vad vi vet är att kroppar med massa lockas till varandra., Denna ”kraft” är avståndsberoende och försvagar ju längre bort kropparna är.
det är också ett mätbart fenomen och är en av de svagaste krafterna i naturen. Tänk på din genomsnittliga kylmagnet, till exempel. Dessa kan lätt trotsa tyngdkraften från något så massivt som jorden. Du kan också Fly gravitationens effekter, om än tillfälligt, helt enkelt genom att hoppa.
men detta förhållande verkar bryta ner helt på kvantnivån. Det verkar inte passa, och vi vet inte varför.,
i stor skala är våra nuvarande gravitationsteorier ganska användbara för att hjälpa till att förutsäga beteendet hos stora objekt, men vid teenie liten kvantskala fungerar de nuvarande gravitationsteorierna inte.
detta är en av de största frågorna i fysiken idag. Många fysiker hoppas att en dag skapa en enhetlig teori om makro – och kvantfysik som hjälper till att förklara vad som händer.
Hur hjälper gravitation oss?,
gravitationen är en av de mest grundläggande krafterna i universum. Argument om hur det fungerar åt sidan, oavsett gravitation är det ett mycket viktigt element för livet på vår planet.
gravitation är anledningen till att objekt på jorden har vikt och inte bara flyta ut i rymden. Om du skulle leva på en planet med mindre massa, skulle du väga mindre och kunna hoppa mycket högre.
Gravity håller också jorden inom den så kallade ”Goldilockszonen”-avståndet från vår sol där vatten kan existera i flytande form. Detta råkar vara avgörande för livet.,
Gravity hjälper också till att hålla jordens atmosfär på plats, vilket ger luft för oss att andas. Mars är till exempel mindre än hälften av jordens storlek och runt en tiondel jordens massa. Mindre massa betyder mindre gravitationskraft, och i själva verket är Mars atmosfär bara ungefär 1/100: e så tät som jordens.
gravitation spelar också en roll för att hålla vår planet tillsammans. Gravitation är också vad som håller Månen i omloppsbana runt jorden. Månens gravitationskraft drar Haven mot det, vilket orsakar havet tidvatten.,
men intressant är tyngdkraften inte lika på alla ställen på jorden. Det är något starkare över platser med mycket mer massa under jord än över platser med mindre massa.
vi vet detta på grund av två NASA rymdfarkoster och deras gravitation återhämtning och klimat Experiment (GRACE) uppdrag.
enligt NASA upptäcker GRACE-uppdraget små förändringar i gravitationen över tiden. Dessa förändringar har avslöjat viktiga detaljer om vår planet., GRACE övervakar till exempel förändringar i havsnivån och kan upptäcka förändringar i jordskorpan som orsakas av jordbävningar.”
kan gravitation skapas?
som vi redan har sett föreslog Einstein att gravitationen faktiskt är en följd av förvrängningen av rymdtiden som orsakas av olika kroppar. Av denna anledning bör det vara möjligt att utveckla artificiell gravitation, åtminstone i rymden.
vad som behövs är att tillhandahålla ett sätt att accelerera i en riktning som enligt Einstein skulle ge en effekt som liknar gravitationen., Detta kan göras genom linjär acceleration, som en raket, eller genom vinkelmoment, dvs centripetal effekt eller acceleration.
detta är ett vanligt tema i många sci-fi-böcker och filmer. Tänk på den roterande rymdfarkosten 2001: en Rymdodyssey, till exempel.
så länge fartyget är tillräckligt stort, bör det kunna producera en kraft på sina passagerare som skulle vara nästan omöjlig att skilja från gravitationen på jorden., Det skulle dock inte vara exakt detsamma, eftersom stora Coriolis-krafter också skulle vara närvarande, och saker skulle falla i kurvor istället för raka linjer.
detta har också några inneboende problem. Ju snabbare något accelererar, desto större gravitationskraft, eller G-krafter, på de åkande.
detta är inte ett problem för stationära farkoster, som en rymdstation, men för fartyg som skulle behöva resa långa avstånd vid hög acceleration, kan det vara katastrofalt för besättningen.,
om farkosten skulle resa med endast en liten del av ljusets hastighet, skulle besättningen sannolikt uppleva något över 4,000 gs. Det vill säga, enligt en artikel i Forbes, mer än 100 gånger den acceleration som behövs för att förhindra blodflödet i kroppen – – förmodligen inte perfekt.
det har hypoterats att detta kan komma runt genom att använda elektromagneter och ledande ”golv” i fartyg, men du skulle fortfarande ha problemet med en ”nedåtgående” kraft. Det finns sannolikt inga medel för att ”skydda” besättningen från effekterna av gravitationen vid höga hastigheter i rymden.,
det enda sättet att hantera detta i framtiden kan vara att utveckla någon form av negativ, eller anti-gravitational, fält. Men precis som alla andra har vi åtminstone en viss positiv massa, så vi behöver ett sätt att skapa en negativ gravitationsmassa.
detta är precis vad som pågår vid ALPHA experiment på CERN. Forskare, det arbetar med fångade antihydrogenatomer, antimateria motsvarigheten till väte.,
genom exakta jämförelser av väte och antiväte hoppas experimentet att studera grundläggande symmetrier mellan materia och antimateria. I slutändan kan detta leda till mätning av gravitationsaccelerationen av antimateria.
om det visar sig att antimateria accelererar, i närvaro av gravitationsfältet på jordens yta, till ett negativt värde (t. ex. ett annat värde än + 9,8 m / s2), skulle detta teoretiskt tillåta byggandet av en gravitationsledare att skydda oss från gravitationskraften.,
enligt Forbes: ”om det blir känsligt nog kan vi sedan mäta vilket sätt det faller i ett gravitationsfält. Om det faller ner, samma som normal Materia, då har den positiv gravitationsmassa, och vi kan inte använda den för att bygga en gravitationsledare. Men om det faller upp i ett gravitationsfält, det förändrar allt. Med ett enda experimentellt resultat skulle artificiell gravitation plötsligt bli en fysisk möjlighet.”
om detta lyckas kan det också öppna dörren för en gravitationskondensator för att skapa ett enhetligt artificiellt gravitationsfält., Det kan till och med i teorin tillåta skapandet av en ”warpdrift” – ett sätt att deformera rymdtid.
men tills vi kan upptäcka en partikel eller uppsättning partiklar, som har negativ gravitationsmassa, kommer artificiell gravitation endast att vara möjlig genom mekaniska medel, som acceleration etc.
Leave a Reply