Есть ли в космосе гравитация: «Есть ли в космосе гравитация?»

Содержание

«Есть ли в космосе гравитация?» — Яндекс Кью

В космосе нет гравитации | Интересные факты, мифы, заблуждения

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.

Предыдущая статья: В открытом космосе человека ждет мгновенная гибель
Следующая статья: Жевательная резинка польза или вред ?

Спросите астронома НАСА! Почему в космосе невесомость?

Кто на видео

Доктор Мишель Таллер — астроном, изучающая двойные звезды и жизненные циклы звезд. Она является помощником директора по научным коммуникациям в НАСА. Она училась в колледже по адресу[…]

Перейти к профилю

Hard Science

Астронавты не летают в космосе, они падают в свободном падении — и вы тоже. Вот удивительная наука, стоящая за так называемой невесомостью.

Когда мы запустили нашу серию «Спросите астронома» с Мишель Таллер из НАСА, один набор вопросов выделялся из сотен, заданных любопытными и умными учащимися Детской школы Кортхилла в Пуле на юге Англии. Представляя всех начинающих ученых в классе «Стрекоза», 4-летний Джошуа задал Мишель Таллер из НАСА блестящий вопрос: «Почему в космосе нет гравитации?» Здесь Таллер объясняет невероятную науку, лежащую в основе того, почему астронавты кажутся парящими в космосе, что является интересным заблуждением, подпитываемым термином «невесомость». (На самом деле везде в космосе присутствует небольшое количество гравитации, поэтому микрогравитация является более точным термином.) Так что же они делают, если не парят? На самом деле они постоянно находятся в свободном падении, говорит Таллер, как и вы, человек рядом с вами и вся планета Земля. Это высокоскоростная орбита, которая позволяет астронавтам, казалось бы, бросать вызов гравитации, паря так быстро вокруг планеты, что они остаются в подвешенном состоянии, а не поддаются гравитационному притяжению Земли. Мишель Таллер объясняет очень крутую науку о том, как орбиты позволяют астронавтам, казалось бы, бросать вызов гравитации. Вы можете подписаться на Мишель Таллер в Твиттере по адресу @mlthaller.

Мишель Таллер: Джошуа, вы задали отличный вопрос: «Почему в космосе нет гравитации?» Бьюсь об заклад, вы видели фотографии астронавтов на космической станции, и они парят вокруг, как будто гравитации нет вообще. На самом деле это действительно интересное заблуждение о том, что происходит с астронавтами. И это приводит к одному из моих любимых вопросов во всей астрономии, а именно: что такое орбита? Что происходит, когда астронавты летают вокруг Земли? И почему кажется, что в космосе нет гравитации?

Итак, чтобы поговорить о том, почему это своего рода заблуждение, астронавты находятся примерно в 200 милях над поверхностью Земли на космической станции; космическая станция совершает оборот вокруг нас примерно раз в 90 минут. Дело не в том, что они так далеко от Земли, что там нет гравитации — на самом деле, если вы построили небоскреб высотой 200 миль и оказались на одном из этих верхних этажей, вы могли бы весить чуточку меньше, но вы, вероятно, весите по крайней мере около 80 процентов от того, что обычно весите. Вы на самом деле не так уж далеко от Земли. Так что дело не в том, что они невесомы, потому что они в космосе и далеко от Земли, они на самом деле достаточно близко к Земле, чтобы чувствовать гравитационное притяжение самой Земли. Так, что происходит? Почему они плавают вокруг?

Вот что такое орбита. Мы должны заставить космический корабль двигаться очень, очень быстро, чтобы вывести его на орбиту. Вот почему мы ставим их на ракеты. Ракеты запускают космические корабли и заставляют их двигаться очень, очень быстро, и если вы находитесь на орбите, где находится космическая станция, вы путешествуете со скоростью около 17 000 миль в час.

Что происходит с этими астронавтами, так это то, что они летят очень, очень быстро, но на самом деле свободно падают на Землю. У Земли есть гравитация, и эта гравитация тянет их вниз точно так же, как если бы вы уронили мяч. Если вы уроните мяч, он упадет на пол. То же самое происходит и с космонавтами; они падают к поверхности Земли.

Но вот что интересно: они летят так быстро, что не задевают Землю при падении. И это определение орбиты.

Теперь подумайте об этом так: я говорил о падении мяча, и мяч просто падает прямо вниз; что произойдет, если я засуну пулю в маленькую пушку и выстрелю? Мяч начнет падать к Земле в ту же минуту, как он покинет пушку, но пушка придала ему некоторую скорость, и поэтому мяч может пролететь сотню ярдов, верно? На самом деле он мог пройти сотню ярдов, прежде чем упал, потому что пушка придавала ему такую скорость.

Теперь давайте возьмем еще большую пушку, давайте возьмем огромную пушку, которая может стрелять на много-много миль. Итак, вы выбрасываете мяч, мяч по-прежнему свободно падает на Землю все время, но теперь он летит дальше, потому что вы придали ему большую скорость. И, может быть, из действительно большой пушки вы сможете выстрелить мячом на сотню миль.

Как насчет ракеты? С ракетой вы могли бы заставить что-то лететь так быстро, до 17 000 миль в час, что, когда она свободно падала бы на Землю, Земля продолжала бы изгибаться под ней, и она бы продолжала промахиваться.

Вот что такое орбита, и именно поэтому вам нужна ракета, чтобы выйти на орбиту. Вам нужно заставить себя двигаться так быстро, чтобы, когда вы падаете обратно к Земле, вы продолжали промахиваться.

Значит, астронавты невесомы не потому, что в космосе нет гравитации; астронавты падают так же, как парашютист свободно падает в космосе, просто они летят так быстро, что продолжают промахиваться мимо Земли.

Они все время падают на Землю настолько быстро, что не замечают ее.

Все, что находится на орбите вокруг чего-либо еще, делает то же самое. Прямо сейчас мы с вами свободно падаем к солнцу, но Земля движется, на самом деле, со скоростью около 30 000 миль в час, и мы постоянно пропускаем солнце, когда вращаемся вокруг него, а это значит, что мы находимся на орбите вокруг солнца.

Луна находится на орбите вокруг Земли. Он падает на Землю, просто летит так быстро, что все время промахивается. Вы задали отличный вопрос. Все, что движется по орбите в космосе, свободно падает под действием гравитации, просто оно движется слишком быстро, чтобы с чем-то столкнуться.

Наверх Далее

Есть ли гравитация в космосе?

Когда вы покупаете по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию. Вот как это работает.

Астронавты и космические туристы могут восторгаться чувством невесомости во время космического полета, но пусть вас не вводит в заблуждение несколько вводящий в заблуждение термин «невесомость». Каждый объект в космосе по-прежнему испытывает гравитационное притяжение других объектов, в том числе космических путешественников, которые воображают себя свободными от гравитационных оков Земли. 92).

Вот почему астронавтам нужны мощные машины, такие как главные двигатели и двойные ускорители космического корабля «Шаттл» или российские ракеты «Союз», чтобы путешествовать за пределами непосредственного гравитационного притяжения Земли.

Как остаться вверх

Гравитация представляет собой взаимное притяжение между двумя объектами, и сила этого притяжения зависит как от массы, так и от расстояния между объектами. Большая масса ведет к большему гравитационному притяжению, и каждый, кто боролся за то, чтобы сбросить несколько фунтов, знает это не понаслышке.

Напротив, большее расстояние приводит к быстрому уменьшению гравитационного притяжения. Но там, где космическая станция перемещается на высоте около 220 миль (354 км), сила тяжести по-прежнему составляет около 90 процентов от той, что на поверхности. Земная гравитация все еще притягивает астронавтов на орбиту.

Космический корабль или космическая станция могут противодействовать тяге Земли вниз, создавая достаточную горизонтальную скорость, чтобы он постоянно скользил вбок, одновременно падая к планете, создавая орбиту. Например, космический шаттл обычно летает вокруг Земли со скоростью от 17 000 до 18 000 миль в час, чтобы оставаться в воздухе. Это непрерывное свободное падение вокруг планеты создает у астронавтов впечатление невесомости.

Огромные объекты с огромной массой могут оказывать влияние гравитации на гораздо большие расстояния. Луна сохраняет орбиту свободного падения вокруг Земли, а сама Земля остается на орбите вокруг массивного Солнца. Наше Солнце содержит более 99 процентов всей массы Солнечной системы, что объясняет, почему его гравитационное притяжение сумело зацепить восемь планет вместе с Плутоном и множеством других объектов.

Юпитер, самая большая планета в нашей Солнечной системе, также напрягал свои гравитационные мускулы на огромных расстояниях в космосе, притягивая космические камни и другие обломки, которые в противном случае могли бы угрожать Земле. Это позволило наблюдателям с Земли также стать свидетелями нескольких захватывающих столкновений с газовым гигантом, таких как те, которые недавно оставили Юпитерианский шрам размером с Тихий океан.

Даже астероиды и другие мелкие космические камни обладают слабым гравитационным притяжением. И, с другой стороны, некоторые ученые предложили использовать простую массу космического корабля в качестве гравитационного тягача, мягко оттягивающего угрожающие космические камни с пути Земли.

Весомая аналогия Эйнштейна

Альберт Эйнштейн предложил другой способ осмысления гравитации в космосе. Представьте, что трехмерная Вселенная представляет собой плоский двухмерный лист. Каждый объект в космосе действует как шар, который давит на ткань пространства-времени и создает выпуклый карман, похожий на неглубокую ямку в земле.

Это искривление пространства-времени имеет эффект внутреннего падения на траектории других объектов, особенно на меньших проходящих объектах. Это похоже на натянутую между двумя людьми простыню и наблюдение за тем, как шарик скатывается в выпуклость, образованную большим шаром, сидящим на простыне. Более массивные объекты, такие как черные дыры, создают большие выпуклые карманы пространства-времени, в то время как крошечные объекты, такие как космический человек, едва ли представляют собой вмятину.

Итак, гравитация может быть повсюду в космосе, но это не помешает астронавтам или другим людям описать прекрасное чувство невесомости. Иногда иллюзия человеческого опыта говорит о многом больше, чем строгий научный факт.

10 самых странных вещей в космосе
Видео — Невесомая акробатика в космосе
Видео — Черные дыры: искривление времени и пространства

Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: [email protected].

Джереми Хсу — научный писатель из Нью-Йорка, чьи работы публиковались, в частности, в журналах Scientific American, Discovery Magazine, Backchannel, Wired.com и IEEE Spectrum. Он присоединился к командам Space.com и Live Science в 2010 году в качестве старшего писателя и в настоящее время является главным редактором Indicate Media.