QUANTO è FORTE LA FORZA DI GRAVITà SULLA TERRA?

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La gravità è una forza fondamentale davvero fantastica. Se non fosse per il comodo della Terra 1 g, che fa cadere gli oggetti verso la Terra a una velocità di 9,8 m / s², galleggeremmo tutti nello spazio. E senza di essa, tutte le specie terrestri appassirebbero e morirebbero lentamente man mano che i nostri muscoli degeneravano, le nostre ossa diventavano fragili e deboli e i nostri organi cessavano di funzionare correttamente.

Quindi si può dire senza esagerare che la gravità non è solo un fatto della vita qui sulla Terra, ma un prerequisito per questo. Tuttavia, poiché gli esseri umani sembrano intenzionati a scendere da questa roccia - sfuggendo ai "legami burberi della Terra", per così dire - comprendere la gravità della Terra e ciò che serve per fuggire è necessario. Quindi, quanto è forte la gravità terrestre?

Definizione:

Per scomporlo, la gravità è un fenomeno naturale in cui tutte le cose che possiedono una massa sono portate l'una verso l'altra - ad esempio asteroidi, pianeti, stelle, galassie, super cluster, ecc. Più massa ha un oggetto, più gravità eserciterà su oggetti intorno ad esso. La forza gravitazionale di un oggetto dipende anche dalla distanza, ovvero la quantità che esercita su un oggetto diminuisce con l'aumentare della distanza.

La gravità è anche una delle quattro forze fondamentali che governano tutte le interazioni in natura (insieme a forza nucleare debole, forza nucleare forte ed elettromagnetismo). Di queste forze, la gravità è la più debole, essendo circa 10³⁸ volte più debole della forte forza nucleare, 10³⁶ volte più debole della forza elettromagnetica e 10²⁹ volte più debole della debole forza nucleare.

Di conseguenza, la gravità ha un'influenza trascurabile sulla materia nella scala più piccola (cioè particelle subatomiche). Tuttavia, a livello macroscopico - quello di pianeti, stelle, galassie, ecc. - la gravità è la forza dominante che influenza le interazioni della materia. Causa la formazione, la forma e la traiettoria dei corpi astronomici e governa il comportamento astronomico. Ha anche svolto un ruolo importante nell'evoluzione dell'Universo primordiale.

Era responsabile del fatto che la materia si raggruppasse per formare nuvole di gas che subirono il collasso gravitazionale, formando le prime stelle - che furono quindi riunite per formare le prime galassie. E all'interno dei singoli sistemi stellari, ha causato la fusione di polvere e gas per formare i pianeti. Regola anche le orbite dei pianeti attorno alle stelle, delle lune attorno ai pianeti, la rotazione delle stelle attorno al centro della loro galassia e la fusione delle galassie.

Gravitazione universale e relatività:

Poiché energia e massa sono equivalenti, tutte le forme di energia, compresa la luce, causano anche la gravitazione e ne sono influenzate. Ciò è coerente con la Teoria generale della relatività di Einstein, che rimane il mezzo migliore per descrivere il comportamento della gravità. Secondo questa teoria, la gravità non è una forza, ma una conseguenza della curvatura dello spaziotempo causata dalla distribuzione irregolare di massa / energia.

L'esempio più estremo di questa curvatura dello spaziotempo è un buco nero, dal quale nulla può sfuggire. I buchi neri di solito sono il prodotto di una stella supermassiccio che è diventata supernova, lasciando dietro di sé un residuo nano bianco che ha così tanta massa, la sua velocità di fuga è maggiore della velocità della luce. Un aumento di gravità provoca anche una dilatazione del tempo gravitazionale, in cui il passare del tempo avviene più lentamente.

Per la maggior parte delle applicazioni, tuttavia, la gravità è meglio spiegata dalla Legge di gravitazione universale di Newton, che afferma che la gravità esiste come attrazione tra due corpi. La forza di questa attrazione può essere calcolata matematicamente, dove la forza attrattiva è direttamente proporzionale al prodotto delle loro masse e inversamente proporzionale al quadrato della distanza tra loro.

Gravità terrestre:

Sulla Terra, la gravità dà peso agli oggetti fisici e provoca le maree oceaniche. La forza della gravità terrestre è il risultato della massa e della densità dei pianeti - 5.97237 × 10²⁴ kg (1.31668 × 10²⁵ libbre) e 5,514 g / cm³, rispettivamente. Questo fa sì che la Terra abbia una forza gravitazionale di 9,8 m / s² vicino alla superficie (nota anche come 1 g), che diminuisce naturalmente quanto più si è lontani dalla superficie.

Inoltre, la forza di gravità sulla Terra cambia in realtà a seconda di dove vi trovate. Il primo motivo è perché la Terra sta ruotando. Ciò significa che la gravità della Terra all'equatore è di 9.789 m / s², mentre la forza di gravità ai poli è di 9.832 m / s². In altre parole, pesate più ai poli che all'equatore a causa di questa forza centripeta, ma solo leggermente di più.

Infine, la forza di gravità può cambiare a seconda di cosa c'è sotto la Terra sotto di te. Concentrazioni più elevate di massa, come rocce ad alta densità o minerali, possono cambiare la forza di gravità che senti. Ma, naturalmente, questo importo è troppo leggero per essere evidente. Le missioni della NASA hanno mappato il campo di gravità terrestre con incredibile precisione, mostrando variazioni nella sua forza, a seconda della posizione.

Anche la gravità diminuisce con l'altitudine, poiché sei più lontano dal centro della Terra. La diminuzione della forza dall'arrampicata sulla cima di una montagna è piuttosto minima (0,28% in meno di gravità sulla cima del Monte Everest), ma se sei abbastanza alto da raggiungere la Stazione Spaziale Internazionale (ISS), sperimenteresti il 90% della forza di gravità che sentiresti in superficie.

Tuttavia, poiché la stazione è in uno stato di caduta libera (e anche nel vuoto dello spazio), gli oggetti e gli astronauti a bordo della ISS sono in grado di fluttuare intorno. Fondamentalmente, dal momento che tutto a bordo della stazione sta cadendo alla stessa velocità verso la Terra, quelli a bordo della ISS hanno la sensazione di essere senza peso - anche se pesano ancora circa il 90% di ciò che avrebbero sulla superficie terrestre.

La gravità terrestre è anche responsabile del fatto che il nostro pianeta abbia una "velocità di fuga" di 11,186 km / s (o 6,951 mi / s). In sostanza, questo significa che un razzo deve raggiungere questa velocità prima di poter sperare di liberarsi dalla gravità terrestre e raggiungere lo spazio. E con la maggior parte dei lanci di missili, la maggior parte della loro spinta è dedicata a questo compito da sola.

A causa della differenza tra la gravità terrestre e la forza gravitazionale su altri corpi - come la Luna (1,62 m / s²; 0,1654g) e Marte (3.711 m / s²; 0.376 g) - gli scienziati non sono sicuri di quali sarebbero gli effetti sugli astronauti che si recavano in missioni a lungo termine in questi corpi.

Mentre gli studi hanno dimostrato che le missioni di lunga durata nella microgravità (cioè sulla ISS) hanno un effetto dannoso sulla salute degli astronauti (inclusa perdita di densità ossea, degenerazione muscolare, danni agli organi e alla vista) non sono stati condotti studi sugli effetti di ambienti a bassa gravità. Ma date le molteplici proposte fatte per tornare sulla Luna e il proposto "Viaggio su Marte" della NASA, tali informazioni dovrebbero essere disponibili!

Come esseri terrestri, noi umani siamo sia benedetti che maledetti dalla forza della gravità terrestre. Da un lato, rende lo spazio piuttosto difficile e costoso. Dall'altro, assicura la nostra salute, dal momento che la nostra specie è il prodotto di miliardi di anni di evoluzione della specie avvenuta in un 1 g ambiente.

Se mai speriamo di diventare una specie spaziale e interplanetaria, capiremo meglio come affronteremo la microgravità e la gravità inferiore. Altrimenti, nessuno di noi rischia di rimanere fuori dal mondo per molto tempo!

Abbiamo scritto molti articoli sulla rivista Earth for Space. Ecco da dove viene la gravità? Chi ha scoperto la gravità? Perché la Terra è rotonda? Perché il sole non ruba la luna? Potremmo creare la gravità artificiale? La patata a gravità di Potsdam mostra variazioni nella gravità della Terra .

Vuoi più risorse sulla Terra? Ecco un link alla pagina Human Spaceflight della NASA e qui Visible Earth della NASA.

Abbiamo anche registrato un episodio di Astronomy Cast sulla Terra, come parte del nostro tour attraverso il Sistema Solare - Episodio 51: Earth, ed episodio 318: Escape Velocity.

fonti: