Gravitáció - csillagászati szemétdoboz
Denise. Feladva: Égi mechanika
Gravitáció
A gravitációt gravitációnak vagy a földhöz viszonyítva gravitációnak is nevezzük.
Nagyon furcsa erő. A mai napig nem teljesen világos, hogyan is működik. Azt tudjuk, hogy a testek vonzzák egymást. Hogy mennyire erős, az a tömegüktől és a köztük lévő távolságtól függ. Minél közelebb vannak, annál jobban vonzzák egymást.
Ha az egyik test sokkal nehezebb, mint a másik, akkor sokkal jobban húzza is. Ezt a hatást 1994-ben tapasztalhattuk meg, amikor a kis Csizmadia-Levy üstökös elhaladt a nagy Jupiter közelében, és annyira vonzotta, hogy belemerült a Jupiter légkörébe, és elégett.
A föld gravitációja mindent a föld közepe felé húz. Tehát nem számít, hogy Európában "fent vagyunk" vagy Ausztráliában "lenn vagyunk" a földön - senki sem esik le a földről. Mindegyiket a középpont felé húzzák és tartják. Nincs igazi fel és le.
Ahhoz, hogy valamit, például egy rakétát el lehessen érni a földtől, óriási tolóerőkre van szükség, amelyeknek felül kell kerekedniük a föld gravitációján. Ha a rakéta akár egyetlen motorja is meghibásodik az indítás során, az nem jut el az űrbe. Felrepül, de aztán széles ívben lezuhan.
A gravitáció miatt a tér is görbül a test körül. Ezt nagyon nehéz megérteni, és csak körülbelül 100 évvel ezelőtt fedezték fel. Albert Einstein ezt a hatást fejtette ki a relativitáselméletében. Hogy ezt el tudja képzelni, keressen magának egy ruhát, követ vagy márványt, és olyat, aki csatlakozhat. Most szorosan fogja meg a ruhát a négy sarkában, és tegye rá a tárgyat.
Mi történik a ruhával? Ahol a tárgy van, a ruha most horpadt. Így képzelheti el a mennyei test körüli teret. Napunk például a Naprendszer teljes tömegének 98% -át adja. Eléggé belehabarodott a szobába.
A fekete lyukak még szélsőségesebbek. Rendkívül masszív csillagokból kerültek elő, és úgy terelik a teret, hogy úgymond lyuk keletkezzen. Ha valami túl közel kerül a fekete lyukhoz, beesik és eltűnik. Anyaggal és még fénnyel is működik! Még a fénysugarak sem kerülhetik el a fekete lyukat. Ezért olyan fekete - nem bocsát ki fényt.
A tér görbülete
A negyedik dimenzió az idő. De csak egy irányba haladhatunk, nevezetesen előre a jövőbe.
A jobb oldali képen csak két méret látható, hossza és szélessége. A tér láthatatlan, és nincsenek vonalai sem, de ha belegondolunk, jobban el tudjuk képzelni, hogy a tömeg hogyan fog horpadni.
A jobb oldali képen semmi sem horpadt vagy hajlított, a teret semmilyen tömeg nem befolyásolja.
A következő képen látható, hogy a szoba mennyire horpadt. A test tömegével meggörbíti a körülötte lévő teret. Minél nehezebb egy test, annál nagyobb a tér görbülete. Ezt itt a nap példáján mutatjuk be.
A földnek is van ilyen hatása, csak nem olyan erősen, mint a nap, mert kevesebb a tömege. Így jobban el tudja képzelni, miért vonzza egy kisebb test a nagy testet: „gurul” a nehéz nap által létrehozott gödörbe.
Az egyetlen oka annak, hogy a bolygók nem gurulnak közvetlenül a napba és nem égnek fel ott, mert egy másik erő ellensúlyozza a gravitációt vagy a tér görbületét: centrifugális erő.
Minél közelebb van egy bolygó a naphoz, annál erősebben hat rá a gravitáció. Ennek megfelelően nagyobb sebességre van szükség a stabil pálya érdekében. Ezért a Merkúr, a Naphoz legközelebb eső bolygó az összes bolygó legnagyobb sebességével mozog a Nap körül. Hihetetlen átlagsebessége 172 000 km/h! Például több mint kétszer olyan gyors, mint 86 760 km/h sebességgel a Mars bolygó.
Hogy az összes bolygó milyen gyorsan halad, azt a bolygó táblázat mutatja. Ha a Merkúr lassabban haladna, akkor egy spirális úton egyre közelebb kerülne a naphoz, és valamikor elmerülne a légkörében, és kiégne.
Hogyan működik a gravitáció?
A nap megtartja az összes bolygót, aszteroidát, üstökösöt és bármi mást, ami a gravitációjával zümmög, és nem engedi őket elszállni.
A centrifugális erő viszont megakadályozza, hogy a bolygók a napba essenek. Úgy ellensúlyozza a gravitációt, hogy mindkét erő eltörli egymást, és a test a nap körüli pályán mozog.
Még a Plutón is, amely több mint 6 milliárd kilométerre van a Naptól, a Nap gravitációja hat. Tehát a Naprendszer testei meglehetősen stabil pályákon mozognak a Nap körül.
Nemcsak a nap, minden test vonzza. Tömegétől függ. Mivel a nap a legnagyobb test (a Naprendszer teljes tömegének körülbelül 98% -a van), gravitációja is a legnagyobb és a legbefolyásosabb.
Ez látható az üstökösök példáján: hosszúkás ellipsziseken körözik a napot. Pályájuk végigvezeti őket a Naprendszeren.
Időnként nagyon messzire mozognak a napra. Akkor az utazási sebesség is alacsonyabb. A naphoz közeledve egyre gyorsabbá válnak. Nagy lendülettel körözik a napot, majd egyre inkább lelassulnak tőle.
Az égitest sebessége a pályáján tehát attól függ, hogy milyen távolságra van a test körül, amely körül kering.
A nap körüli úton az üstökösök elhaladnak a náluk jóval nagyobb bolygók mellett is. Pályájukat a bolygó gravitációja befolyásolja. A bolygó távolságától függően csak minimálisan vagy nagyon komolyan, ahogy azt 1994-ben megfigyelhettük.
Ekkor a Cipész-Levy 9 üstökös túl közel került a Jupiter bolygóhoz, gravitációs hatása miatt széttépte és eldobta az irányt. Végül az üstökös töredékei a gázóriásnak csapódtak, az üstökös már nem létezik. A képen látható a G töredék elmerülése a Jupiter felhőkben.
A Föld is változtatja sebességét a Nap körüli úton.
Ha tél van az északi féltekén, a föld a nap közelében van, és kissé gyorsabban mozog pályáján.
Ezután minimális távolsága a naptól 147,1 millió kilométer, a sebesség pedig 109 044 km/h.
Nyáron viszont a föld eléri pályáján azt a pontot, amely a legnagyobb távolságra van a naptól. Most 152,1 millió kilométerre van a naptól, és 105 444 km/h sebességgel halad lassabban, mint télen.
Ugyanez történik a holddal is, amelyet főleg a föld gravitációja befolyásol.
Ez sem mindig azonos távolságú a pályáján.
Van egy pillanat a legközelebbi megközelítéshez (a föld - hold távolság ekkor 363 300 km) és egy pillanatnyi maximális távolság (405 500 km).
A hold keringési sebessége ennek megfelelően változik. A föld közelében 3873 km/h, a földtől pedig 3470 km/h tartományban mozog.
Nem számít, hol vagyunk a földön, nem esünk le róla. A gravitációs erő mindig a föld közepe felé hat. Ráadásul nincs „fel” vagy „lefelé”.
Gömb alakú felületen haladunk. Bárhová megyünk, a föld van a lábunk előtt és az ég felettünk.
Akár Európában, Afrikában, Ázsiában, Amerikában vagy Ausztráliában, a gravitáció mindenütt egyformán hat ránk. Nem esünk le a földről, és sehol sem állunk a fejükön (kivéve a sportot .).
Ha el akarjuk hagyni a földet, le kell győznünk a gravitációs vonzót, amely „összeköt” minket bolygónkkal. Ehhez a gravitációnál nagyobb ellenerőre van szükség. Ezért a rakéták mindig olyan nagy ordítással indulnak, és hatalmas tűzgörcsben, sok gőzzel.
Az űrrakétának a legerősebb motorjai vannak. Annak érdekében, hogy elegendő tolóerőt tudjon létrehozni, a rakéták alsó végén sok fúvóka van, amelyekből a motorok kipufogógázai nagy nyomáson áramlanak, és ellenkező irányba, felfelé tolják a rakétát.
Csak akkor érheti el végleg a gravitációt, ha a rakéta eléri a szükséges menekülési sebességet. Ha kissé túl lassú, elindul és felfelé emelkedik, de egy bizonyos ponton visszaesik a föld felé.
Gravitáció más égitesteken
A Holdon
A hold kisebb és könnyebb, mint a föld. Tehát vonzereje kisebb. A hold látogatói ezt érzik, mert egyre magasabbra tudnak ugrani. Ezt láthatta az amerikai űrhajósok mozdulataiban. Óriási a különbség a föld és a hold gravitációi között. Egyszerűen ossza el a skála által mutatott súlyt hatmal. Akkor tudod, milyen "nehéz" lennél a Holdon.
A Marson
A Mars gravitációja csak a föld gravitációjának harmada. Könnyebbek vagyunk a Marson, mint a Földön (osszuk el súlyunkat hárommal!), De nehezebbek, mint a Holdon. A Mars látogatói sétájukon érezhették a különbséget. Az ugrások könnyebbek, a tárgyakat tovább lehet dobni, mint a földön.
Gázbolygókon
Nem szállhatunk le gázbolygókra, mert szilárd felületük mélyen el van rejtve a légkör vastag rétegében. De ha leszállhatnánk, nem élveznénk. A nagy gázbolygók óriási vonzerővel bírnak, ami laposra nyom minket a földön, nem tudtunk felkelni. De mint mondtam, az ottani látogatások nem lehetségesek. Ezenkívül a gázburkolat légnyomása összetörne minket.
Az űrállomáson
Egy űrállomáson súlytalanság van, a gravitáció majdnem nulla. Ennek ellenére a föld gravitációs mezőjének hatáskörében van. Ha az űrállomás megáll, az űrhajósok érezhetik, hogy egy kis gravitáció a Föld felé vonzza őket. Mivel a föld is húzza az űrállomást, és összeomlik, a pályán tartják. Itt a centrifugális erő ellensúlyozza a gravitációs húzóerőt. Mivel mindkét erő kioltja egymást, súlytalanság van a fedélzeten.
Az "Emberek az űrben" oldalon megtudhatja, mit jelent a súlytalanság az emberi szervezet számára.
Az aszteroidákon
Sétálhat akár aszteroidákon is, amelyek ma már egészen kicsiek. Az ottani vonzerő azonban nagyon kevés. Nagyon magas ugrásokra lenne lehetőség. Csak arra kell vigyázni, hogy véletlenül ne lebegjen el, az aszteroida méretétől függően.
Ha ki akarja próbálni, hogy a mérleg mit mutatna más égitesteken, használhatja a gravitációs számológépet.