5 faktov o gravitácii – jednej z najzáhadnejších síl vo vesmíre

1. Zemská gravitácia je slabšia ako magnet vašej chladničky

Vo svete existujú štyri takzvané základné sily: silná jadrová sila, ktorá zaisťuje stabilitu atómové jadrá, slabé jadrové, zodpovedné za rádioaktívny rozpad, elektromagnetickú silu a náš milovaný gravitácia. Práve tá druhá chráni Zem, iné planéty a hviezdy, slnečné sústavy a galaxie pred rozpadom.

Nuž, gravitácia je najslabšia základná sila zo všetkých. A vedci nechápu prečo.

Môžete si povedať: ale gravitácia je to, čo poháňa hviezdy, galaxie a iné obrovské objekty, ako môže byť slabá? No, dajte magnet na chladničku. Teraz odpovedzte na otázku, prečo ho maličká chladnička priťahuje silnejšínež celá planéta.

A slabé a silné atómové sily sú ešte mocnejšie ako elektromagnetické. Prinajmenšom môžete magnet z chladničky vybrať bez cudzej pomoci, no ľudia sa ešte nenaučili štiepiť atómy holými rukami. Pre porovnanie: elektrická sila medzi elektrónom a protónom vo vnútri atómu je asi jeden kvintilión (to je jedna, za ktorou nasleduje 30 núl) krát

silnejšínež gravitačná príťažlivosť medzi nimi.

A to je jedna z hlavných záhad fyziky. Vedci majú predpokladže vesmír môže mať ďalšie dimenzie skryté pred naším vnímaním. A gravitácia sa šíri všetkými z nich, zatiaľ čo elektromagnetické sily a silné a slabé jadrové sily sú obmedzené na náš štvorrozmerný časopriestor.

Možno aj naša gravitácia ovplyvňuje na objekty v iných vesmíroch, ak existujú. A naše objekty sú zase ovplyvnené ich príťažlivosťou. To by mohlo vysvetľovať, prečo naše Vesmír expanduje rýchlejšie, ako sa očakávalo. Aspoň takúto teóriu navrhujú fyzici, ktorým sa teória temnej hmoty a energie nepáči.

No napriek všetkým predpokladom v súčasnosti neexistujú žiadne experimentálne dôkazy, ktoré by to potvrdili alebo vyvrátili.

2. Gravitácia vytvára vlny

Animácia: Dana Berry / NASA

Predstavte si, že časopriestor je napnutá látka. No, alebo hladinu jazierka, ak chcete. Keď sa masívne objekty pohybujú ako čierne diery alebo neutrónové hviezdy sa spájajú, vytvárajú v časopriestore deformácie, ako záhyby látky. Alebo ako vlny, rozchádzajúce sa od miesta, kde kameň spadol do jazierka. Takto vyzerajú gravitačné vlny.

Prirovnanie je, samozrejme, trochu naťahovacie, pretože látka aj povrch jazierka sú rovné a Vesmír trojrozmerné, no vedci zatiaľ neprišli na lepšie príklady.

Gravitačné vlny sa líšia od zvuku alebo svetla, takže ich nemôžeme počuť ani vidieť. S pomocou špeciálnych prístrojov nazývaných laserové interferometre to však vedci dokážu Nájsť. To vám umožňuje skúmať vzdialené masívne objekty a študovať kozmické javy vyskytujúce sa v najodľahlejších kútoch vesmíru.

Existenciu gravitačných vĺn predpovedal Albert Einstein už pred sto rokmi.

Ale len nedávno ľudstvo vyvinulo a aplikovalo nástroje na ich odhalenie. Jedným z nich je laserovo-interferometrické observatórium LIGO. Prvýkrát to bolo v roku 2015 pevné gravitačné vlny zo spojenia dvoch čiernych dier vo vzdialenosti asi 1,3 miliardy svetelných rokov od Zem.

Oni prejsť cez všetky prekážky vrátane prázdna a nie sú vystavené absorpcii alebo odrazu. Tiež sa šíria vesmírom rýchlosťou svetla.

3. Gravitácia na Zemi nie je rovnomerná

Animácia: ESA

Túto animáciu ste už určite videli. Na webe koluje mýtus, vraj takto vyzerá našu planétu bez oceánov. Ale v skutočnosti to nie je model Zeme samotnej, ale jej gravitačného poľa.

Vidíte príťažlivosť silnejší kde je veľká hmota. A gravitačné pole na Zemi nie je rovnomerné z niekoľkých dôvodov. Po prvé, naše planéta nie je dokonalá lopta. Na póloch je mierne sploštená a na rovníku rozšírená, čo má za následok nerovnomerné rozloženie hmoty.

Po druhé, povrch Zeme je veľmi nerovný. Máme vysoké hory, hlboké oceánske priekopy a iné krajinné formy, ktoré majú rôznu hmotnosť. A po tretie, v rámci planéty sú materiály tiež nerovnomerne rozdelené. Všetky tieto faktory spôsobujú, že gravitácia na Zemi sa mení z miesta na miesto.

To znamená, že na rôznych miestach našej planéty budete vážiť rôzne.

Povedzme, ak vy sú v Kolombe na Srí Lanke bude vaša váha o niečo nižšia, ako keby ste boli v Káthmandu v Nepále. Indický oceán patrí k regiónom s najnižšou relatívnou gravitáciou na svete, kým ťažké Himaláje ju naopak zvyšujú.

Ďalší príklad: po dlhú dobu vedci nerozumelprečo je v oblasti okolo Hudsonovho zálivu v Kanade gravitácia slabšia, ako by teoreticky mala byť. Ukázalo sa, že sa tam topia stáročné ľadovce, ich hmotnosť sa znižuje a tým pádom aj sila príťažlivosti.

Preto, ak nie ste spokojní s číslom na váhe, stačí zmeniť bydlisko a okamžite stratiť kilogram alebo dva. Je pravda, že hmotnosť zostane rovnaká, ale hmotnosť sa zníži. fyzika.

4. Gravitácia ohýba svetlo

Je ľahké vidieť, ako gravitácia ovplyvňuje fyzické objekty. Vďaka nej stojíme pevne na Zemi a neodlietame do vesmíru, jablká padajú zhora nadol, Slnko reže kruhy okolo jadra galaxie a pod.

Ale táto sila ovplyvňuje nielen hmotu, ale aj svetlo. Preto čierne diery tzv.: majú takú silnú gravitáciu, že všetko svetlo, ktoré priťahujú, nemôže opustiť gravitačné pole.

Ale niekedy fotóny nepadajú na masívny objekt, ale jednoducho preletia a len mierne zmenia trajektóriu.

Tento jav známy ako gravitačná šošovka. Stáva sa to preto, že gravitácia deformuje priestor a čas okolo masívnych objektov, ako sú hviezdy a galaxie. Výsledkom je, že svetlo prechádzajúce týmito masívnymi objektmi sleduje zakrivenú dráhu, nie priamku.

Gravitačné šošovky boli prvé predpovedal Albert Einstein vo svojej všeobecnej teórii relativity. Navrhol, že svetlo zo vzdialeného objektu by sa ohýbalo, keď prechádzalo okolo masívnej hviezdy. Jeho teória bola experimentálne potvrdená počas zatmenia Slnka v roku 1919.

Gravitačné šošovky môžu spôsobiť veľkolepé efekty, ako sú „Einsteinove prstene“ alebo „kríž“. Einstein" - keď sa svetlo zo vzdialenej galaxie ohýba okolo bližšej galaxie a vytvára prstence, podkovy a iné svetlo postavy.

Tento jav je tiež použité astronómov na štúdium temnej hmoty. Keďže nevyžaruje svetlo, nedá sa priamo pozorovať. Jeho prítomnosť však môžeme zistiť pomocou gravitačných šošoviek.

5. Stav beztiaže nie je absencia gravitácie

Ak sa spýtate prvého človeka, ktorého stretnete, prečo sa kozmonauti vznášajú vo vzduchu na ISS, s najväčšou pravdepodobnosťou odpovie, že vo vesmíre nie je žiadna gravitácia. To, samozrejme, nie je, inak ako by to bolo slnko dokáže udržať planéty na ich obežných dráhach?

Preto toto vyhlásenie nesprávne. Predstavte si, že ste v lietadle a zrazu sa začne potápať. Ak v tejto chvíli hodíte loptu, samozrejme spadne. No keďže dole letí aj lietadlo, bude sa vám zdať, že hračka sa vznáša vo vzduchu. Toto je stav beztiaže. Mimochodom, pred letom do vesmíru sa tomu prispôsobujú astronauti v potápačských lietadlách.

Tabule pre takýto tréning zamestnanci NASA ironicky nazývajú Vomit Comet – „vracajúca kométa“. Hádajte prečo.

To isté sa deje astronautom na obežnej dráhe. Vesmírna loď alebo stanica neustále smeruje k Zemi vplyvom gravitácie. Ale keďže sa pohybujú vpred dostatočne rýchlo, nikdy nespadnú, ale pri každej otáčke lietajú okolo planéty. To vytvára ilúziu nedostatku príťažlivosti, hoci je správnejšie nazývať tento stav „mikrogravitácia“.

V skutočnosti je všetok priestor preniknutý gravitáciou a vo vesmíre nie je miesto, kde by nebolo. Vedci veriťže hoci je rýchlosť jeho šírenia obmedzená rýchlosťou svetla a jeho sila so vzdialenosťou od zdroja rýchlo klesá, samotný dosah pôsobenia je nekonečný.

To znamená, že vás teraz dosť ovplyvňujú gravitačné vlny z akejsi čiernej diery, ktorým trvá desiatky tisíc rokov, kým sa dostanú na Zem. Len ich sila je veľmi malá v porovnaní s gravitáciou našej planéty. A to je dobre, vieš.