5 faktů o gravitaci – jedné z nejzáhadnějších sil ve vesmíru

1. Zemská gravitace je slabší než magnet na lednici

Na světě existují čtyři takzvané základní síly: silná jaderná síla, která zajišťuje stabilitu atomová jádra, slabá jaderná, zodpovědná za radioaktivní rozpad, elektromagnetickou sílu a naši milovanou gravitace. Právě to druhé chrání Zemi, ostatní planety a hvězdy, sluneční soustavy a galaxie před rozpadem.

No, gravitace je nejslabší základní síla ze všech. A vědci nechápou proč.

Možná si řeknete: ale gravitace je to, co pohání hvězdy, galaxie a další obrovské objekty, jak může být slabá? No, dej magnet na lednici. Nyní si odpovězte na otázku, proč ho ta malinká lednička přitahuje silnějšínež celá planeta.

A slabé a silné atomové síly jsou ještě mocnější než elektromagnetické. Přinejmenším můžete magnet z lednice vyjmout bez cizí pomoci, ale lidé se ještě nenaučili štěpit atomy holýma rukama. Pro srovnání: elektrická síla mezi elektronem a protonem uvnitř atomu je asi jedna kvintilion (to je jedna následovaná 30 nulami) krát

silnějšínež gravitační přitažlivost mezi nimi.

A to je jedna z hlavních záhad fyziky. Vědci mají předpokladže vesmír může mít další dimenze skryté našemu vnímání. A gravitace se šíří všemi z nich, zatímco elektromagnetické síly a silné a slabé jaderné síly jsou omezeny na náš čtyřrozměrný časoprostor.

Možná i naše gravitace ovlivňuje objektům v jiných vesmírech, pokud existují. A naše předměty jsou zase ovlivněny svou přitažlivostí. To by mohlo vysvětlovat, proč naše Vesmír expanduje rychleji, než se očekávalo. Alespoň takovou teorii navrhují fyzici, kteří nemají rádi teorii temné hmoty a energie.

Ale navzdory všem předpokladům v současné době neexistují žádné experimentální důkazy, které by to potvrdily nebo vyvrátily.

2. Gravitace vytváří vlny

Animace: Dana Berry / NASA

Představte si, že časoprostor je napnutá látka. No, nebo hladina rybníka, chcete-li. Jak se masivní objekty pohybují jako černé díry nebo neutronové hvězdy se spojují, vytvářejí v časoprostoru deformace, jako záhyby látky. Nebo jako vlny, rozbíhající se od místa, kam spadl kámen do jezírka. Takto vypadají gravitační vlny.

Přirovnání je samozřejmě trochu natahovací, protože látka i povrch jezírka jsou rovné a Vesmír trojrozměrné, ale na lepší příklady vědci zatím nepřišli.

Gravitační vlny se liší od zvuku nebo světla, takže je neslyšíme ani nevidíme. S pomocí speciálních přístrojů zvaných laserové interferometry to však vědci dokážou nalézt. To vám umožní zkoumat vzdálené masivní objekty a studovat kosmické jevy vyskytující se v nejodlehlejších koutech vesmíru.

Existenci gravitačních vln předpověděl Albert Einstein před sto lety.

Ale teprve nedávno lidstvo vyvinulo a aplikovalo nástroje k jejich detekci. Jednou z nich je laserově-interferometrická observatoř LIGO. Poprvé to bylo v roce 2015 pevný gravitační vlny ze sloučení dvou černých děr ve vzdálenosti asi 1,3 miliardy světelných let od Země.

Ony složit přes všechny překážky, včetně prázdna, a nepodléhají pohlcování nebo odrazu. Také se šíří vesmírem rychlostí světla.

3. Gravitace na Zemi není jednotná

Animace: ESA

Tuto animaci jste již pravděpodobně viděli. Na webu koluje mýtus, prý takhle vzhled naší planetě bez oceánů. Ale ve skutečnosti se nejedná o model Země samotné, ale o její gravitační pole.

Vidíte přitažlivost silnější kde je velká hmota. A gravitační pole na Zemi není rovnoměrné z několika důvodů. Za prvé, naše planeta není dokonalý míč. Na pólech je mírně zploštělý a na rovníku rozšířen, což má za následek nerovnoměrné rozložení hmoty.

Za druhé, povrch Země je velmi nerovný. Máme vysoké hory, hluboké oceánské příkopy a další krajinné formy, které mají různé hmotnosti. A za třetí, materiály na planetě jsou také nerovnoměrně rozmístěny. Všechny tyto faktory způsobují, že se gravitace na Zemi liší místo od místa.

To znamená, že na různých místech naší planety budete vážit různě.

Řekněme, že pokud vy jsou v Colombu na Srí Lance bude vaše váha o něco nižší, než kdybyste byli v Káthmándú v Nepálu. Indický oceán je jednou z oblastí s nejnižší relativní gravitací na světě, těžké Himaláje ji naopak zvyšují.

Jiný příklad: po dlouhou dobu vědci nerozumělproč je v oblasti kolem Hudsonova zálivu v Kanadě gravitace slabší, než by teoreticky měla být. Ukázalo se, že staleté ledovce tam tají, jejich hmota se zmenšuje a tím pádem i síla přitažlivosti.

Proto, pokud nejste spokojeni s číslem na váze, stačí změnit místo bydliště, a okamžitě shodit kilogram nebo dva. Pravda, hmotnost zůstane stejná, ale hmotnost se sníží. Fyzika.

4. Gravitace ohýbá světlo

Je snadné vidět, jak gravitace ovlivňuje fyzické objekty. Díky ní stojíme pevně na Zemi a neodlétáme do vesmíru, jablka padají shora dolů, Slunce řeže kruhy kolem jádra galaxie a tak dále.

Ale tato síla ovlivňuje nejen hmotu, ale i světlo. To je proč černé díry tzv.: mají gravitaci tak silnou, že veškeré světlo, které přitahují, nemůže gravitační pole opustit.

Ale někdy fotony nedopadnou na masivní objekt, ale jednoduše proletí kolem, jen mírně změní trajektorii.

Tento fenomén známý jako gravitační čočka. Stává se to proto, že gravitace deformuje prostor a čas kolem hmotných objektů, jako jsou hvězdy a galaxie. Výsledkem je, že světlo procházející těmito masivními objekty sleduje zakřivenou dráhu, nikoli přímou linii.

Gravitační čočka byla první předpověděl Albert Einstein ve své obecné teorii relativity. Navrhl, že světlo ze vzdáleného objektu by se ohýbalo, když míjelo hmotnou hvězdu blízko nás. Jeho teorie byla experimentálně potvrzena během zatmění Slunce v roce 1919.

Gravitační čočky mohou produkovat velkolepé efekty, jako jsou „Einsteinovy ​​prsteny“ nebo „kříž“. Einstein" - když se světlo ze vzdálené galaxie ohýbá kolem bližší galaxie a vytváří prstence, podkovy a další světlo postavy.

Tento jev je také použitý astronomové studovat temnou hmotu. Protože nevyzařuje světlo, nelze jej přímo pozorovat. Ale můžeme detekovat jeho přítomnost pomocí gravitačních čoček.

5. Stav beztíže není nepřítomnost gravitace

Když se prvního člověka, kterého potkáte, zeptáte, proč se kosmonauti vznášejí na ISS ve vzduchu, s největší pravděpodobností odpoví, že ve vesmíru není gravitace. Tak to samozřejmě není, jak jinak slunce mohl udržet planety na jejich oběžné dráze?

Proto toto prohlášení špatně. Představte si, že jste v letadle a to se najednou začne potápět. Pokud v tuto chvíli hodíte míč, samozřejmě spadne. Ale protože letadlo letí také dolů, bude se vám zdát, že se hračka vznáší ve vzduchu. Toto je stav beztíže. Mimochodem, před letem do vesmíru se mu astronauti přizpůsobují v potápěčských letadlech.

Tabule pro takový výcvik zaměstnanci NASA ironicky nazývají Vomit Comet – „zvracející kometa“. Hádej proč.

Totéž se děje astronautům na oběžné dráze. Kosmická loď nebo se stanice neustále snaží k Zemi vlivem gravitace. Ale protože se pohybují vpřed dostatečně rychle, nikdy nespadnou, ale létají kolem planety při každé revoluci. To vytváří iluzi nedostatku přitažlivosti, i když správnější je nazývat tento stav „mikrogravitací“.

Ve skutečnosti je veškerý prostor prostoupen gravitací a ve vesmíru není místo, kde by nebylo. Vědci věřitže ačkoliv je jeho rychlost šíření omezena rychlostí světla a jeho síla se vzdáleností od zdroje rychle klesá, samotný rozsah působení je nekonečný.

To znamená, že vás nyní docela ovlivňují gravitační vlny z jakési černé díry, kterým trvá desítky tisíc let, než dosáhnou Země. Jen je jejich síla ve srovnání s gravitací naší planety velmi malá. A to je dobře, víš.