5 fatos sobre a gravidade - uma das forças mais misteriosas do universo

1. A gravidade da Terra é mais fraca que o imã da geladeira

Existem quatro chamadas forças fundamentais no mundo: uma força nuclear forte que garante a estabilidade núcleos atômicos, nucleares fracos, responsáveis ​​pelo decaimento radioativo, força eletromagnética e nossa amada gravidade. É o último que mantém a Terra, outros planetas e estrelas, sistemas solares e galáxias da decadência.

Bem, a gravidade é a força fundamental mais fraca de todas. E os cientistas não entendem o porquê.

Você pode dizer: mas a gravidade é o que move estrelas, galáxias e outros objetos enormes, como pode ser fraca? Bem, coloque um imã na geladeira. Agora responda à pergunta por que a pequena geladeira o atrai mais fortedo que todo o planeta.

E forças atômicas fracas e fortes são ainda mais poderosas que as eletromagnéticas. Pelo menos você pode remover o ímã da geladeira sem ajuda externa, mas as pessoas ainda não aprenderam a dividir átomos com as próprias mãos. Para comparação: a força elétrica entre um elétron e um próton dentro de um átomo é cerca de um quintilhão (que é um seguido por 30 zeros) vezes

mais fortedo que a atração gravitacional entre eles.

E este é um dos principais mistérios da física. Os cientistas têm suposiçãoque o universo pode ter dimensões adicionais escondidas de nossa percepção. E a gravidade se propaga por todos eles, enquanto as forças eletromagnéticas e as forças nucleares fortes e fracas estão limitadas ao nosso espaço-tempo quadridimensional.

Talvez até nossa gravidade afeta a objetos em outros universos, se existirem. E nossos objetos, por sua vez, são afetados por sua atração. Isso pode explicar por que nossa Universo expande mais rápido do que o esperado. Pelo menos, tal teoria é proposta por físicos que não gostam da teoria da matéria e energia escuras.

Mas, apesar de todas as suposições, atualmente não há evidências experimentais para confirmar ou refutar isso.

2. A gravidade cria ondas

Animação: Dana Berry / NASA

Imagine que o espaço-tempo é um tecido esticado. Bem, ou a superfície da lagoa, se preferir. À medida que objetos massivos se movem como buracos negros ou estrelas de nêutrons se fundem, eles criam deformações no espaço-tempo, como dobras no tecido. Ou como ondas, divergindo do local onde a pedra caiu na lagoa. É assim que as ondas gravitacionais se parecem.

A analogia é, claro, um pouco exagerada, porque tanto o tecido quanto a superfície do lago são planos, e Universo tridimensional, mas os cientistas ainda não apresentaram exemplos melhores.

As ondas gravitacionais são diferentes do som ou da luz, portanto não podemos ouvi-las ou vê-las. No entanto, com a ajuda de instrumentos especiais chamados interferômetros a laser, os cientistas podem encontrar. Isso permite explorar objetos massivos distantes e estudar fenômenos cósmicos que ocorrem nos cantos mais remotos do universo.

A existência de ondas gravitacionais foi prevista por Albert Einstein há cem anos.

Mas só recentemente a humanidade desenvolveu e aplicou ferramentas para detectá-los. Um deles é o observatório laser-interferométrico LIGO. Foi a primeira vez em 2015 fixo ondas gravitacionais da fusão de dois buracos negros a uma distância de cerca de 1,3 bilhão de anos-luz de Terra.

Eles passar através de todos os obstáculos, incluindo o vazio, e não estão sujeitos a absorção ou reflexão. Eles também se propagam por todo o universo na velocidade da luz.

3. A gravidade na Terra não é uniforme

Animação: ESA

Você provavelmente já viu essa animação antes. Um mito está circulando na web, supostamente é assim visual nosso planeta sem oceanos. Mas, na verdade, este não é um modelo da própria Terra, mas de seu campo gravitacional.

você vê atração mais forte onde há uma grande massa. E o campo gravitacional na Terra não é uniforme por vários motivos. Primeiro, nosso planeta não é uma bola perfeita. É ligeiramente achatado nos pólos e alargado no equador, resultando em uma distribuição desigual de massa.

Em segundo lugar, a superfície da Terra é muito irregular. Temos montanhas altas, fossas oceânicas profundas e outras formas de paisagem que têm massas diferentes. E em terceiro lugar, dentro do planeta, os materiais também são distribuídos de forma desigual. Todos esses fatores fazem com que a gravidade na Terra varie de um lugar para outro.

Isso significa que em diferentes lugares do nosso planeta você terá um peso diferente.

Digamos que se você são em Colombo, no Sri Lanka, seu peso será um pouco menor do que se você estivesse em Kathmandu, no Nepal. O Oceano Índico é uma das regiões com a menor gravidade relativa do mundo, enquanto o pesado Himalaia, ao contrário, a aumenta.

Outro exemplo: por muito tempo os cientistas não entendipor que na região ao redor da Baía de Hudson, no Canadá, a gravidade é mais fraca do que deveria ser em teoria. Descobriu-se que as geleiras centenárias estão derretendo ali, sua massa está diminuindo e, consequentemente, a força de atração está diminuindo.

Portanto, se você não estiver satisfeito com o número na balança, basta mudar de local de residência e perder imediatamente um ou dois quilos. É verdade que a massa permanecerá a mesma, mas o peso diminuirá. Física.

4. A gravidade dobra a luz

É fácil ver como a gravidade afeta os objetos físicos. Graças a ele, permanecemos firmes na Terra e não voamos para o espaço, as maçãs caem de cima para baixo, o Sol corta círculos ao redor do núcleo da galáxia e assim por diante.

Mas essa força afeta não apenas a matéria, mas também a luz. Por isso buracos negros assim chamados: eles têm uma gravidade tão poderosa que toda a luz que eles atraem não pode sair do campo gravitacional.

Mas às vezes os fótons não caem sobre um objeto maciço, mas simplesmente voam, mudando apenas ligeiramente a trajetória.

Este fenômeno conhecido como lentes gravitacionais. Isso acontece porque a gravidade distorce o espaço e o tempo em torno de objetos massivos como estrelas e galáxias. E, como resultado, a luz que passa por esses objetos maciços segue um caminho curvo, não uma linha reta.

A lente gravitacional foi a primeira previsto Albert Einstein em sua teoria geral da relatividade. Ele sugeriu que a luz de um objeto distante se curvaria ao passar por uma estrela massiva perto de nós. Sua teoria foi confirmada experimentalmente durante um eclipse solar em 1919.

Lente gravitacional pode produzir efeitos espetaculares como "anéis de Einstein" ou "cross Einstein" - quando a luz de uma galáxia distante se curva em torno de uma mais próxima, criando anéis, ferraduras e outras luzes figuras.

Este fenômeno também é usado astrônomos para estudar a matéria escura. Como não emite luz, não pode ser observado diretamente. Mas podemos detectar sua presença através de efeitos de lentes gravitacionais.

5. A imponderabilidade não é a ausência de gravidade

Se você perguntar à primeira pessoa que encontrar por que os astronautas flutuam no ar na ISS, ela provavelmente responderá que não há gravidade no espaço. Isso, é claro, não é assim, caso contrário, como Sol poderia manter os planetas em suas órbitas?

É por isso que esta declaração errado. Imagine que você está em um avião e de repente ele começa a mergulhar. Se você jogar uma bola neste momento, é claro que ela cairá. Mas como o avião também está voando, parecerá que o brinquedo está flutuando no ar. Este é o estado de ausência de peso. A propósito, antes de voar para o espaço, os astronautas se adaptam a ele em aviões de mergulho.

As placas para esse treinamento são ironicamente chamadas pelos funcionários da NASA Vomit Comet - “cometa de vômito”. Adivinhe por quê.

A mesma coisa acontece com os astronautas em órbita. Nave espacial ou a estação está constantemente se esforçando em direção à Terra devido à gravidade. Mas como eles avançam rápido o suficiente, eles nunca caem, mas voam ao redor do planeta a cada revolução. Isso cria a ilusão de falta de atração, embora seja mais correto chamar esse estado de “microgravidade”.

Na verdade, todo o espaço é permeado pela gravidade e não há lugar no espaço onde ela não esteja. cientistas acreditarque, embora sua velocidade de propagação seja limitada pela velocidade da luz e sua força diminua rapidamente com a distância da fonte, o alcance da ação em si é infinito.

Ou seja, você agora é bastante afetado por ondas gravitacionais de algum tipo de buraco negro, que levam dezenas de milhares de anos para chegar à Terra. É que a força deles é muito pequena em comparação com a gravidade do nosso planeta. E isso é bom, sabe.