5 עובדות על כוח הכבידה - אחד הכוחות המסתוריים ביותר ביקום

1. כוח המשיכה של כדור הארץ חלש יותר מהמגנט למקרר שלך

ישנם ארבעה כוחות יסוד כביכול בעולם: כוח גרעיני חזק המבטיח יציבות גרעיני אטום, גרעיני חלש, אחראי על ריקבון רדיואקטיבי, כוח אלקטרומגנטי ואהובתנו כוח משיכה. זה האחרון הוא ששומר על כדור הארץ, כוכבי לכת וכוכבים אחרים, מערכות שמש וגלקסיות מפני ריקבון.

ובכן, כוח הכבידה הוא הכוח הבסיסי החלש מכולם. ומדענים לא מבינים למה.

אולי תאמר: אבל כוח המשיכה הוא מה שמניע כוכבים, גלקסיות ועצמים ענקיים אחרים, איך הוא יכול להיות חלש? ובכן, שימו מגנט על המקרר. עכשיו ענו על השאלה מדוע המקרר הקטנטן מושך אותו יותר חזקמאשר כדור הארץ כולו.

וכוחות אטומיים חלשים וחזקים הם אפילו יותר חזקים מאלקטרומגנטיים. לפחות אפשר להוציא את המגנט מהמקרר בלי עזרה מבחוץ, אבל אנשים עדיין לא למדו איך לפצל אטומים בידיים חשופות. לשם השוואה: הכוח החשמלי בין אלקטרון לפרוטון בתוך אטום הוא כפול קווינטיליון אחד (זה אחד ואחריו 30 אפסים) יותר חזקמאשר המשיכה הגרביטציונית ביניהם.

וזו אחת התעלומות העיקריות של הפיזיקה. למדענים יש

הנחהשליקום עשויים להיות מימדים נוספים חבויים מהתפיסה שלנו. וכוח הכבידה מתפשט בכולם, בעוד הכוחות האלקטרומגנטיים והכוחות הגרעיניים החזקים והחלשים מוגבלים למרחב-זמן הארבע-ממדי שלנו.

אולי אפילו כוח המשיכה שלנו משפיע לאובייקטים ביקומים אחרים, אם הם קיימים. והאובייקטים שלנו, בתורם, מושפעים מהמשיכה שלהם. זה עשוי להסביר מדוע שלנו עוֹלָם מתרחב מהר מהצפוי. לפחות, תיאוריה כזו מוצעת על ידי פיזיקאים שאינם אוהבים את התיאוריה של החומר האפל והאנרגיה.

אבל למרות כל ההנחות, אין כרגע ראיות ניסיוניות לאשש או להפריך זאת.

2. כוח הכבידה יוצר גלים

אנימציה: דנה ברי / נאס"א

תארו לעצמכם שמרחב-זמן הוא בד מתוח. ובכן, או פני הבריכה, אם אתה מעדיף. כאשר עצמים מסיביים נעים כמו חורים שחורים או כוכבי נויטרונים מתמזגים, הם יוצרים עיוותים במרחב-זמן, כמו קפלים בבד. או כמו גלים, המתפצלים מהמקום שבו נפלה האבן לתוך הבריכה. כך נראים גלי כבידה.

האנלוגיה היא, כמובן, קצת מתיחה, כי גם הבד וגם פני הבריכה שטוחים, ו עוֹלָם תלת מימד, אבל מדענים עדיין לא הגיעו עם דוגמאות טובות יותר.

גלי כבידה שונים מצליל או מאור, ולכן איננו יכולים לשמוע או לראות אותם. עם זאת, בעזרת מכשירים מיוחדים הנקראים אינטרפרומטרי לייזר, מדענים יכולים למצוא. זה מאפשר לך לחקור עצמים מסיביים רחוקים וללמוד תופעות קוסמיות המתרחשות בפינות המרוחקות ביותר של היקום.

את קיומם של גלי כבידה חזה אלברט איינשטיין לפני מאה שנים.

אך רק לאחרונה האנושות פיתחה ויישמה כלים לזיהוים. אחד מהם הוא מצפה התערבות לייזר LIGO. זו הייתה הפעם הראשונה שלה ב-2015 תוקן גלי כבידה ממיזוג של שני חורים שחורים במרחק של כ-1.3 מיליארד שנות אור מ כדור הארץ.

הֵם לַעֲבוֹר דרך כל המכשולים, כולל הריק, ואינם נתונים לקליטה או השתקפות. הם גם מתפשטים ברחבי היקום במהירות האור.

3. כוח המשיכה על כדור הארץ אינו אחיד

אנימציה: ESA

בטח ראית את האנימציה הזו בעבר. מיתוס מסתובב ברשת, כביכול כך מבטים הפלנטה שלנו ללא אוקיינוסים. אבל למעשה, זה לא מודל של כדור הארץ עצמו, אלא של שדה הכבידה שלו.

אתה רואה משיכה יותר חזק שבו יש מסה גדולה. ושדה הכבידה בכדור הארץ אינו אחיד מכמה סיבות. ראשית, שלנו כוכב לכת אינו כדור מושלם. הוא משטח מעט בקטבים ומתרחב בקו המשווה, וכתוצאה מכך חלוקה לא אחידה של המסה.

שנית, פני כדור הארץ מאוד לא אחידים. יש לנו הרים גבוהים, תעלות אוקיינוס ​​עמוקות וצורות נוף אחרות שיש להן מסות שונות. ושלישית, בתוך הפלנטה חומרים גם מחולקים בצורה לא אחידה. כל הגורמים הללו גורמים לכוח הכבידה על פני כדור הארץ להשתנות ממקום למקום.

זה אומר שבמקומות שונים על הפלנטה שלנו תשקלו אחרת.

נגיד אם אתה הם בקולומבו בסרי לנקה, המשקל שלך יהיה מעט פחות מאשר אם היית בקטמנדו בנפאל. האוקיינוס ​​ההודי הוא אחד האזורים עם הכבידה היחסית הנמוכה ביותר בעולם, בעוד ההימלאיה הכבדה, להיפך, מגדילה אותו.

דוגמה נוספת: במשך זמן רב מדענים לא הבנתימדוע באזור סביב מפרץ הדסון בקנדה כוח הכבידה חלש יותר ממה שהוא אמור להיות בתיאוריה. התברר שקרחונים בני מאות שנים נמסים שם, מסתם פוחתת, וכתוצאה מכך, כוח המשיכה פוחת.

לכן, אם אינכם מרוצים מהמספר על המשקל, פשוט החליפו את מקום מגוריכם, ומיד תורידו קילוגרם או שניים. נכון, המסה תישאר זהה, אבל המשקל יקטן. פיזיקה.

4. כוח הכבידה מכופף את האור

קל לראות כיצד כוח הכבידה משפיע על עצמים פיזיים. בזכותו אנו עומדים איתן על כדור הארץ, ואינם עפים לחלל, תפוחים נופלים מלמעלה למטה, השמש חותכת עיגולים סביב ליבת הגלקסיה וכן הלאה.

אבל הכוח הזה משפיע לא רק על החומר, אלא גם על האור. זו הסיבה חורים שחורים מה שנקרא: יש להם כוח משיכה כל כך חזק שכל האור שהם מושכים לא יכול לצאת משדה הכבידה.

אבל לפעמים פוטונים לא נופלים על עצם מאסיבי, אלא פשוט עפים, רק משנים מעט את המסלול.

התופעה הזו ידוע כמו עדשות כבידה. זה קורה בגלל שכוח הכבידה מעווה את המרחב והזמן סביב עצמים מסיביים כמו כוכבים וגלקסיות. וכתוצאה מכך, האור העובר ליד העצמים המסיביים הללו הולך בנתיב מעוקל, לא בקו ישר.

עדשות כבידה הייתה הראשונה חזו אלברט איינשטיין בתורת היחסות הכללית שלו. הוא הציע שאור מעצם מרוחק יתכופף כשהוא חולף על פני כוכב מסיבי קרוב אלינו. התיאוריה שלו אושרה בניסוי במהלך ליקוי חמה ב-1919.

עדשת כבידה יכולה לייצר אפקטים מרהיבים כמו "טבעות איינשטיין" או "צלב". איינשטיין" - כאשר אור מגלקסיה רחוקה מתכופף סביב גלקסיה קרובה יותר, ויוצר טבעות, פרסות ואור אחר דמויות.

גם תופעה זו בשימוש אסטרונומים לחקור חומר אפל. מכיוון שהוא אינו פולט אור, לא ניתן לצפות בו ישירות. אבל אנחנו יכולים לזהות את נוכחותו באמצעות השפעות עדשות כבידה.

5. חוסר משקל הוא לא היעדר כוח המשיכה

אם תשאלו את האדם הראשון שתפגשו מדוע אסטרונאוטים מרחפים באוויר ב-ISS, סביר להניח שהוא יענה שאין כוח משיכה בחלל. זה, כמובן, לא כך, אחרת איך היה שמש יכול לשמור את כוכבי הלכת במסלוליהם?

לכן האמירה הזו לא בסדר. תאר לעצמך שאתה במטוס והוא פתאום מתחיל לצלול. אם תזרוק כדור ברגע זה, הוא כמובן ייפול. אבל מכיוון שגם המטוס טס למטה, ייראה לכם שהצעצוע מרחף באוויר. זהו מצב חוסר המשקל. אגב, לפני הטיסה לחלל, האסטרונאוטים מסתגלים אליו במטוסי צלילה.

הלוחות לאימון כזה נקראים באופן אירוני על ידי עובדי נאס"א "קיא שביט" - "שביט מקיא". נחש למה.

אותו דבר קורה לאסטרונאוטים במסלול. חללית או שהתחנה חותרת כל הזמן לכיוון כדור הארץ עקב כוח הכבידה. אבל מכיוון שהם מתקדמים מהר מספיק, הם אף פעם לא נופלים, אלא עפים סביב כדור הארץ בכל מהפכה. זה יוצר אשליה של חוסר משיכה, אם כי נכון יותר לקרוא למצב זה "מיקרו כבידה".

למעשה, כל החלל חדור בכוח הכבידה, ואין מקום בחלל שבו הוא לא יהיה. מדענים לְהֶאֱמִיןשלמרות שמהירות ההתפשטות שלו מוגבלת על ידי מהירות האור, ועוצמתו פוחתת במהירות עם המרחק מהמקור, טווח הפעולה עצמו הוא אינסופי.

כלומר, כעת אתם מושפעים למדי מגלי כבידה מאיזשהו חור שחור, שלוקח להם עשרות אלפי שנים להגיע לכדור הארץ. רק שהכוח שלהם קטן מאוד בהשוואה לכוח המשיכה של הפלנטה שלנו. וזה טוב, אתה יודע.