5 tény a gravitációról - az egyik legtitokzatosabb erő az univerzumban
Vegyes Cikkek / / July 14, 2023
Hogyan változik a súlyod a különböző országokban, milyen hullámokat terjednek a fekete lyukak és mi a súlytalanság.
1. A Föld gravitációja gyengébb, mint a hűtőmágnesed
Négy úgynevezett alapvető erő létezik a világon: egy erős nukleáris erő, amely biztosítja a stabilitást atommagok, gyenge nukleáris, felelős a radioaktív bomlásért, az elektromágneses erőért és kedvesünk gravitáció. Ez utóbbi tartja meg a Földet, más bolygókat és csillagokat, naprendszereket és galaxisokat a pusztulástól.
Nos, a gravitáció a leggyengébb alapvető erő az összes közül. A tudósok pedig nem értik, miért.
Mondhatod: de a gravitáció az, ami mozgatja a csillagokat, galaxisokat és más hatalmas objektumokat, hogyan lehet gyenge? Tegyél mágnest a hűtőre. Most válaszoljon arra a kérdésre, hogy miért vonzza őt az apró hűtőszekrény erősebbmint az egész bolygó.
A gyenge és erős atomi erők pedig még erősebbek, mint az elektromágnesesek. Legalább külső segítség nélkül kiveheti a mágnest a hűtőszekrényből, de az emberek még nem tanulták meg, hogyan kell puszta kézzel hasítani az atomokat. Összehasonlításképpen: az atomon belül az elektron és a proton közötti elektromos erő körülbelül egy kvintillion (ez egy, amelyet 30 nulla követ) szer
erősebbmint a köztük lévő gravitációs vonzás.És ez a fizika egyik fő rejtélye. A tudósoknak van feltevéshogy az univerzumnak további, az észlelésünk elől rejtett dimenziói is lehetnek. A gravitáció pedig mindegyiken keresztül terjed, miközben az elektromágneses erők, valamint az erős és gyenge nukleáris erők a mi négydimenziós téridőnkre korlátozódnak.
Talán még a gravitációnk is érinti más univerzumok tárgyaira, ha léteznek. A tárgyainkat pedig a vonzásuk befolyásolja. Ez megmagyarázhatja, hogy miért a mi Világegyetem a vártnál gyorsabban bővül. Legalábbis ezt az elméletet olyan fizikusok javasolják, akik nem szeretik a sötét anyag és energia elméletét.
De minden feltételezés ellenére jelenleg nincs kísérleti bizonyíték, amely ezt megerősítené vagy cáfolná.
2. A gravitáció hullámokat hoz létre
Animáció: Dana Berry / NASA
Képzeld el, hogy a téridő egy feszített szövet. Nos, vagy a tó felszíne, ha úgy tetszik. Ahogy a hatalmas objektumok úgy mozognak, mint a fekete lyukak vagy a neutroncsillagok egyesülnek, a téridőben vetemedéseket hoznak létre, mint a szövet redői. Vagy mint a hullámok, amelyek eltérnek attól a helytől, ahol a kő a tóba esett. Így néznek ki a gravitációs hullámok.
A hasonlat persze kicsit húzós, mert mind a szövet, mind a tó felszíne lapos, ill. Világegyetem háromdimenziós, de a tudósok még nem hoztak jobb példákat.
A gravitációs hullámok különböznek a hangtól vagy a fénytől, ezért nem halljuk vagy látjuk őket. A lézeres interferométereknek nevezett speciális műszerek segítségével azonban a tudósok megtehetik megtalálja. Ez lehetővé teszi a távoli hatalmas objektumok felfedezését és a világegyetem legtávolabbi sarkában előforduló kozmikus jelenségek tanulmányozását.
A gravitációs hullámok létezését Albert Einstein jósolta meg száz évvel ezelőtt.
De az emberiség csak a közelmúltban fejlesztett ki és alkalmazott eszközöket ezek észlelésére. Az egyik a LIGO lézer-interferometrikus obszervatórium. 2015-ben volt először rögzített két fekete lyuk egyesüléséből származó gravitációs hullámok körülbelül 1,3 milliárd fényév távolságra föld.
Ők pass áthaladnak minden akadályon, beleértve az űrt is, és nincsenek kitéve a felszívódásnak vagy a tükröződésnek. Ezenkívül fénysebességgel terjednek az univerzumban.
3. A gravitáció a Földön nem egyenletes
Animáció: ESA
Biztosan láttad már ezt az animációt. Egy mítosz kering a weben, állítólag így úgy néz ki óceánok nélküli bolygónk. De valójában ez nem magának a Földnek a modellje, hanem a gravitációs mezőjének.
Látod a vonzerőt erősebb ahol nagy tömeg van. A Föld gravitációs tere pedig több okból sem egységes. Először is a miénk bolygó nem tökéletes labda. A pólusoknál kissé lapított, az egyenlítőnél pedig kiszélesedett, ami a tömeg egyenetlen eloszlását eredményezi.
Másodszor, a Föld felszíne nagyon egyenetlen. Vannak magas hegyeink, mély óceáni árkok és más tájformák, amelyeknek különböző tömegük van. Harmadszor pedig az anyagok a bolygón belül is egyenlőtlenül oszlanak el. Mindezek a tényezők hatására a Földön a gravitáció helyenként változik.
Ez azt jelenti, hogy bolygónk különböző helyein más és más a súlyod.
Mondjuk ha te vannak a Srí Lanka-i Colombóban a súlya valamivel kisebb lesz, mintha a nepáli Katmanduban lennél. Az Indiai-óceán az egyik legalacsonyabb relatív gravitációjú régió a világon, míg a nehéz Himalája éppen ellenkezőleg, növeli azt.
Egy másik példa: sokáig tudósok nem értettemiért gyengébb a kanadai Hudson-öböl körüli régióban a gravitáció, mint amilyennek elméletileg lennie kellene. Kiderült, hogy évszázados gleccserek olvadnak ott, tömegük csökken, és ennek következtében a vonzási ereje is csökken.
Ezért, ha nem elégedett a mérleg számával, csak változtassa meg a lakóhelyét, és azonnal fogyjon le egy-két kilogrammot. Igaz, a tömeg ugyanaz marad, de a súly csökken. Fizika.
4. A gravitáció elhajlítja a fényt
Könnyen belátható, hogy a gravitáció hogyan hat a fizikai tárgyakra. Ennek köszönhetően szilárdan állunk a Földön, és nem repülünk el az űrbe, az almák felülről lefelé hullanak, a Nap köröket vág a galaxis magja körül, és így tovább.
De ez az erő nem csak az anyagra hat, hanem a fényre is. Ezért fekete lyukak úgy hívják: olyan erős a gravitációjuk, hogy az általuk vonzott összes fény nem tudja elhagyni a gravitációs mezőt.
De néha a fotonok nem esnek egy hatalmas objektumra, hanem egyszerűen elrepülnek, csak kissé megváltoztatva a pályát.
Ez a jelenség ismert mint a gravitációs lencsék. Ez azért történik, mert a gravitáció elvetemíti a teret és az időt olyan hatalmas objektumok körül, mint a csillagok és a galaxisok. Ennek eredményeként a hatalmas objektumok mellett elhaladó fény ívelt utat követ, nem egyenes vonalat.
A gravitációs lencse volt az első megjósolta Albert Einstein általános relativitáselméletében. Azt javasolta, hogy egy távoli objektum fénye elhajlik, amikor elhalad egy közeli hatalmas csillag mellett. Elméletét 1919-ben egy napfogyatkozás során kísérletileg igazolták.
A gravitációs lencsék olyan látványos hatásokat hozhatnak létre, mint az "Einstein-gyűrűk" vagy a "kereszt". Einstein" - amikor egy távoli galaxis fénye egy közelebbi galaxis köré hajlik, gyűrűket, patkókat és más fényeket hozva létre figurák.
Ez a jelenség is használt csillagászok a sötét anyag tanulmányozására. Mivel nem bocsát ki fényt, közvetlenül nem figyelhető meg. De jelenlétét gravitációs lencsehatásokon keresztül észlelhetjük.
5. A súlytalanság nem a gravitáció hiánya
Ha megkérdezi az első embert, akivel találkozik, miért lebegnek az űrhajósok a levegőben az ISS-en, nagy valószínűséggel azt fogja válaszolni, hogy az űrben nincs gravitáció. Ez persze nem így van, különben hogyan Nap pályájukon tudják tartani a bolygókat?
Ezért van ez a kijelentés rossz. Képzelje el, hogy egy repülőgépben tartózkodik, és az hirtelen merülni kezd. Ha ebben a pillanatban dob egy labdát, az természetesen leesik. De mivel a gép is lefelé repül, úgy fog tűnni, hogy a játék a levegőben lebeg. Ez a súlytalanság állapota. Az űrhajósok egyébként, mielőtt az űrbe repülnének, alkalmazkodnak hozzá a búvárrepülőgépeken.
Az ilyen képzési táblákat a NASA alkalmazottai ironikusan Vomit Cometnek nevezik: „hányó üstökös”. Találd ki miért.
Ugyanez történik a keringő űrhajósokkal is. Űrhajó vagy az állomás a gravitáció hatására folyamatosan a Föld felé törekszik. De mivel elég gyorsan haladnak előre, soha nem esnek, hanem minden forradalom alkalmával körberepülnek a bolygón. Ez a vonzalom hiányának illúzióját kelti, bár helyesebb ezt az állapotot „mikrogravitációnak” nevezni.
Valójában minden teret áthat a gravitáció, és nincs olyan hely a térben, ahol ne lenne. Tudósok hinnihogy bár terjedési sebességét a fénysebesség korlátozza, és erőssége a forrástól való távolság növekedésével gyorsan csökken, maga a hatástartomány végtelen.
Ez azt jelenti, hogy most eléggé hatnak rád valamilyen fekete lyuk gravitációs hullámai, amelyek több tízezer év alatt érik el a Földet. Csak hát az erejük nagyon kicsi bolygónk gravitációjához képest. És ez jó, tudod.
Olvassa el is🧐
- Boris Stern asztrofizikus: 3 legcsodálatosabb tudás az Univerzumról, amit a 21. században kaptunk
- Vladimir Surdin csillagász: 6 űrcsoda, amelyek ámulatba ejtik a képzeletet
- „Még mindig a homokozóban játszunk”: interjú Alexander Perkhnyak asztrofizikussal