Гравитации нет космоса нет

В космосе нет гравитации

Первая ассоциация, возникающая при разговоре о космосе, — это, конечно же, невесомость. На ум сразу приходят космонавты, свободно летающие по кораблю и без малейшего усилия переме­щающие тяжелые предметы.

Неверное представление о причинах возникновения невесомости породило весьма распространенный миф о том, что в космосе вовсе отсутствует гравитация. Но несколько простых размышлений помогут понять, что гравитация есть везде — и на околоземной орбите, и где-то на пути от Земли к Марсу, и в бескрайнем межзвездном пространстве.

В 1687 году Исаак Ньютон впервые выводит закон всемирного тяготения, из которого становится понятно, как притягивают друг друга физические тела. Но главное, что интересовало уче­ных в этом законе, —возможность описания движения небесных тел, а именно: планет, Луны, комет, астероидов и т. д. Однако закон тяготения в том виде, в котором его открыл Ньютон, ока­зался несовершенен — дальнейшее развитие он получил в общей теории относительности (далее — ОТО) А. Эйнштейна.

Но в нашем случае интересно другое — на какое расстояние ни отдалялись бы тела, их взаимное притяжение никогда не станет равным нулю. Тяготение будет сколько угодно малым, таким, что его невозможно будет измерить, но оно все-таки не станет нулевым. Это одно из основных свойств гравитации. Несмотря на то, что гравитационное воздействие является самым слабым из всех, оно не уничтожается и распространяется на бесконечные расстояния.

Выходит, что нас, жителей Земли, притягивают далекие звезды и планеты, находящиеся от нас на расстояниях в миллионы световых лет. Да, это так, но притяжение далеких солнц настолько мало, что неспособно сдвинуть даже атом, а о более крупных объектах и говорить не приходится. Но, опять же, необходимо сказать, что гравитация хоть и крайне мала, но не нулевая.

Поэтому нельзя говорить о том, что в космосе нет гравита­ции. Напротив — космос буквально «пропитан» гравитацией и в каждой точке космического пространства существует доля притяжения абсолютно всех тел, существующих во Вселенной.

Но тогда возникает вполне резонный вопрос: а почему тог­да в космосе существует невесомость? Все достаточно просто и объясняется отнюдь не отсутствием гравитации. Если тело расположено на достаточно большом удалении от космических объектов (например, корабль, летящий к другим планетам), то сила притяжения этих космических тел будет слишком мала, и к тому же они будут примерно уравновешивать друг друга.

Есть здесь и другая причина. Движение космического корабля вокруг Земли — это буквально «побег от падения». В каждый момент времени корабль, а значит, и люди, в нем находящиеся, совершает два движения — быстрое движение вдоль поверхности Земли и падение на поверхность планеты. А сложение этих движений приводит к тому, что путь корабля просто-напросто искривляется, становится круговым или эллиптическим.

Чтобы понять это, необходимо привести некоторые цифры. Ско­рость корабля, летящего на низкой орбите (около 200-300 км), поч­ти равна первой космической скорости и составляет около 8 км/с. То есть каждую секунду корабль успевает пролететь целых 8 км. Но за эту же секунду корабль приближается к Земле на 5 метров, и если бы наша планета была плоской, то через какое-то время неминуемо произошло бы столкновение. Но Земля круглая, и при этом ее поверхность каждые 8 км опускается на те же 5 метров.

Получается, что корабль буквально падает на Землю, но упасть не может, так как поверхность планеты «уходит» из-под корабля на то же расстояние, на какое он приблизился. Именно это паде­ние и вызывает появление эффекта невесомости, ведь падает не только корабль, но все, что в нем находится, в том числе и люди. А при падении, как известно, тела перестают давить на свои опоры, происходит «потеря» веса, которую можно наблюдать в падающем лифте и в самолете, совершающем снижение по особой траектории.

Таким образом, гравитация есть в любой точке космического пространства, но лишь в непосредственной близости от крупных объектов (звезд, планет, астероидов, комет и т. д.), она проявля­ется в качестве сильного и заметного притяжения, такого, как на нашей Земле.

Источник

В космосе нет гравитации?

Некоторые думают, что если космонавты на борту МКС находятся в состоянии невесомости, то земная гравитация не оказывает на них никакого влияния . Это в корне не так. К тому же, гравитация там практически идентична земной .

Сила гравитационного притяжения между двумя объектами прямо пропорциональна произведению их масс и обратно пропорциональна расстоянию между ними . Высота орбиты МКС около 400 километров, поэтому сила притяжения там незначительно меньше. Так почему же космонавты «парят»? Это объясняется тем, что станция все время как бы падает на Землю, но благодаря тому, что скорость падения практически равна скорости, с которой она движется вокруг планеты, то падение осуществляется по круговой орбите.

Если бы у нас была возможность построить башню высотой в 400 километров и, забравшись на нее, мы бы наблюдали МКС с членами экипажа на борту. При этом мы бы находились в положении стоя , а вот космонавты бы парили . Удивительно, да? Пожалуй, многие этого не знали.

Наука стремительно развивается и современные гравитационные теории являются геометрическими . Говоря иначе, массивные тела искажают ткань пространства-времени вокруг себя . Чем ближе мы будем находиться к такому телу, тем сильнее ощутим искажение. Совершенно не важно, как вы будете в это время двигаться, так как пространство будет оставаться искаженным, а гравитация массивного объекта будет оказывать активное воздействие.

Подписка на проект THESPACEWAY ведет к необратимому развитию интеллекта! Лайк и репост — даруют бонус к карме. Кстати, это абсолютно бесплатно 🙂 Спасибо тебе большое, замечательный человек!

Источник

Как создать гравитацию в космосе и почему её нет на МКС?

Космос таит в себе множество загадок, и мы лишь начали изучать его. И одной из проблем, которые предстоит решить в будущем, является гравитация. А что с ней не так, спросите вы?

А её нет! Вернее, не так. Гравитация есть всегда, мы испытываем её от Земли, Луны, Солнца, других звёзд и даже центра нашей галактики. Но сила притяжения, которая подходит нам, есть только на Земле.

И когда мы полетим на другие планеты или будем бороздить космос, как быть с гравитацией? Нужно создавать её искусственно.

Почему нам нужна определённая сила гравитации?

На Земле все организмы приспособились к силе притяжения, равной 9.8 м/с^2. Если она будет больше, то растения не смогут расти вверх, а мы постоянно будем испытывать давление, из-за чего наши кости будут ломаться, а органы разрушаться. А если она будет меньше, то у нас начнутся проблемы с доставкой питательных веществ в крови, ростом мышц и т.д.

Когда мы будем осваивать колонии на Марсе и Луне, то столкнёмся с проблемой пониженной гравитации. Наши мышцы частично атрофируются, приспособившись к местной силе притяжения. Но по возвращении на Землю у нас начнутся проблемы с хождением, перетаскиванием предметов и даже с дыханием. Именно настолько всё зависит от гравитации.

И у нас уже есть пример того, как это происходит — Международная Космическая Станция.

Космонавты на МКС и почему там нет гравитации

Те, кто посещает МКС, должны тренироваться на беговых дорожках и тренажёрах каждый день. Всё потому, что за время пребывания их мышцы теряют «хватку». В условиях невесомости не надо поднимать своё тело, можно расслабиться. Именно так думает организм.

На МКС нет гравитации не потому, что она находится в космосе. Расстояние от неё до Земли всего 400 километров, и сила притяжения на таком расстоянии лишь чуть-чуть меньше, чем на поверхности планеты. Но МКС не стоит на месте — она вращается по земной орбите. Она буквально постоянно падает на Землю, но её скорость настолько высока, что не даёт ей упасть. Именно поэтому космонавты и находятся в состоянии невесомости.

И всё же. Почему на МКС нельзя создать гравитацию? Это бы облегчило жизнь космонавтов в разы. Ведь они вынуждены тратить по несколько часов в день на физические упражнения только для поддержания формы.

Как создать искусственную гравитацию?

В научной фантастике давно создан концепт подобного космического корабля. Это огромное кольцо, которое должно постоянно вращаться вокруг своей оси. В результате этого центробежная сила «выталкивает» космонавта в сторону от центра вращения, и он будет воспринимать это как гравитацию.

Но проблемы возникают, когда мы сталкиваемся с этим на практике. Во-первых, нужно учесть силу Кориолиса — силу, возникающую при движении по кругу. Без этого нашего космонавта будет постоянно укачивать, а это не очень весело. В таком случае нужно ускорить вращение кольца на корабле до 2 оборотов в секунду, а это очень много, космонавту будет очень нехорошо. Чтобы решить эту проблему, нужно увеличить радиус кольца до 224 метров. Корабль размером в полкилометра! Мы уже недалеко от Звёздных Войн.

Вместо создания земной гравитации сначала мы создадим корабль с пониженной гравитацией, в котором останутся тренажёры. И лишь потом мы будем строить корабли с огроменными кольцами для сохранения гравитации.

Кстати, на МКС как раз собираются строить модули для создания гравитации. Сегодня учёные из Роскосмоса и NASA готовятся к отправке центрифуг на МКС, необходимых для создания искусственной гравитации там. Космонавтам больше не придётся тратить много времени на физические упражнения!

Проблема с гравитацией при больших ускорениях

Если мы хотим полететь к звёздам, то для путешествия к ближайшей Альфа Центавра А со скоростью в 99% от скорости света займёт 4.2 года. Но чтобы разогнаться до этой скорости, потребуется огромное ускорение. А значит, и огромные перегрузки, примерно в 1000-4000 раз больше земного притяжения. Такое не выдержать никому, и космический корабль с вращающимся кольцом должен быть просто гигантским, в сотни километров. Построить такое можно, но нужно ли?

К сожалению, мы до сих пор не до конца понимаем, как работает гравитация. И пока не придумали, как избежать эффекта таких перегрузок. Будем исследовать, проверять, изучать.

Понравилась статья? Ставь палец вверх и подписывайся на мой канал — там ещё множество научных тем: космос, химия, физика, технологии,изобретения и многое другое. Читай меня в телеграме ( Будни Учёного 2.0 ) и в Яндекс.Дзене ( Мир науки )!

Источник

Что такое гравитация и есть ли гравитация в космосе?

Москва, 16.06.2021, 09:49:25, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

Если вспомнить о последних открытиях в области физики, то возникает несколько интересных вопросов. Например, стали ли мы ближе к пониманию первопричины гравитации между объектами с массой? Можем ли мы использовать наши недавно открытые знания о бозоне Хиггса или гравитационных волнах, чтобы, возможно, создать антигравитацию?

К сожалению, ученые до сих пор не знают, почему и как гравитация работает. В некотором смысле, они просто этого не понимают.

Открытие бозона Хиггса четыре года назад помогло проверить, как объекты приобрели свою массу, но это не проливает свет на саму гравитацию.

Интерпретации гравитации от Ньютона до Эйнштейна

В 17 веке Исаак Ньютон был первым, кто формально связал яблоко, падающее на землю, и саму планету Земля, «падающую» вокруг Солнца. Силой, стоящей за обоими, была гравитация, и Ньютон понимал ее как притяжение, которое усиливалось между двумя объектами, чем массивнее и ближе они были.

Альберт Эйнштейн родился несколько столетий спустя и дал следующую интерпретацию для гравитации: согласно его Общей теории относительности, гравитация является свойством пространства-времени, тканью Вселенной. Чем массивнее объект, тем больше он деформирует пространство-время, заставляя близлежащие объекты «падать» навстречу друг другу. Если объект достаточно массивный, он может фактически создавать обнаруживаемые гравитационные волны или рябь в пространстве-времени, которые ученые впервые увидели буквально недавно.

Но гравитация также является одной из четырех фундаментальных сил Вселенной (другими являются электромагнетизм, а также сильные и слабые ядерные силы). Поскольку другие силы используют «частицы носителя силы», чтобы передать силу другим частицам, чтобы гравитация соответствовала модели, все вещество должно испускать гравитоны, которые физически воплощают гравитацию. Обратите внимание, однако, что гравитоны все еще являются теоретическими.

Попытки согласовать эти различные интерпретации гравитации и понять ее истинную природу являются одними из самых больших нерешенных проблем физики. Но, увы, то, что мы знаем, пока говорит о том, что антигравитация невозможна.

Есть ли гравитация в космосе?

Со времен первых полетов в космос заснято множество видео плавающих в невесомости космонавтов. Они могут вращаться в воздухе или жонглировать пузырьками воды. Конечно, кажется, что в космосе нет гравитации, но внешность обманчива.

Космонавты на орбите (с научной точки зрения) находятся в свободном падении. Они постоянно падают на Землю, а это значит, что Земля удерживает их под действием гравитации. Просто космонавты тоже движутся достаточно быстро, чтобы не рухнуть на землю.

Гравитация ослабевает с расстоянием. Но для массивных объектов, таких как звезды и планеты, их гравитационный охват огромен. Без гравитации Земли наша Луна (которая находится на орбите примерно в тысячу раз дальше, чем Международная космическая станция) полетела бы в глубины космоса. Вместо этого Земля держит ее на гравитационной привязи. Точно так же Солнце удерживает не только Землю, Юпитер и Плутон, но даже Облако комет Оорта, которое простирается на целый световой год.

В то же время само Солнце подвержено гравитации массивной черной дыры в центре Млечного Пути. И сам Млечный Путь танцует под гравитационную дудку соседних галактик.

Короче говоря, трудно найти объекты в космосе, которые совершенно не подвержены какому-либо еще гравитационному притяжению.

Источник

Где в космосе нет гравитации?

В нашей Солнечной системе существуют такие места, где почти полностью отсутствует сила тяжести и тела в таких местах могут оставаться миллиарды лет — это точки Лагранжа. Но как такое возможно и почему?

Что такое точки Лагранжа и сколько их?

Эти области были названы в честь известного математика Жозефа Луи Лагранжа, который впервые обнаружил их ещё в 1772 году. На самом деле в этих точках гравитация присутствует, но тела в них находятся в состоянии покоя. Это происходит из-за того, что гравитационные силы двух объектов с большой массой, в данных точках уравновешивают друг друга.

Точки Лагранжа чаще всего упоминаются при решении задачи о трёх телах, которые имеют круговые орбиты, но масса одного из них значительно меньше массы других двух тел. Если два больших тела вращаются вокруг общего центра масс и имеют постоянную угловую скорость, то в области этих тел существует пять точек, где третье тело с меньшей массой, может оставаться неподвижным относительно этих двух тел. Точки Лагранжа всегда лежат в плоскости орбит массивных тел.

Их классифицируют и обозначают латинской буквой «L». Точки L1, L2 и L3 называют коллинеарными, а L4 и L5 — треугольными.

Где находятся точки Лагранжа и какое у них практическое применение?

Место нахождения точек Лагранжа не зависит от типа небесных тел, то есть точки всегда имеют одинаковое расположение в пространстве относительно них.

Первая точка Лагранжа всегда находится между двумя массивными телами, ближе к телу с меньшей массой. Вторая точка находится за менее массивным телом, а третья точка Лагранжа разместилась на значительном расстоянии за телом, имеющим большую массу. Эти три коллинеарные точки можно найти в любой системе из двух тел, применив определенные формулы.

Источник