Kas yra gravitacija ir kaip ji veikia?

Lotyniškas žodis gravitas reiškia svorį ir suteikia mums žodį „gravitacija“, kuri yra jėga, suteikianti objektams svorį. Tai taip pat yra žodžio „gravita“ šaknis, apibūdinančio tai, ką daro gravitacija: priverčia objektus trauktis vienas prie kito. Tai išlaiko žmones Žemėje ir išlaiko Žemę savo vietoje Saulės sistemoje. Nors senovės filosofai abejojo, kodėl objektai nukrito prieš šimtmečius, mokslininkams vis dar kyla klausimų, kaip gravitacija veikia šiandien.

Kas yra Gravitacija?

Paprasčiausiai tariant, gravitacija yra jėga, kuri traukia du kūnus vienas prie kito. Viskas, kas turi materiją, ty viskas, ką galima liesti, turi gravitacijos trauką. Tai apima obuolius, žmones ir Žemę. Nepaisant termino nulinė gravitacija, neįmanoma išvengti gravitacijos jėgų. Astronautus vis dar veikia gravitacija, tačiau jie taip greitai juda į šoną, kad nepriartėja prie planetos centro ir yra nuolatinio laisvo kritimo būsenoje.

Gravitacija, masė ir atstumas

Bet kurio objekto gravitacijos dydis yra proporcingas objekto masei. Didesnę masę turintys objektai turi didesnę gravitaciją. Kadangi Žemė yra didžiausias ir arčiausiai esantis objektas, viskas yra pagaunama jos gravitacinėje traukoje, o tai reiškia, kad obuoliai nukrenta ant žemės, o ne traukiasi link žmogaus galvos.

Atstumas taip pat turi įtakos gravitacijai. Jei objektas yra toli, jo gravitacinė trauka yra silpnesnė. Pavyzdžiui, erdvėje yra taškas, kuriame Marso trauka tampa stipresnė nei Žemės.

Pagrindinės jėgos visatoje

Anot fizikų, keturios pagrindinės visatos jėgos yra gravitacinė, elektromagnetinė, silpnoji ir stiprioji sąveika. Jėgos keičia objekto judėjimą, o keturios pagrindinės jėgos apibrėžia, kaip viskas visatoje sąveikauja. Gravitacija yra silpniausia jėga, tačiau ji yra lengviausiai matoma ir turi didžiausią įtaką didelio masto lygiu. Tai ne tik priežastis, dėl kurios žmonės gali vaikščioti Žemėje, bet ir išlaiko planetas, skriejančias aplink saulę, ir saulę savo vietoje galaktikoje.

Senovės Gravitacijos teorijos istorija

Senovės graikai tikėjo, kad jėga, traukianti objektus į žemę, buvo vidinis sunkumas, o ne išorinė jėga. Sunkūs žmonės natūraliai traukiami į Žemę, o lengvos liepsnos šoka į dangų. Priešingai, Indijos mokslininkai, ypač Aryabhata, teigė, kad jėga laikė objektus ant žemės, nors pagal jo teoriją Žemė yra visatos centre. 600-aisiais mūsų eros metais matematikas Brahmagupta pirmasis apibūdino gravitaciją kaip patrauklią jėgą.

velnio akrilo nagai

Renesanso gravitacinė teorija

Teigiama, kad Galilėjus numetė objektus nuo Pizos bokšto, kad galėtų stebėti, kas atsitiko jiems nukritus. Nesvarbu, ar bokštas buvo susijęs, ar ne, „Galileo“ atrado, kad krisdami visi objektai linkę įsibėgėti tokiu pačiu greičiu. Kiti mokslininkai rėmėsi savo darbu, o Grimaldi ir Riccioli apskaičiavo gravitacinę konstantą. Kiti gravitacijos darbai buvo skirti astronomijai, o Johannesas Kepleris rėmėsi šiomis teorijomis, kad apskaičiuotų žinomų planetų orbitas.

Visuotinės gravitacijos dėsnis

Kita gravitacijos legenda pasakoja, kad Isaacas Niutonas nukentėjo nuo krintančio obuolio ir suprato, kad turi būti jėga, priverčianti daiktus nukristi ant žemės. Jis parašė lygtį, apibūdinančią gravitacinę jėgą, kuri parodė, kad kuo masyvesni objektai, tuo didesnė jėga yra tarp jų. Tai taip pat parodė, kad kuo toliau, tuo silpnesnė trauka. Kai kurios planetos judėjo tokiais būdais, kurių nebuvo galima paaiškinti lygtimi, tačiau didžioji dalis jų stovėjo šimtmečius.

Einšteinas ir bendroji reliatyvumo teorija

Einšteino bendrosios reliatyvumo teorija pakeitė fizikų požiūrį į gravitaciją. Teigiama, kad gravitacijos poveikį, o ne jėga, sukelia erdvėlaikio kreivė, atsirandanti aplink didelius objektus, veikiau kaip boulingo kamuolys, sėdintis ant batuto. Ši teorija paaiškino keistą Merkurijaus orbitą ir pastatė Niutono gravitaciją ant galvos, nes gravitacija nebėra jėga, o geometrijos pasekmė.

Ką veikia gravitacija?

Gravitacija realiame pasaulyje turi keletą padarinių. Ne tik daiktų laikymas ant žemės, bet ir gravitacija suteikia jiems svorį. Objektai sveria mažiau planetose, turinčiose mažesnę gravitacinę trauką. Mėnulio gravitacija yra jėga, kuri sukuria vandenyno potvynius. Gravitacija taip pat palaiko Žemę patogiu atstumu nuo saulės ir palaiko atmosferą, suteikdama visiems gyviems daiktams kvėpuojamą orą ir apsaugą nuo saulės spinduliuotės.

Gravitacija ir visatos sukūrimas

Gravitacija taip pat buvo esminis visatos kūrimo elementas. Visatoje esančios dujos traukia viena kitą per gravitaciją ir susijungia, sudarydamos didelius objektus, įskaitant žvaigždes ir planetas. Kai kurie tyrinėtojai mano, kad būtent gravitacija stabilizavo daleles po Didžiojo sprogimo ir sustabdė visatos žlugimą. Gravitacija sutraukė saulės sistemas, kad sudarytų galaktikas, todėl tai buvo pagrindinis visatos kūrimo elementas.

Gravitacija ir moksliniai tyrimai

Moksliniai gravitacijos tyrimai bus tęsiami ir ateityje. Reliatyvumo teorija paaiškina kai kurias Niutono gravitacijos anomalijas; Visatoje vis dar yra paslapčių, kurių mokslininkai negali paaiškinti. Gravitacija netelpa į kvantinio lauko teoriją, o mokslininkai vis dar tiria, kaip ji susijungia su kitomis pagrindinėmis jėgomis. Gravitacijos tyrimai taip pat turi daugiau praktinių pritaikymų. NASA erdvėlaiviai stebi Žemės gravitacijos pokyčius, o tai padeda mokslininkams stebėti jūros lygio ir Žemės plutos pokyčius.