כוח המשיכה הוא כוח יסודי די מדהים. אם זה לא היה נוח לכדור הארץ 1 ז, מה שגורם לחפצים ליפול לכיוון כדור הארץ במהירות של 9.8 מ"ס /², כולנו נרחף לחלל. ובלעדיה, כל מיני המינים היבשתיים שלנו היו קמלים ומתים ככל שהשרירים שלנו התדרדרו, עצמותינו הפכו שבירות וחלשות, ואיברינו חדלו לפעול כראוי.
כך שניתן לומר ללא הגזמות כי כוח המשיכה הוא לא רק עובדת חיים כאן על כדור הארץ, אלא תנאי מוקדם לכך. עם זאת, מכיוון שנדמה כי בני אדם מתכוונים לרדת מהסלע הזה - להימלט מ"כבלי האדמה האדירים ", כביכול - הבנת כוח הכבידה של כדור הארץ ומה שנדרש כדי לברוח ממנו, יש צורך. אז כמה חזק כוח הכבידה של כדור הארץ?
הגדרה:
כדי לפרק אותה, כוח הכבידה הוא תופעות טבע בהן כל הדברים שיש להם מסה מובאים זה לזה - כלומר אסטרואידים, כוכבי לכת, כוכבים, גלקסיות, אשכולות סופר וכו '. ככל שיש לאובייקט מסה רב יותר, הוא יפעיל יותר כוח משיכה על חפצים סביבו. כוח הכבידה של אובייקט תלוי גם במרחק - כלומר הכמות שהוא מפעיל על אובייקט פוחתת עם הגדלת המרחק.
כוח המשיכה הוא גם אחד מארבעת הכוחות הבסיסיים השולטים בכל האינטראקציות בטבע (יחד עם כוח גרעיני חלש, כוח גרעיני חזק ואלקטרומגנטיות). מבין הכוחות הללו כוח המשיכה הוא החלש ביותר, והוא בערך 1038 חלש פי כמה מהכוח הגרעיני החזק, 1036 פעמים חלשות יותר מהכוח האלקטרומגנטי ו 1029 פעמים חלשות יותר מהכוח הגרעיני החלש.
כתוצאה מכך, לכוח המשיכה השפעה זניחה על החומר בקטן ביותר בקנה המידה (כלומר חלקיקים תת-אטומיים). עם זאת, ברמה המקרוסקופית - זו של כוכבי לכת, כוכבים, גלקסיות וכו '- כוח הכובד הוא הכוח הדומיננטי המשפיע על יחסי הגומלין של החומר. זה גורם להיווצרותם, צורתם ומסלולם של גופים אסטרונומיים, ושולט בהתנהגות אסטרונומית. זה גם מילא תפקיד מרכזי בהתפתחות היקום הקדום.
זה היה אחראי לכך שהחומר יתקבץ יחד ויצרו ענני גז שעברו התמוטטות כבידה ויצרו את הכוכבים הראשונים - שנמשכו אז יחד ליצירת הגלקסיות הראשונות. ובתוך מערכות כוכבים אינדיבידואליות, זה גרם להתאוששות של אבק וגז ליצירת כוכבי הלכת. זה גם מסדיר את מסלולי הכוכבים סביב כוכבים, של ירחים סביב כוכבי לכת, את סיבוב הכוכבים סביב מרכז הגלקסיה שלהם ואת מיזוג הגלקסיות.
כבידה אוניברסלית ויחסות:
מכיוון שאנרגיה ומסה שוות ערך, כל צורות האנרגיה, כולל האור, גורמות גם הן לכבידה והן תחת השפעתה. זה תואם את תורת היחסות הכללית של איינשטיין, שנותרה האמצעי הטוב ביותר לתאר את התנהגות הכובד. על פי תיאוריה זו, כוח המשיכה אינו כוח אלא תוצאה של עקמומיות של זמן החלל הנגרמת כתוצאה מהתפלגות לא אחידה של מסה / אנרגיה.
הדוגמה הקיצונית ביותר לעקומה זו של חלל היא חור שחור, ממנו שום דבר לא יכול לברוח. חורים שחורים הם בדרך כלל תוצר של כוכב סופר-מסיבי שהלך לסופרנובה, והשאיר אחריו שריד גמדי לבן שיש לו כל כך הרבה מסה, ומהירות הבריחה שלו גדולה יותר ממהירות האור. עלייה בכוח המשיכה גורמת גם להתרחבות זמן הכבידה, שם חלוף הזמן מתרחש לאט יותר.
עם זאת, עבור רוב היישומים, כוח המשיכה מוסבר בצורה הטובה ביותר על ידי חוק הכבידה האוניברסלי של ניוטון, הקובע כי כוח הכבידה קיים כמשיכה בין שני גופים. חוזקה של משיכה זו יכול לחשב באופן מתמטי, כאשר הכוח האטרקטיבי הוא ביחס ישר לתוצר המוני שלהם ויחס הפוך לריבוע המרחק ביניהם.
כוח המשיכה של כדור הארץ:
על כדור הארץ כוח הכבידה נותן משקל לחפצים פיזיים וגורם לגאות והשפל באוקיינוס. כוח כוח המשיכה של כדור הארץ הוא תוצאה של מסת הצפיפות של כוכבי הלכת - 5.97237 × 1024 ק"ג (1.31668 × 10.)25 £) ו -5,514 גרם / ס"מ3בהתאמה. התוצאה היא שכוח הכבידה של כדור הארץ הוא 9.8 מ / ש"ר קרוב לפני השטח (המכונה גם 1 ז), אשר באופן טבעי יורד ככל שהאדם נמצא מהמשטח.
בנוסף, כוח הכובד בכדור הארץ משתנה למעשה בהתאם למקום בו אתם עומדים עליו. הסיבה הראשונה היא מכיוון שכדור הארץ מסתובב. המשמעות היא שכבידה של כדור הארץ בקו המשווה הוא 9.789 מ / ש2בעוד כוח הכובד בקטבים הוא 9.832 מטר / שניות2. במילים אחרות, אתה שוקל יותר בקטבים מאשר לך בקו המשווה בגלל כוח צנטריפטלי זה, אך רק מעט יותר.
לבסוף, כוח הכובד יכול להשתנות תלוי במה שנמצא מתחת לכדור הארץ מתחתיך. ריכוזי מסה גבוהים יותר, כמו סלעים או מינרלים בצפיפות גבוהה, יכולים לשנות את כוח הכובד שאתה מרגיש. אך כמובן שכמות זו קלה מכדי שניתן יהיה להבחין בה. משימות נאס"א מיפו את שדה הכבידה של כדור הארץ ברמת דיוק מדהימה, ומציגות וריאציות בכוחו, תלוי במיקום.
כוח המשיכה יורד גם עם הגובה, מכיוון שאתה רחוק יותר ממרכז כדור הארץ. הירידה בכוח מהטיפוס לראש ההר היא מינימלית למדי (0.28% פחות כוח משיכה בראש הר אוורסט), אך אם אתה מספיק גבוה כדי להגיע לתחנת החלל הבינלאומית (ISS), היית חווה 90% של כוח הכובד שתרגיש על פני השטח.
עם זאת, מכיוון שהתחנה נמצאת במצב של נפילה חופשית (וגם בוואקום של החלל) חפצים ואסטרונאוטים שעל סיפונה של ה- ISS מסוגלים לצוף מסביב. בעיקרון, מכיוון שכל מה שעל סיפונה של התחנה נופל באותו קצב לכדור הארץ, אלה שעל סיפונה של ה- ISS מרגישים שהם חסרי משקל - למרות שהם עדיין משקלים כ -90% ממה שהם היו רוצים על פני כדור הארץ.
כוח המשיכה של כדור הארץ אחראי גם לכך שכוכב הלכת שלנו "מהירות בריחה" של 11.186 קמ"ש (או 6.951 מייל / שניות). בעיקרו של דבר, משמעות הדבר היא שרקטה צריכה להשיג מהירות זו לפני שהיא יכולה לקוות להשתחרר מכוח המשיכה של כדור הארץ ולהגיע לחלל. וברוב שיגורי הרקטות, מרבית דחיפתם מוקדשת למשימה זו בלבד.
בגלל ההבדל בין כוח המשיכה של כדור הארץ לכוח הכבידה על גופים אחרים - כמו הירח (1.62 מ"ש /²; 0.1654)ז) ומאדים (3.711 מ"ש; 0.376 גרם) - מדענים אינם בטוחים מה תהיה ההשפעה על אסטרונאוטים שיצאו למשימות ארוכות טווח לגופות אלה.
בעוד שמחקרים הראו כי למשימות לאורך זמן במיקרובראוויציה (כלומר ב- ISS) יש השפעה מזיקה על בריאות האסטרונאוטים (כולל אובדן צפיפות עצם, ניוון שרירים, נזק לאיברים וראייה), לא נערכו מחקרים בנושא השפעותיהם של סביבות נמוכות יותר. אך בהתחשב בהצעות המרובות שהועלו לחזור לירח וההצעה של המסע למאדים של נאס"א, מידע זה אמור להתקרב!
כיצורים יבשתיים, אנו בני האדם, שנינו מבורכים ומקוללים על ידי כוח הכובד של כדור הארץ. מצד אחד זה הופך את הכניסה לחלל לקשה ויקרה למדי. מצד שני, זה מבטיח את בריאותנו, מכיוון שהמין שלנו הוא תוצר של מיליארדי שנים של התפתחות מינים שהתרחשה ב- 1 ז סביבה.
אם נקווה אי פעם להפוך לזן ממש חורג ובין-פלנטרי, כדאי שנמצא כיצד נתמודד עם מיקרובידציה וכוח הכבידה התחתון. אחרת, אף אחד מאיתנו לא צפוי לצאת מהעולם לאורך זמן רב!
כתבנו מאמרים רבים על מגזין כדור הארץ לחלל. להלן מנין הכבידה נובעת ?, מי גילה כוח משיכה ?, מדוע כדור הארץ עגול? מדוע השמש לא גונבת את הירח? האם נוכל ליצור כוח משיכה מלאכותי ?, ו"תפוח האדמה של הכבידה בפוטסדם "מראה גרסאות בכבידה של כדור הארץ. .
רוצים משאבים נוספים בכדור הארץ? הנה קישור לדף זרימת החלל האנושית של נאס"א, וכאן האדמה הנראית של נאס"א.
הקלטנו גם פרק של אסטרונומיה יצוקה על כדור הארץ, כחלק מהסיור שלנו במערכת השמש - פרק 51: כדור הארץ, ופרק 318: Escape Velocity.
מקורות:
- ויקיפדיה - כוח משיכה
- נאס"א: מקום חלל - מה באמת הכבידה?
- נאס"א - בדיקת הכבידה ב ': משימת היחסות
