5 γεγονότα για τη βαρύτητα - μια από τις πιο μυστηριώδεις δυνάμεις στο σύμπαν
μικροαντικείμενα / / July 14, 2023
Πώς αλλάζει το βάρος σας σε διάφορες χώρες, τι είδους κύματα διαδίδονται οι μαύρες τρύπες και τι είναι η έλλειψη βαρύτητας.
1. Η βαρύτητα της γης είναι πιο αδύναμη από τον μαγνήτη του ψυγείου σας
Υπάρχουν τέσσερις λεγόμενες θεμελιώδεις δυνάμεις στον κόσμο: μια ισχυρή πυρηνική δύναμη που διασφαλίζει τη σταθερότητα ατομικοί πυρήνες, αδύναμοι πυρηνικοί, υπεύθυνοι για ραδιενεργό διάσπαση, ηλεκτρομαγνητική δύναμη και την αγαπημένη μας βαρύτητα. Είναι το τελευταίο που προστατεύει τη Γη, άλλους πλανήτες και αστέρια, τα ηλιακά συστήματα και τους γαλαξίες από τη φθορά.
Λοιπόν, η βαρύτητα είναι η πιο αδύναμη θεμελιώδης δύναμη από όλες. Και οι επιστήμονες δεν καταλαβαίνουν γιατί.
Μπορεί να πείτε: αλλά η βαρύτητα είναι αυτή που οδηγεί τα αστέρια, τους γαλαξίες και άλλα τεράστια αντικείμενα, πώς μπορεί να είναι αδύναμη; Λοιπόν, βάλτε ένα μαγνήτη στο ψυγείο. Τώρα απαντήστε στην ερώτηση γιατί τον ελκύει το μικροσκοπικό ψυγείο ισχυρότερηαπό ολόκληρο τον πλανήτη.
Και οι αδύναμες και ισχυρές ατομικές δυνάμεις είναι ακόμη πιο ισχυρές από τις ηλεκτρομαγνητικές. Τουλάχιστον μπορείτε να αφαιρέσετε τον μαγνήτη από το ψυγείο χωρίς εξωτερική βοήθεια, αλλά οι άνθρωποι δεν έχουν μάθει ακόμη πώς να χωρίζουν τα άτομα με γυμνά χέρια. Για σύγκριση: η ηλεκτρική δύναμη ανάμεσα σε ένα ηλεκτρόνιο και ένα πρωτόνιο μέσα σε ένα άτομο είναι περίπου ένα πεντα εκατομμύριο (αυτό είναι ένα ακολουθούμενο από 30 μηδενικά) φορές
ισχυρότερηπαρά η βαρυτική έλξη μεταξύ τους.Και αυτό είναι ένα από τα κύρια μυστήρια της φυσικής. Οι επιστήμονες έχουν υπόθεσηότι το σύμπαν μπορεί να έχει πρόσθετες διαστάσεις κρυμμένες από την αντίληψή μας. Και η βαρύτητα διαδίδεται σε όλα αυτά, ενώ οι ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις και οι ισχυρές και αδύναμες πυρηνικές δυνάμεις περιορίζονται στον τετραδιάστατο χωροχρόνο μας.
Ίσως ακόμη και η βαρύτητα μας επηρεάζει σε αντικείμενα σε άλλα σύμπαντα, αν υπάρχουν. Και τα αντικείμενά μας, με τη σειρά τους, επηρεάζονται από την έλξη τους. Αυτό μπορεί να εξηγήσει γιατί μας Σύμπαν επεκτείνεται ταχύτερα από το αναμενόμενο. Τουλάχιστον, μια τέτοια θεωρία προτείνεται από φυσικούς που δεν τους αρέσει η θεωρία της σκοτεινής ύλης και ενέργειας.
Όμως, παρά όλες τις υποθέσεις, δεν υπάρχουν επί του παρόντος πειραματικά στοιχεία που να επιβεβαιώνουν ή να διαψεύδουν κάτι τέτοιο.
2. Η βαρύτητα δημιουργεί κύματα
Κινούμενα σχέδια: Dana Berry / NASA
Φανταστείτε ότι ο χωροχρόνος είναι ένα τεντωμένο ύφασμα. Λοιπόν, ή την επιφάνεια της λίμνης, αν προτιμάτε. Καθώς τα ογκώδη αντικείμενα κινούνται όπως οι μαύρες τρύπες ή τα αστέρια νετρονίων συγχωνεύονται, δημιουργούν στημόνι στο χωροχρόνο, σαν πτυχές στο ύφασμα. Ή σαν κύματα, που αποκλίνουν από το μέρος όπου η πέτρα έπεσε στη λιμνούλα. Έτσι μοιάζουν τα βαρυτικά κύματα.
Η αναλογία είναι, φυσικά, λίγο τεντωμένη, γιατί τόσο το ύφασμα όσο και η επιφάνεια της λίμνης είναι επίπεδα, και Σύμπαν τρισδιάστατο, αλλά οι επιστήμονες δεν έχουν ακόμη βρει καλύτερα παραδείγματα.
Τα βαρυτικά κύματα διαφέρουν από τον ήχο ή το φως, επομένως δεν μπορούμε να τα ακούσουμε ή να τα δούμε. Ωστόσο, με τη βοήθεια ειδικών οργάνων που ονομάζονται συμβολόμετρα λέιζερ, οι επιστήμονες μπορούν εύρημα. Αυτό σας επιτρέπει να εξερευνήσετε μακρινά ογκώδη αντικείμενα και να μελετήσετε κοσμικά φαινόμενα που συμβαίνουν στις πιο απομακρυσμένες γωνιές του σύμπαντος.
Η ύπαρξη βαρυτικών κυμάτων είχε προβλεφθεί από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν πριν από εκατό χρόνια.
Αλλά μόλις πρόσφατα η ανθρωπότητα ανέπτυξε και εφάρμοσε εργαλεία για την ανίχνευση τους. Ένα από αυτά είναι το παρατηρητήριο συμβολομετρίας λέιζερ LIGO. Ήταν η πρώτη της φορά το 2015 σταθερός βαρυτικά κύματα από τη συγχώνευση δύο μαύρων τρυπών σε απόσταση περίπου 1,3 δισεκατομμυρίων ετών φωτός από Γη.
Αυτοί πέρασμα περνούν από όλα τα εμπόδια, συμπεριλαμβανομένου του κενού, και δεν υπόκεινται σε απορρόφηση ή αντανάκλαση. Διαδίδονται επίσης σε όλο το σύμπαν με την ταχύτητα του φωτός.
3. Η βαρύτητα στη Γη δεν είναι ομοιόμορφη
Κινούμενα σχέδια: ESA
Πιθανώς να έχετε ξαναδεί αυτό το animation. Ένας μύθος κυκλοφορεί στο διαδίκτυο, υποτίθεται ότι έτσι φαίνεται ο πλανήτης μας χωρίς ωκεανούς. Αλλά στην πραγματικότητα, αυτό δεν είναι ένα μοντέλο της ίδιας της Γης, αλλά του βαρυτικού της πεδίου.
Βλέπεις έλξη ισχυρότερη όπου υπάρχει μεγάλη μάζα. Και το βαρυτικό πεδίο στη Γη δεν είναι ομοιόμορφο για διάφορους λόγους. Πρώτον, το δικό μας πλανήτης δεν είναι τέλεια μπάλα. Είναι ελαφρώς πεπλατυσμένο στους πόλους και διευρύνεται στον ισημερινό, με αποτέλεσμα την άνιση κατανομή της μάζας.
Δεύτερον, η επιφάνεια της Γης είναι πολύ ανώμαλη. Έχουμε ψηλά βουνά, βαθιά ωκεάνια ορύγματα και άλλες μορφές τοπίων που έχουν διαφορετικές μάζες. Και τρίτον, μέσα στον πλανήτη τα υλικά είναι επίσης άνισα κατανεμημένα. Όλοι αυτοί οι παράγοντες προκαλούν τη βαρύτητα στη Γη να ποικίλλει από μέρος σε μέρος.
Αυτό σημαίνει ότι σε διαφορετικά μέρη του πλανήτη μας θα ζυγίζετε διαφορετικά.
Ας πούμε αν εσύ είναι στο Κολόμπο της Σρι Λάνκα, το βάρος σας θα είναι ελαφρώς μικρότερο από ό, τι αν ήσασταν στο Κατμαντού στο Νεπάλ. Ο Ινδικός Ωκεανός είναι μια από τις περιοχές με τη χαμηλότερη σχετική βαρύτητα στον κόσμο, ενώ τα βαριά Ιμαλάια, αντίθετα, την αυξάνουν.
Άλλο παράδειγμα: για πολύ καιρό επιστήμονες δεν κατάλαβαγιατί στην περιοχή γύρω από τον κόλπο Hudson στον Καναδά η βαρύτητα είναι πιο αδύναμη από όσο θα έπρεπε θεωρητικά. Αποδείχθηκε ότι εκεί λιώνουν παγετώνες αιώνων, η μάζα τους μειώνεται και, κατά συνέπεια, η δύναμη έλξης μειώνεται.
Επομένως, εάν δεν είστε ικανοποιημένοι με τον αριθμό στη ζυγαριά, απλώς αλλάξτε τον τόπο διαμονής σας και χάσετε αμέσως ένα ή δύο κιλά. Είναι αλήθεια ότι η μάζα θα παραμείνει ίδια, αλλά το βάρος θα μειωθεί. Η φυσικη.
4. Η βαρύτητα κάμπτει το φως
Είναι εύκολο να δούμε πώς η βαρύτητα επηρεάζει τα φυσικά αντικείμενα. Χάρη σε αυτό, στεκόμαστε σταθερά στη Γη και δεν πετάμε μακριά στο διάστημα, τα μήλα πέφτουν από πάνω προς τα κάτω, ο Ήλιος κόβει κύκλους γύρω από τον πυρήνα του γαλαξία και ούτω καθεξής.
Αλλά αυτή η δύναμη δεν επηρεάζει μόνο την ύλη, αλλά και το φως. Γι' αυτό μαύρες τρύπες λεγόμενα: έχουν βαρύτητα τόσο ισχυρή που όλο το φως που προσελκύουν δεν μπορεί να φύγει από το βαρυτικό πεδίο.
Αλλά μερικές φορές τα φωτόνια δεν πέφτουν σε ένα τεράστιο αντικείμενο, αλλά απλώς πετούν, αλλάζοντας ελαφρά μόνο την τροχιά.
Αυτό το φαινόμενο γνωστός όπως ο βαρυτικός φακός. Συμβαίνει επειδή η βαρύτητα παραμορφώνει το χώρο και τον χρόνο γύρω από τεράστια αντικείμενα όπως αστέρια και γαλαξίες. Και ως αποτέλεσμα, το φως που περνά από αυτά τα ογκώδη αντικείμενα ακολουθεί μια καμπύλη διαδρομή, όχι μια ευθεία γραμμή.
Ο βαρυτικός φακός ήταν πρώτος προβλεπόταν Ο Άλμπερτ Αϊνστάιν στη γενική θεωρία της σχετικότητας. Πρότεινε ότι το φως από ένα μακρινό αντικείμενο θα λυγίσει καθώς περνούσε από ένα τεράστιο αστέρι κοντά μας. Η θεωρία του επιβεβαιώθηκε πειραματικά κατά τη διάρκεια μιας ηλιακής έκλειψης το 1919.
Ο βαρυτικός φακός μπορεί να παράγει θεαματικά εφέ όπως "δαχτυλίδια Αϊνστάιν" ή "σταυρός Αϊνστάιν" - όταν το φως από έναν μακρινό γαλαξία κάμπτεται γύρω από έναν πιο κοντινό γαλαξία, δημιουργώντας δαχτυλίδια, πέταλα και άλλο φως φιγούρες.
Αυτό το φαινόμενο είναι επίσης μεταχειρισμένος αστρονόμοι να μελετήσουν τη σκοτεινή ύλη. Δεδομένου ότι δεν εκπέμπει φως, δεν μπορεί να παρατηρηθεί άμεσα. Μπορούμε όμως να ανιχνεύσουμε την παρουσία του μέσω των εφέ βαρυτικού φακού.
5. Η έλλειψη βαρύτητας δεν είναι η απουσία βαρύτητας
Αν ρωτήσετε τον πρώτο άνθρωπο που συναντάτε γιατί οι αστροναύτες επιπλέουν στον αέρα στον ISS, πιθανότατα θα απαντήσει ότι δεν υπάρχει βαρύτητα στο διάστημα. Αυτό, φυσικά, δεν είναι έτσι, αλλιώς πώς θα ήταν Ήλιος θα μπορούσαν να κρατήσουν τους πλανήτες στις τροχιές τους;
Γι' αυτό αυτή η δήλωση λανθασμένος. Φανταστείτε ότι βρίσκεστε σε ένα αεροπλάνο και ξαφνικά αρχίζει να βουτάει. Αν πετάξεις μια μπάλα αυτή τη στιγμή, φυσικά θα πέσει. Επειδή όμως και το αεροπλάνο πετάει κάτω, θα σας φανεί ότι το παιχνίδι επιπλέει στον αέρα. Αυτή είναι η κατάσταση της έλλειψης βαρύτητας. Παρεμπιπτόντως, πριν πετάξουν στο διάστημα, οι αστροναύτες προσαρμόζονται σε αυτό σε καταδυτικά αεροπλάνα.
Οι πίνακες για μια τέτοια εκπαίδευση ονομάζονται ειρωνικά από τους υπαλλήλους της NASA Vomit Comet - «κομήτης εμετού». Μάντεψε γιατί.
Το ίδιο συμβαίνει και με τους αστροναύτες σε τροχιά. ΔΙΑΣΤΗΜΟΠΛΟΙΟ ή ο σταθμός προσπαθεί συνεχώς προς τη Γη λόγω της βαρύτητας. Αλλά επειδή προχωρούν αρκετά γρήγορα, δεν πέφτουν ποτέ, αλλά πετούν γύρω από τον πλανήτη σε κάθε επανάσταση. Αυτό δημιουργεί την ψευδαίσθηση της έλλειψης έλξης, αν και είναι πιο σωστό να ονομάζουμε αυτή την κατάσταση «μικροβαρύτητα».
Στην πραγματικότητα, όλος ο χώρος είναι διαποτισμένος από βαρύτητα, και δεν υπάρχει μέρος στο διάστημα όπου δεν θα ήταν. Επιστήμονες πιστεύωότι, αν και η ταχύτητα διάδοσής του περιορίζεται από την ταχύτητα του φωτός, και η δύναμή του μειώνεται γρήγορα με την απόσταση από την πηγή, το ίδιο το εύρος δράσης είναι άπειρο.
Δηλαδή, τώρα επηρεάζεστε αρκετά από βαρυτικά κύματα από κάποιο είδος μαύρης τρύπας, τα οποία χρειάζονται δεκάδες χιλιάδες χρόνια για να φτάσουν στη Γη. Απλώς η δύναμή τους είναι πολύ μικρή σε σύγκριση με τη βαρύτητα του πλανήτη μας. Και αυτό είναι καλό, ξέρεις.
Διαβάστε επίσης🧐
- Αστροφυσικός Boris Stern: 3 πιο εκπληκτικές γνώσεις για το Σύμπαν που λάβαμε τον 21ο αιώνα
- Αστρονόμος Vladimir Surdin: 6 διαστημικά θαύματα που καταπλήσσουν τη φαντασία
- «Παίζουμε ακόμα στο sandbox»: μια συνέντευξη με τον αστροφυσικό Alexander Perkhnyak