Ця стаття приділить увагу історії відкриття закону всесвітнього тяжіння. Тут ми ознайомимося з біографічними відомостями з життя вченого, який відкрив цю фізичну догму, розглянемо її основні положення, взаємозв'язок із квантовою гравітацією, перебіг розвитку та багато іншого.
Геній
Сер Ісаак Ньютон - вчений родом із Англії. Свого часу багато уваги та сил приділив таким наукам, як фізика та математика, а також привніс чимало нового в механіку та астрономію. По праву вважається одним із перших основоположників фізики у її класичній моделі. Є автором фундаментальної праці «Математичні засади натуральної філософії», де виклав інформацію про три закони механіки та закон всесвітнього тяжіння. Ісаак Ньютон заклав цими роботами основи класичної механіки. Ним було розроблено й інтегральний тип, світлова теорія. Він також зробив великий внесок у фізичну оптику і розробив безліч інших теорій у галузі фізики та математики.
Закон
Закон всесвітнього тяжіння та історія його відкриття йдуть своїм початком у далекий Його класична форма - це закон, за допомогою якого описується взаємодія гравітаційного типу, що не виходить за межі рамок механіки.
Його суть полягала в тому, що показник сили F гравітаційної тяги, що виникає між 2 тілами або точками матерії m1 і m2, відокремленими один від одного певною відстанню r, дотримується пропорційності по відношенню до обох показників маси і має зворотну пропорційністьквадрату відстані між тілами:
F = G, де символом G ми позначаємо постійну гравітацію, що дорівнює 6,67408(31).10 -11 м 3 /кгс 2 .
Тяжіння Ньютона
Перш ніж розглянути історію відкриття закону всесвітнього тяжіння, ознайомимося детальніше з його загальною характеристикою.
Теоретично, створеної Ньютоном, всі тіла з великою масою повинні породжувати навколо себе особливе поле, яке притягує інші об'єкти себе. Його називають гравітаційним полем, і має потенціал.
Тіло, що має сферичну симетрію, утворює за межею самого себе поле, аналогічне тому, що створює матеріальна точкатієї ж маси, що розташована в центрі тіла.
Напрямок траєкторії такої точки в полі гравітації, створеним тілом з набагато більшою масою, підпорядковується Об'єкти всесвіту, такі як, наприклад, планета або комета, також підпорядковуються йому, рухаючись еліпсом або гіперболою. Облік спотворення, яке створюють інші потужні тіла, враховується з допомогою положень теорії обурення.
Аналізуючи точність
Після того, як Ньютон відкрив закон всесвітнього тяжіння, його необхідно було перевірити та довести багато разів. І тому відбувалися ряди розрахунків і спостережень. Дійшовши згоди з його положеннями і з точності його показника, експериментальна форма оцінювання служить яскравим підтвердженням ОТО. Вимірювання квадрупольних взаємодій тіла, що обертається, але антени його залишаються нерухомими, показують нам, що процес нарощування залежить від потенціалу r -(1+δ) , на відстані в кілька метрів і знаходиться в межі (2,1±6,2) .10 -3. Ряд інших практичних підтверджень дозволили цьому закону утвердитися і набути єдиної форми, без наявності модифікацій. У 2007 р. цю догму перевіряли ще раз на відстані, меншій сантиметра (55 мкм-9,59 мм). Враховуючи похибки експерименту, вчені досліджували діапазон відстані та не виявили явних відхилень у цьому законі.
Спостереження за орбітою Місяця стосовно Землі також підтвердило його спроможність.
Евклідовий простір
Класична теорія тяжіння Ньютона пов'язані з евклідовим простором. Фактична рівність із досить великою точністю (10 -9) показників міри відстані у знаменнику рівності, розглянутої вище, показує нам евклідову основу простору Ньютонівської механіки, із тривимірною фізичною формою. У такій точці матерії площа сферичної поверхні має точну пропорційність до величини квадрата її радіусу.
Дані з історії
Розглянемо короткий змістісторії відкриття закону всесвітнього тяжіння
Ідеї висувалися й іншими вченими, що мешкали перед Ньютоном. Роздуми про неї відвідували Епікура, Кеплера, Декарта, Роберваля, Гассенді, Гюйгенса та інших. Кеплер висував припущення, що сила тяжіння має зворотну пропорцію відстані від зірки Сонця і поширення має лише екліптичних площинах; на думку Декарта, вона була наслідком діяльності вихорів у товщі ефіру. Існував ряд припущень, який містив у собі відбиток правильних припущень про залежність від відстані.
Лист від Ньютона Галлею містив інформацію про те, що попередниками самого сера Ісаака були Гук, Рен та Буйо Ісмаель. Однак до нього нікому не вдалося чітко за допомогою математичних методів, пов'язати закон тяжіння та планетарний рух.
Історія відкриття закону всесвітнього тяжіння тісно пов'язана з працею «Математичні засади натуральної філософії» (1687). У цій роботі Ньютон зміг вивести аналізований закон завдяки емпіричному закону Кеплера, який був на той час відомим. Він нам показує, що:
- форма руху будь-якої видимої планети свідчить про наявність центральної сили;
- сила тяжіння центрального типу утворює еліптичні чи гіперболічні орбіти.
Про теорію Ньютона
Огляд короткої історіївідкриття закону всесвітнього тяжіння також може вказати нам на низку відмінностей, які виділяли її на тлі попередніх гіпотез. Ньютон займався як публікацією запропонованої формули аналізованого явища, а й пропонував модель математичного типу у цілісному вигляді:
- положення про закон тяжіння;
- положення про закон руху;
- систематика методів математичних досліджень
Ця тріада могла досить точно дослідити навіть найскладніші рухи. небесних об'єктів, таким чином створюючи основу для небесної механіки. До початку діяльності Ейнштейна в цій моделі наявність принципового набору поправок не потрібно. Лише математичні апарати довелося значно покращити.
Об'єкт для обговорень
Виявлений та доведений закон протягом усього вісімнадцятого століття став відомим предметом активних суперечок та скрупульозних перевірок. Однак вік завершився спільною згодою з його постулатами та твердженнями. Користуючись розрахунками закону, можна було визначити шляхи руху тіл на небесах. Пряма перевірка була здійснена у 1798 році. Він зробив це, використовуючи ваги крутильного типу з великою чутливістю. В історії відкриття всесвітнього закону тяжіння необхідно виділити особливе місце для тлумачень, запроваджених Пуассоном. Він розробив поняття потенціалу гравітації і рівняння Пуассонового, за допомогою якого можна було обчислювати даний потенціал. Такий тип моделі дозволяв займатися дослідженням гравітаційного поля за умов наявності довільного розподілу матерії.
Теоретично Ньютона було чимало труднощів. Головною з них можна було вважати незрозумілість далекодії. Не можна було точно відповісти на питання про те, як сили тяжіння пересилаються крізь вакуумний простір із нескінченною швидкістю.
«Еволюція» закону
Наступні двісті років, і навіть більше, множиною вчених-фізиків були спроби запропонувати різноманітні способи з удосконалення теорії Ньютона. Ці зусилля закінчилися тріумфом, скоєним 1915 року, саме створенням Загальної теорії відносності, яку створив Ейнштейн. Він зумів подолати весь набір труднощів. Відповідно до принципу відповідності теорія Ньютона виявилася наближенням до початку роботи над теорією у більш загальному вигляді, яке можна застосовувати за наявності певних умов:
- Потенціал гравітаційної природи може бути занадто великим у досліджуваних системах. сонячна системає прикладом дотримання всіх правил щодо руху небесного типу тіл. Релятивістське явище знаходить себе у помітному прояві усунення перигелію.
- Показник швидкості руху у цій групі систем є незначним у порівнянні зі світловою швидкістю.
Доказом того, що в слабкому стаціонарному полі гравітації розрахунки ВТО набувають форми ньютонових, є наявність скалярного потенціалу гравітації в стаціонарному полі зі слабко вираженими характеристиками сил, який здатний задовольнити умови рівняння Пуассона.
Масштаб квантів
Однак в історії немає наукове відкриттязакону всесвітнього тяжіння, ні Загальна теоріявідносності не могли бути остаточною гравітаційною теорією, оскільки обидві недостатньо задовільно описують процеси гравітаційного типу в масштабах квантів. Спроба створення квантово-гравітаційної теорії є одним із найголовніших завдань фізики сучасності.
З погляду квантової гравітації взаємодія між об'єктами створюється за допомогою взаємообміну віртуальними гравітонами. Відповідно до принципу невизначеності, енергетичний потенціал віртуальних гравітонів має зворотну пропорційність проміжку часу, в якому він існував, від точки випромінювання одним об'єктом до моменту часу, коли його поглинула інша точка.
Зважаючи на це виходить, що в малому масштабі відстаней взаємодія тіл тягне за собою обмін гравітонами віртуального типу. Завдяки цим міркуванням можна укласти положення про закон потенціалу Ньютона та його залежності відповідно до зворотного показника пропорційності по відношенню до відстані. Наявність аналогії між законами Кулона та Ньютона пояснюється тим, що вага гравітонів дорівнює нулю. Це значення має і вага фотонів.
Омана
У шкільній програмі відповіддю на питання з історії, як Ньютон відкрив закон всесвітнього тяжіння, служить історія про падіння плоду яблука. Згідно з цією легендою, воно впало на голову вченому. Однак це - масово поширена помилка, і насправді все змогло обійтися без такого можливого травмування голови. Сам Ньютон іноді підтверджував цей міф, але насправді закон не був спонтанним відкриттям і не прийшов у пориві миттєвого осяяння. Як було написано вище, він розроблявся довгий час і був представлений вперше в працях про «Математичні засади», які вийшли на огляд публіці в 1687 році.
Початкове уявлення про гравітацію ми отримуємо у школі. Там нам зазвичай розповідають про те, що існує така дивовижна сила, яка утримує всіх на Землі, і лише завдяки їй ми не відлітаємо у відкритий космос і не ходимо головою вниз. На цій веселощі практично й закінчується, адже в школі нам розповідають лише найголовніші та найпростіші речі. В реальності з приводу всесвітнього тяжіння ведеться дуже багато суперечок, вчені пропонують нові теорії та ідеї, і існує набагато більше нюансів, ніж ви можете собі уявити. У цій добірці на вас чекає кілька дуже цікавих фактів і теорій про гравітаційний вплив, які або не увійшли в шкільну програму, або відомі вони стали недавно.
10. Гравітація – це теорія, а чи не доведений закон
Існує міф, що гравітація – це закон. Якщо ви спробуєте провести онлайн-дослідження на цю тему, будь-який пошуковик запропонує вам безліч посилань про закон всесвітнього тяжіння Ньютона. Однак у науковому середовищі закони та теорії – це абсолютно різні поняття. Науковий закон - це незаперечний факт, заснований на підтверджених даних, який чітко пояснює суть явищ, що відбуваються. Теорія своєю чергою – це свого роду ідея, з допомогою якої дослідники намагаються пояснити певні феномени.
Якщо описувати гравітаційне взаємодія у вигляді наукових термінів, щодо грамотній людині відразу стає цілком зрозумілим, чому всесвітнє тяжіння у теоретичної площині, а чи не як закон. Оскільки вчені все ще не мають можливості вивчити гравітаційні сили кожної планети, супутника, зірки, астероїда і атома у Всесвіті, ми не маємо жодного права визнавати всесвітнє тяжіння законом.
Автоматичний зонд Вояджер-1 (Voyager 1) здійснив подорож довжиною 21 мільярд кілометрів, але, опинившись навіть на такій далекій відстані від Землі, він ледве покинув нашу планетну систему. Політ тривав 40 років і 4 місяці, і за весь цей час дослідники отримали не так багато даних, щоб перевести роздуми про гравітацію з теоретичної області в розряд законів. Наш Всесвіт надто великий, і ми поки що знаємо замало…
9. У теорії про гравітацію багато прогалин
Ми вже з'ясували, що всесвітнє тяжіння – це лише теоретична концепція. Більше того, у цій теорії, виявляється, є ще чимало прогалин, які явно вказують на її відносну неповноцінність. Багато нестикування були відзначені не просто в межах нашої Сонячної системи, але навіть тут, на Землі.
Наприклад, згідно з теорією всесвітнього тяжіння на Місяці гравітаційна сила Сонця має відчуватися набагато сильніше, ніж тяжіння Землі. Виходить, що Місяць повинен обертатися довкола Сонця, а не навколо нашої планети. Але ми знаємо, що Місяць – саме наш супутник, і для цього іноді досить просто підняти очі в нічне небо.
У школі нам розповідали про Ісаака Ньютона, якому на голову впало доленосне яблуко, що надихнуло його на ідею про теорію всесвітнього тяжіння. Навіть сам Ньютон визнавав, що його теорії є певні недоліки. Свого часу саме Ньютон став автором нового математичного поняття – флюксій (похідних), яке й допомогло йому у формуванні тієї самої теорії тяжіння. Флюксії можуть прозвучати вам не так вже й знайомо, але в результаті вони щільно увійшли у світ точних наук.
Сьогодні в математичному аналізі часто використовується спосіб диференціального обчислення, заснований саме на ідеях Ньютона та його колеги Лейбніца. Втім, цей розділ математики теж досить неповноцінний і позбавлений своїх вад.
8. Гравітаційні хвилі
Загальна теорія відносності Альберта Ейнштейна було запропоновано 1915 року. Приблизно в цей час з'явилася і гіпотеза про гравітаційні хвилі. Аж до 1974 існування цих хвиль залишалося суто теоретичним.
Гравітаційні хвилі можна порівняти з брижами на полотні просторово-часового континууму, що з'являється внаслідок масштабних подій у Всесвіті. Такими подіями можуть бути зіткнення чорних дірок, зміни швидкості обертання нейтронної зірки або спалаху наднової. Коли відбувається щось подібне, гравітаційні хвилі поширюються просторово-часовим континуумом, як бриж по воді від каменю, що впав у неї. Ці хвилі подорожують Всесвітом зі швидкістю світла. Катастрофічні події ми спостерігаємо не так часто, тому на виявлення гравітаційних хвиль у нас йде багато років. Ось чому на доказ їхнього існування вченим знадобилося більше 60 років.
Майже 40 років вчені вивчали перші свідчення про існування гравітаційних хвиль. Як виявилося, ця бриж виникає в процесі злиття подвійної системи дуже щільних і важких гравітаційно пов'язаних зірок, що обертаються навколо загального центру мас. Згодом компоненти подвійної зірки зближуються, і їхня швидкість поступово знижується, як і було передбачено Ейнштейном у його теорії. Величина гравітаційних хвиль настільки невелика, що у 2017 році за їхнє експериментальне виявлення навіть вручили. Нобелівську преміюпо фізиці.
7. Чорні дірки та гравітація
Чорні дірки – одна з найбільших загадок у Всесвіті. Вони з'являються під час гравітаційного колапсу досить великої зірки, яка стає надновою. Коли відбувається спалах надновий, космічний простірвикидається значна маса зоряної речовини. Те, що відбувається, може спровокувати в космосі формування просторово-часової області, в якій гравітаційне поле стає настільки сильним, що навіть кванти світла не в змозі залишити це місце (цю чорну дірку). Чорні діри утворює не гравітація як така, але вона все ж таки відіграє ключову роль у спостереженні та вивченні цих областей.
Саме гравітація чорних дірок і допомагає вченим виявляти їх у Всесвіті. Оскільки гравітаційне тяжіння буває неймовірно потужним, дослідники іноді можуть відзначати його вплив на інші зірки або гази, що оточують ці області. Коли чорна діра затягує гази, утворюється так званий акреційний диск, в якому речовина розганяється до таких високих швидкостей, що від нагрівання вона починає сильне випромінювання. Це світіння можна зафіксувати і рентгенівському діапазоні. Саме завдяки акреційному явищу ми змогли довести існування чорних дірок (за допомогою спеціальних телескопів). Виходить, що якби не гравітація, ми б і не знали про існування чорних дірок.
6. Теорія про чорну матерію та чорну енергію
Приблизно 68% Всесвіту складається із темної енергії, а 27% відводяться для темної матерії. Теоретично. Незважаючи на те, що в нашому світі темної матерії та темної енергії виділили так багато простору, знаємо ми про них дуже мало.
Нам імовірно відомо, що темна енергія має цілу низку властивостей. Наприклад, керуючись тією ж теорією гравітації Ейнштейна, вчені припустили, що темна енергія постійно розширюється. До речі, вчені вважали, що теорія Ейнштейна допоможе їм довести, що з часом гравітаційний вплив сповільнює розширення Всесвіту. Однак у 1998 році дані, отримані космічним телескопом Хаббл (Hubble), дали підставу вважати, що Всесвіт розширюється тільки з швидкістю, що наростає. Тоді ж вчені й дійшли висновку, що теорія гравітації не здатна пояснити фундаментальні явища, що відбуваються у нашому Всесвіті. Так і з'явилася гіпотеза про існування темної енергії та темної матерії, покликана обґрунтувати прискорення розширення Всесвіту.
5. Гравітони
У школі нам кажуть, що гравітація – це сила. Але це може й щось більше… Не виключено, що гравітацію в майбутньому розглядатимуть як прояв частки під назвою гравітон.
Гіпотетично гравітони – це безмасові елементарні частинки, що випускають гравітаційне поле. На сьогоднішній день фізики поки що не довели існування цих частинок, але вони мають вже чимало теорій про те, чому ці гравітони неодмінно повинні існувати. Одна з таких теорій свідчить, що гравітація – єдина сила. фундаментальних силприроди або взаємодій), яку поки що не пов'язали з жодною елементарною частинкоюабо якоюсь структурною одиницею.
Можливо, гравітони є, але розпізнати їх неймовірно складно. Фізики припускають, що гравітаційні хвилі складаються саме з цих невловимих частинок. Щоб виявити гравітаційні хвилі, дослідники провели чимало експериментів, в одному з яких вони використовували дзеркала та лазери. Інтерферометричний детектор допомагає зафіксувати зміщення дзеркал навіть на мікроскопічні відстані, але, на жаль, це не дозволяє виявити зміни, пов'язані з такими крихітними частинками, як гравітони. Теоретично для подібного експерименту вченим знадобилися б настільки важкі дзеркала, що з їхньому обрушенні могли б виникнути чорні дірки.
Загалом, у найближчому майбутньому виявити чи довести існування гравітонів можливим неможливо. Поки що фізики спостерігають за Всесвітом і сподіваються, що саме там вони знайдуть відповіді на свої запитання та зможуть виявити прояви гравітонів десь поза наземними лабораторіями.
4. Теорія виникнення червоточин
Червоточини, кротовини чи кротові нори – це ще одна велика загадка Всесвіту. Було б круто потрапити в якийсь космічний тунель і здійснити подорож зі швидкістю світла, щоб дістатися іншої галактики в найкоротші терміни. Ці фантазії вже неодноразово використовувалися у фантастичних трилерах. Якщо у Всесвіті дійсно існують червоточини, такі стрибки можуть виявитися цілком можливими. На даний момент у вчених немає жодних доказів існування кротових нірАле деякі фізики вважають, що ці гіпотетичні тунелі можна створювати за допомогою маніпуляцій з гравітацією.
Загальна теорія відносності Ейнштейна допускає можливість кротовин, що хвилюють уяву. Зважаючи на працю легендарного вченого, інший фізик, Людвіг Фламм (Ludwig Flamm), спробував описати, як сила тяжіння могла б спотворити тимчасовий простір таким чином, щоб у ньому відбулося формування нового тунелю, містка між однією областю тканини фізичної дійсності та іншою. Звісно ж, є й інші теорії.
3. Планети теж мають на Сонці гравітаційний вплив
Ми вже знаємо, що гравітаційне поле Сонця впливає на всі об'єкти нашої планетної системи, і тому всі вони обертаються навколо нашої єдиної зірки. За таким же принципом і Земля пов'язана з Місяцем, і саме тому Місяць обертається довкола нашої рідної планети.
Однак кожна планета і будь-яке інше небесне тіло з достатньою масою в нашій Сонячній системі теж мають свої гравітаційні поля, які впливають на Сонце, інші планети та всі інші космічні об'єкти. Величина сили тяжіння, що надається, залежить від маси об'єкта і відстані між небесними тілами.
У нашій сонячній системі завдяки гравітаційній взаємодії всі об'єкти обертаються за своїми заданими орбітами. Найсильніше гравітаційне тяжіння, звичайно, у Сонця. За великим рахунком, всі небесні тіла з достатньою масою мають своє гравітаційне поле і впливають на інші об'єкти зі значною масою, навіть якщо ті знаходяться на відстані декількох світлових років.
2. Мікрогравітація
Всі ми не раз бачили фотографії космонавтів, що ширяють орбітальними станціями або навіть кораблів, що виходять за межі, у спеціальних захисних скафандрах. Ви, напевно, звикли вважати, що ці вчені зазвичай перекидаються в просторі, не відчуваючи ніякого тяжіння, тому що його ж там і немає. І будете дуже неправі, якщо так. У космосі також є тяжіння. Називати його прийнято мікрогравітацією, адже воно майже не відчутне. Саме завдяки мікрогравітації космонавти почуваються легкими, як пушинка, і так вільно ширяють у просторі. Якби гравітації не було зовсім, планети просто не оберталися б навколо Сонця, а Місяць давно б покинув Земну орбіту.
Що далі об'єкт від центру тяжіння, то сила гравітації слабша. На МКС діє саме мікрогравітація, адже там усі об'єкти знаходяться набагато далі від гравітаційного поля Землі, аніж хоча б і ви прямо тут зараз. Гравітація слабшає і інших рівнях. Наприклад, візьмемо один окремий атом. Це настільки крихітна частка речовини, що в її випадку теж діє досить скромна гравітаційна сила. У міру об'єднання атомів у групи ця сила, звичайно, зростає.
1. Подорожі у часі
Ідея подорожей у часі зачаровує людство вже досить давно. Багато теорій, включаючи і теорію гравітації, дають надію вважати, що такі подорожі насправді одного разу стануть можливими. Згідно з однією з концепцій, гравітація формує в просторово-часовому континуумі якийсь вигин, який і змушує всі об'єкти у Всесвіті рухатися викривленою траєкторією. В результаті в космосі об'єкти рухаються трохи швидше, ніж об'єкти, що знаходяться на Землі. Якщо точніше, то ось вам приклад – годинник на космічних супутниках щодня випереджає ваші домашні будильники на 38 мікросекунд (0.000038 секунди).
Оскільки через гравітацію в космосі об'єкти рухаються швидше, ніж на Землі, космонавтів фактично можна визнати заразом і мандрівниками в часі. Втім, подорож ця настільки незначна, що після повернення додому ні самі космонавти, ні їхні близькі не помічають жодної принципової різниці. Але це не скасовує одного дуже цікавого питання – чи можна використовувати гравітаційний вплив для подорожей у часі, як це показують у фантастичних кінострічках?
Наука
Тут, Землі, ми сприймаємо гравітацію як належне. Однак, сила тяжіння, за допомогою якої об'єкти тягнуться один до одного пропорційно своїй масі - це набагато більше, ніж яблуко, що впало на голову Ньютона. Нижче представлені найдивніші факти про цю універсальну силу.
Вся справа у нашій голові
Сила тяжіння – це явище постійне та послідовне, проте наше сприйняття цієї сили таким не є. За даними дослідження, опублікованого в квітні 2011 року в журналі PLoS ONE, людина може дати більш точне судження про падаючі об'єкти при сидячому положенні тіла.
Дослідники дійшли висновку, що наше сприйняття сили тяжіння менше ґрунтується на реальному візуальному напрямку сили, а більше на "орієнтації" тіла.
Отримані результати можуть призвести до створення нової стратегії, яка б допомогла астронавтам справлятися з мікрогравітацією в космосі.
Жорсткий спуск на землю
Досвід космонавтів показав, що перехід стану невагомості і назад може бути дуже важким для організму людини. Без сили тяжкості, м'язи починають атрофуватися, при цьому кістки теж починають втрачати кісткову масу. За даними НАСА, астронавти можуть втрачати до 1% своєї кісткової маси на місяць.
Після повернення на землю, організмам та умам астронавтів потрібен певний період часу для того, щоб відновитись. Кров'яний тиск, який у космосі у всьому тілі стає однаковим, має повернутися до нормального русла функціонування, при якому добре працює серце, і мозок отримує достатню кількість їжі.
Іноді на астронавтів перебудова організму діє вкрай важко, причому як у фізичному плані (неодноразові падіння в непритомність тощо), так і в емоційному. Наприклад, один астронавт розповідав, як після повернення з космосу розбив удома пляшечку з лосьйоном після гоління, оскільки забув, що відпустивши її в повітря, вона впаде і розіб'ється, а не ширятиме в ньому.
Щоб втратити вагу, "спробуйте Плутон"
На цій карликовій планеті людина вагою 68 кілограмів важитиме не більше 4,5 кг.
При цьому, з іншого боку, на планеті з самим високим рівнемсили тяжіння, Юпітер, той же чоловік важитиме близько 160,5 кг.
Людина напевно також і на Марсі відчує себе пушинкою, оскільки сила тяжіння на цій планеті становить лише 38 відсотків від тієї, яка є на землі, тобто 68-кілограмова людина відчуватиме, наскільки легка її хода, оскільки важитиме вона лише 26 кг.
Різна гравітація
Навіть на землі гравітація не скрізь однакова. Через те, що форма земної кулі– це ідеальна сфера, його маса розподіляється нерівномірно. Отже, нерівномірна маса означає нерівномірну силу важкості.
Одна таємнича гравітаційна аномалія спостерігається у Гудзоновій затоці в Канаді. У цьому регіоні сила тяжіння є нижчою, ніж в інших, а дослідження 2007 року виявило причину – танення льодовиків.
Лід, який одного разу вже покрив цю область за часів останнього льодовикового періоду, вже давно розтанув, але Земля повністю не позбулася цього тягаря. Оскільки сила тяжіння області пропорційна масі цього регіону, а "льодовиковий слід" відтіснив деяку частину маси землі, гравітація стала тут слабшою. Незначна деформація кори пояснює 25-45 відсотків надзвичайно низькою. гравітаційної силиКрім того, в цьому також "звинувачують" рух магми в мантії Землі.
Без гравітації деякі віруси були б сильнішими
Погані новини для космічних кадетів: деякі бактерії стають нестерпними у космосі.
За відсутності сили тяжкості, у бактерій змінюється щонайменше активність 167 генів і 73 білків.
Миші, які поїли їжу з такими сальмонелами, захворіли набагато швидше.
Іншими словами, небезпека зараження не обов'язково приходить з космосу, ймовірніше, що наші власні бактерії набираються сил для атаки.
Чорні дірки у центрі галактики
Названі таким чином тому, що ніщо, навіть світло, не може уникнути їх тяжіння, чорні дірки є одними з найбільш руйнівних об'єктів у Всесвіті. У центрі нашої галактики знаходиться масивна чорна діра, масою 3 мільйони сонців. Звучить жахливо, чи не так? Проте, за даними фахівців Кіотського університету, наразі ця чорна діра "просто відпочиває".
Насправді, чорна дірка для нас, землян, не становить небезпеки, оскільки вона знаходиться дуже далеко і поводиться вкрай спокійно. Однак, у 2008 році повідомлялося, що близько 300 років тому ця дірка відправляла спалахи енергії. В іншому дослідженні, опублікованому в 2007 році, з'ясувалося, що кілька тисяч років тому "галактична гикавка" відправила невелику кількість речовини, розміром із Меркурій у цю саму дірку, що призвело до потужного вибуху.
Ця чорна діра, названа Стрілець А*, має відносно розмиті форми порівняно з іншими чорними дірками. "Ця слабкість означає, що зірки та газ рідко наближаються до чорної діри на небезпечну відстань", - каже Фредерік Баганоф (Frederick Baganoff), науковий співробітникМасачусетського технологічного інституту. "Величезний апетит присутній, але він не задовольняється".
Сила тяжіння
Сьогоднішній урок фізики буде присвячений вивченню теми, яка знайомить нас із таким поняттям, як сила. Що ж, тепер давайте докладніше спробуємо розібратися таке сила тяжіння, та й що таке просто поняття сила?
Для кожного жителя планети Земля величезну роль відіграє сила тяжіння.
Силою тяжкості є така сила, з якою всі тіла притягуються до Землі.
Якщо, наприклад, взяти два однакові за формою предмети, але різні за величиною, то ми побачимо, що обидва тіла будуть притягуватися до Земля, але різниця між ними в тому, що сила, з якою вони будуть притягуватися до Землі, не однакова. Адже, чим більша маса даного тіла, тим більша сила, з якою тіло притягується до Землі.
Визначення поняття сили
При такій взаємодії тіл один з одним по-різному змінюватиметься і їхня швидкість. Так, наприклад, тіло може не просто почати рух, а й зупинитися або зовсім змінити напрям швидкості. Як правило, ми практично не торкаємося питання, впливу якогось конкретного з тіл на дане тіло, а лише згадуємо, що у тіла змінюється швидкість під впливом сили. Отже, дамо визначення сили.
Сила - фізична величина, Що характеризує силу зміни швидкості
Існує 4 критерії дії сили на тіло. Давайте їх розглянемо докладніше. То що ж це за такі сили?
По-перше, це коли у тіла змінюється значення сили;
По-друге, коли у тіла може змінитися напрями руху;
По-третє, коли може статися зміна розміру тіла;
По-четверте, також може відбутися зміни та форми даного тіла.
Деформація тіла
Також важливо наголосити на те, що зміна швидкості може відбуватися не у всього тіла, а лише у деяких його частин. Наприклад, якщо взяти і стиснути м'ячик з поролону, то ми з вами побачимо, що тільки частина його частин починає рухатися. Це означає, що з м'ячиком відбулася деформація.
Давайте дамо визначення деформації:
Ну, а тепер давайте розглянемо приклад руху тіла, що кинуто горизонтально. Для цього закріпимо на штативі жолоб і запустимо по ньому кульку. З цього прикладу бачимо, що траєкторія руху кульки перестав бути прямий, яке рух рівномірним. Давайте спробуємо тепер розібратися, чому так відбувається. А причиною такого руху є те, що всі тіла, що знаходяться на поверхні Землі, мають властивість притягатися до Землі. Це може бути людина, яка підстрибує на поверхні Землі, та предмет, який піднятий над поверхнею Землі, оскільки всі тіла притягуються до Землі.
До того ж варто відзначити, що не тільки тіла притягуються до Землі, але і всі ці тіла мають здатність притягувати до себе Землю.
Кожному з вас відомо, що двічі на добу можна спостерігати, як піднімаються великі хвиліна морях та океанах. А тепер давайте згадаємо, за рахунок чого це відбувається. Причина в тому, що Місяць діє на Землю. Правильніше буде сказати, що між ними відбувається взаємодія.
Вперше така взаємодія була описана англійським фізиком Ісааком Ньютоном. За його твердженням, всі тіла у Всесвіті мають здатність притягатися одне до одного. Він також визначив, що чим вище маса тіл, що взаємодіють, тим буде більша сила їх взаємодії. За розрахунками Ньютона, випливає те, що чим вища відстань між цими тілами, тим сила взаємодії буде меншою.
Цікаві факти про силу тяжіння
З пройденої теми вам уже відомо, що до тяжкості належить така сила, яка живиться все навколо притягнути до центру Землі. Це така неймовірна сила, за якої будь-який предмет може впасти, але сам по собі не може полетіти в космос. Завдяки цій силі відбувається обертання Місяця навколо Землі.
Чи відомо вам, що не тільки Земля, але і всі інші планети та зірки мають силу, що притягує. А ще цікаво, те що чим більші розміри має планета, і якщо вона близько розташована до іншого об'єкта, то тим більшою силою тяжіння вона має.
А ось Сонце, хоч і розташоване досить далеко від планет, але через те, що має величезні розміри, здатне утримувати ці планети навколо себе і змушує їх обертатися навколо його орбіти.
Ми, земляни, сприймаємо силу тяжіння як щось зрозуміле. Відомо, що Ісаак Ньютон розробив теорію всесвітнього тяжіння завдяки тому, що на голову йому впало яблуко з дерева. Але насправді земна гравітація – це дещо більше, ніж плід, що впав з дерева. У нашому огляді є кілька цікавих фактів про цю силу.
Туалетна фізика
На Землі люди хочуть справити малу потребу, як тільки їх сечовий міхурзаповниться на 1/3 від максимального обсягу. Відбувається це через гравітацію на кожного з нас. Саме тому космонавти перебуваючи на МКС не мають потреби помочитися до тих пір, поки їх сечовий міхур не буде переповнений.
Невигадлива колонізація
Гравітація є дуже важливим питанням під час колонізації інших світів. Теоретично люди можуть жити на планетах, сила гравітації яких відрізняється від Земної трохи більше, ніж утричі. В іншому випадку буде порушено подачу крові в головний мозок.
Висота гір
Теоретично, гравітація визначає максимальну висоту піднесеностей, що формуються на планеті. Так для Землі (знову-таки теоретично) гори що неспроможні перевищувати висоти 15 кілометрів.
Місячна фізика
Під час історичної місії «Аполлон», астронавти, які висадилися на поверхню Місяця, перевірили там дію теорії Галілея про прискорення вільного падіння. Виявилося, що на місяці предмети незалежно від їхньої маси падають швидше, ніж на Землі. Причина тому полягає у відсутності повітря і як наслідок – опору.
Зірка-невдаха
Багато вчених вважають Юпітер зіркою, що не відбулася. Планета має досить сильне гравітаційне поле для того, щоб набрати потрібну зірці масу, проте має недостатньо сильне поле для того, щоб почати перетворюватися на ще одне світило.
Телепортація
Якщо взяти і прибрати Сонце кудись за одну мить, то сонячна система ще деякий час відчуватиме на собі дію його гравітаційного поля. Для Землі, теоретично, це «щастя» тривало близько 8 хвилин, після чого небесні тіла почали б втрачати свої орбіти.
Гори на зірках
Якщо наше Сонце колись перетворитися на нейтронну зірку, то згідно з розрахунками вчених, гравітація на ньому буде настільки потужною, що висота сама великої горина його поверхні не змогла б перевищити 5 міліметрів.
Сумний спів зірок
Дія гравітаційного поля небесних тілпісля їхнього зникнення зовсім не суха теорія. Наша Сонячна система та наша рідна планета постійно відчувають дію гравітаційного поля інших зірок. Враховуючи швидкість поширення поля у просторі, багато хто з цих зірок перестав існувати вже дуже і дуже давно.
Свічки у космосі