Что такое гравитация: короткий и понятный ответ

Определение гравитации

Слово «гравитация» происходит от латинского gravitas — вес.

Гравитация — это сила, с которой планета или другое тело притягивает объекты к своему центру. Благодаря ей мы не летаем в космос, нас всегда тянет к Земле. Итак, планеты солнечной системы всегда испытывают притяжение звезд и остаются на своих местах.

Движение планеты Земля вокруг Солнца и его значение

По подсчетам ученых, Земля как планета Солнечной системы образовалась более 4,5 миллиарда лет назад. В этот период расстояние до звезды практически не изменилось. Скорость планеты и гравитационное притяжение Солнца уравновешивали ее орбиту. Он не идеально круглый, но устойчивый.

Если бы сила притяжения светила была сильнее или скорость Земли значительно уменьшилась, то оно упало бы на Солнце. В противном случае, рано или поздно, оно полетело бы в космос, перестав быть частью системы.

Расстояние от Солнца до Земли позволяет поддерживать оптимальную температуру на ее поверхности.

Путь планеты вокруг звезды называется орбитой. Траектория этого полета не идеально круглая. Он эллиптический. Максимальный перепад 5 млн км.

Ближайшая точка орбиты к Солнцу находится на расстоянии 147 км. Это называется перигелий. Его земля проходит в январе. В июле планета находится на максимальном удалении от звезды. Наибольшая протяженность — 152 миллиона км. Эта точка называется афелием.

Вращение Земли вокруг своей оси и Солнца обеспечивает соответствующую смену суточных режимов и годовых периодов.

Вращение земли вокруг солнца

Для человека движение планеты вокруг центра системы незаметно. Это связано с тем, что масса Земли огромна. Однако каждую секунду мы летаем примерно на 30 км в космос. Звучит нереально, но это расчеты. В среднем считается, что Земля находится на расстоянии около 150 миллионов км от Солнца. Она делает полный оборот вокруг звезды за 365 дней.

Точное расстояние, которое наша планета проходит за год, перемещаясь вокруг звезды, составляет 942 миллиона км. Вместе с ним мы движемся в космосе по эллиптической орбите со скоростью 107 000 км / ч. Направление вращения — с запада на восток, т.е против часовой стрелки.

Следовательно, наша планета находится в постоянном движении. Вместе с Солнцем он движется в пространстве вокруг центра Галактики. А это, в свою очередь, движется во Вселенной. Но самое главное для всего живого — это вращение Земли вокруг Солнца и его оси. Без этого движения условия на планете не подходили бы для поддержания жизни.

Когда было открыто земное притяжение?

Детей не интересуют скучные факты. Но история открытия гравитации довольно странная и забавная. Закон всемирного тяготения открыл Исаак Ньютон. Ученый сидел под яблоней и размышлял о Вселенной. В этот момент ему на голову упал фрукт. В результате ученый понял, что все предметы падают ровно вниз, потому что существует сила притяжения. Исаак Ньютон продолжил свои исследования. Ученый выяснил, что сила тяжести зависит от массы тел и расстояния между ними. Также доказано, что объекты не могут влиять друг на друга на больших расстояниях. Так родился закон всемирного тяготения.

Древняя история гравитационной теории

Древние греки считали, что сила, толкающая объекты к Земле, была внутренним весом, а не внешней силой. Тяжелых людей естественным образом тянет к Земле, а легкое пламя прыгает ввысь. Напротив, индийские ученые, особенно Арьябхата, утверждали, что некоторая сила удерживает объекты на Земле, хотя его теория помещает Землю в центр Вселенной. В 600 году нашей эры математик Брахмагупта первым описал гравитацию как силу притяжения.

А как же Луна?

Конечно, гравитация не дает человеку упасть с Земли. Но возникает другой вопрос: почему на него не падает луна? Ответ очень простой. Луна постоянно движется по орбите нашей планеты. Если спутник Земли остановится, он обязательно упадет на поверхность планеты. Это также можно проверить с помощью небольшого эксперимента. Для этого нужно привязать веревку к гайке и открутить ее. Он будет двигаться по воздуху, пока не остановится. Если вы перестанете раскручиваться, кубик просто отвалится. Также стоит отметить, что гравитация Луны примерно в 6 раз слабее земной. Именно поэтому здесь чувствуется невесомость.

Гравитация и масса тела

Гравитация и масса тела

На силу тяжести также влияет масса тел, то есть количество содержащегося в них вещества. Земля и Солнце притягиваются друг к другу, но поскольку масса Солнца намного больше, оно больше притягивает Землю. Ученые считают, что гравитация образует пространство, складывающееся вокруг групп материи. Чем массивнее сгусток, тем больше искривлено пространство. Как это бывает? Хорошо растяните простыню вместе с другом. Положите на лист тяжелый металлический шар. Лист согнется под тяжестью мяча и примет его форму.

Интересный факт: ученые убеждены, что гравитация искривляет пространство, придавая ему форму.

Если положить на лист более мелкие шарики, они скатываются в большой. По мнению ученых, нечто подобное происходит со звездами. По вашему опыту, они искривляют пространство, как шары на бумаге, и «катят» к ним другие предметы.

Центробежная сила вращения Земли

Подобное взаимодействие наблюдается, когда Земля движется вокруг Солнца. Центробежная сила, действующая на Землю, когда она вращается от центра вращения (то есть от Солнца). Но если Земля перестанет вращаться вокруг Солнца и остановится, то Солнце притянет ее к себе.

С другой стороны, гравитационная сила Солнца уравновешивает центробежную силу вращения Земли. Солнце притягивает Землю, Земля не может улететь от центра своего вращения и движется по постоянной орбите вокруг Солнца. Но если скорость вращения Земли увеличивается во много раз и центробежная сила превышает гравитационную силу Солнца, затем Земля полетит в открытый космос и какое-то время полетит как комета, пока не попадет под силу тяжести другого тела с еще большей массой.

Точно так же Луна не падает на Землю (по этому поводу — в статье Почему Луна не падает на Землю), а падают метеориты (Почему падают звезды).

Гравитация и расстояние между объектами

Гравитация и расстояние между объектами

Планеты вращаются вокруг светила, как катящиеся пони, которые дети ходят по кругу, привязанные к столбу в центре этого круга. Единственное отличие — в способе привязки. Космические тела связаны с Солнцем невидимыми нитями гравитации. Правда, чем больше расстояние между предметами, тем меньше сила притяжения между ними. Солнце намного слабее, чем планета Плутон, самая дальняя в солнечной системе, по сравнению, например, с Меркурием или Венерой. Сила тяжести уменьшается (или увеличивается) экспоненциально с расстоянием.

Что это значит? Если бы, например, Земля была вдвое дальше от Солнца, чем сейчас, то сила тяжести уменьшилась бы в четыре раза. Если бы расстояние между Солнцем и Землей увеличилось в три раза, сила тяжести уменьшилась бы в девять раз. И т.п. Если вы «переместите» Землю достаточно далеко и уменьшите силу гравитации почти до нуля, тогда Земля сможет разорвать оковы солнечной гравитации и отправиться в независимое межзвездное путешествие.

Что делает гравитация?

Гравитация оказывает на реальный мир несколько эффектов. Помимо того, что гравитация не только удерживает предметы на земле, она также придает им вес. Объекты весят меньше на планетах с меньшим гравитационным притяжением. Гравитация Луны — это сила, которая создает океанские приливы. Гравитация также удерживает Землю на комфортном расстоянии от Солнца и удерживает атмосферу на месте, давая всем живым существам дышать воздухом и защищая их от солнечного излучения.

Почему планеты вращаются вокруг Солнца

И Земля, и все другие планеты в нашей солнечной системе движутся по своей траектории вокруг Солнца. Их скорость и траектория могут быть разными, но все они поддерживаются нашим естественным светилом.

Движение планет по орбите вокруг Солнца происходит под действием двух сил:

• в центре (гравитационная сила Солнца);
• от центра (сила инерции при поступательном движении).

Период, в течение которого планеты совершают полный оборот вокруг Солнца, естественно, отличается. Для Меркурия, ближайшего к звезде, это 88 земных суток. Наша Земля проходит цикл в 365 дней и 6 часов. Юпитер, самая большая планета Солнечной системы, завершает свой оборот за 11,9 земных года. Что ж, Плутон, планета, наиболее удаленная от Солнца, имеет оборот 247,7 лет.+

Закон всемирного тяготения

Солнце — самый большой объект в нашей галактике. Масса нашей звезды в несколько раз больше массы всех остальных тел в совокупности. А в физике, как известно, действует универсальная сила гравитации, которую никто не отменял даже для Космоса.

Его закон гласит, что тела меньшей массы притягиваются к телам большей массы. Вот почему все планеты, спутники и другие космические объекты притягиваются к Солнцу, самому большому из них.

Сила тяжести, кстати, действует на Земле аналогичным образом.

Подумайте, что происходит с теннисным мячом, подбрасываемым в воздух. Он падает, тяготея к поверхности нашей планеты.

Понимая принцип устремления планет к Солнцу, возникает очевидный вопрос: почему они не падают на поверхность звезды, а движутся вокруг нее по собственной траектории. И этому тоже есть вполне понятное объяснение.

Инерция

Согласно теории образования нашей звезды, около 4,57 миллиарда лет назад в космосе поднялось огромное количество пыли, которая постепенно превратилась в диск, а затем в Солнце. Внешние частицы этой пыли начали соединяться между собой, формирование планет. Уже тогда по инерции они начали вращаться вокруг звезды и продолжают двигаться по той же траектории сегодня.

Также следует учитывать, что все планеты в нашей солнечной системе движутся не вокруг звезды, а вокруг так называемого центра масс. Каждый при этом, вращаясь вокруг своей оси, слегка раскачивается (как волчок). Также может немного сместиться сама ось.

Что касается орбиты каждого из объектов, то траектория их движения зависит от скорости и массы. И эти показатели для всех объектов, как известно, разные. Вот почему Земля и другие планеты движутся вокруг Солнца и ничего больше.

Следовательно, инерционное движение отодвинет планету от Солнца, но до того, как центральная сила изменит траекторию и удержит планету на орбите. Все планеты вращаются вокруг Солнца в одном направлении, в одном направлении, а планеты вращаются вокруг своей оси (за исключением Венеры и Урана).

Практически каждая планета во время своего формирования подвергалась множеству ударов астероидов, в результате которых изменилась ее форма и радиус орбиты. Немаловажную роль играет также факт тесного образования группы планет и большого скопления космического мусора, в результате чего расстояние между ними минимально, что, в свою очередь, приводит к нарушению гравитационного поля поле.

Сила притяжения есть у всех

Силой притяжения обладают почти все объекты: животные, автомобили, здания, люди и даже мебель. И человека не привлекает другой человек только потому, что наша сила тяжести достаточно мала.

Сила притяжения напрямую зависит от расстояния между отдельными телами, а также от их массы. Поскольку человек очень мало весит, его привлекают не другие предметы, а Земля. Ведь его масса намного больше. Земля очень большая. Масса нашей планеты огромна. Конечно, сила притяжения велика. По этой причине все объекты притягиваются к самой Земле.

Как работает гравитация

Сила притяжения зависит от массы предметов и расстояния между ними. Все, что имеет массу, обладает гравитацией. Объекты с большей массой имеют большую гравитацию. Он ослабевает с расстоянием, и чем ближе объекты друг к другу, тем сильнее их сила тяжести.

Исаак Ньютон был первым, кто математически описал гравитацию и тот факт, что она действует одинаково на все объекты во Вселенной: от падающего яблока до планет, движущихся вокруг звезды. Так появился закон всемирного тяготения, который соблюдали веками.

Кстати, яблоко, упавшее на голову Ньютона, — миф. Он очень любил отдыхать под яблоней, и наблюдение за падающими яблоками натолкнуло его на идею всемирного тяготения. Но ничто не ударило Ньютона по голове.

Теория Ньютона объясняла гравитацию как своего рода силу. Но позже появилась теория Эйнштейна, основанная на геометрическом подходе. Проще говоря: большие объекты сворачивают пространство-время вокруг себя, а другие объекты попадают в эту «кривизну.

Отображение степени серьезности. Альберт Эйнштейн описал гравитацию как кривую в пространстве, которая охватывает такой объект, как звезда или планета. Анимация: НАСА

Этот принцип хорошо проиллюстрирован в этом видео:

Теория Эйнштейна актуальна и сегодня.

Но не идеально…

Фундаментальные силы во Вселенной

По мнению физиков, четыре фундаментальные силы Вселенной — это гравитация, электромагнитные взаимодействия, слабое и сильное. Силы изменяют движение объекта, и эти четыре фундаментальные силы определяют, как все во Вселенной взаимодействует. Гравитация — самая слабая сила, но ее легче всего увидеть и она оказывает наибольшее влияние в крупном масштабе. Это не только причина, по которой люди могут ходить по Земле, но и удерживать планеты, вращающиеся вокруг Солнца и Солнца на одном месте в галактике.

Если Земля перестанет двигаться по своей орбите

Но давайте посмотрим, что произойдет, если Земля внезапно по неизвестной причине перестанет двигаться по своей орбите. Итак, Земля с невероятно быстрой и постоянно увеличивающейся скоростью быстро упадет на Солнце и, в конце концов, упадет на него.

Вращение Земли по ее орбите вокруг Солнца. Мы, жители Земли, скоро заметили бы обильное увеличение количества света и тепла. Мы бы сразу стали невыносимыми, если бы эта катастрофа поразила и нас зимой. Температура воздуха поднялась бы так быстро, что достигла бы такой цифры, что уже было бы невозможно измерить ее нашими обычными термометрами. Огромные ледяные шапки на северном и южном полюсах в этих условиях будут быстро таять, и вода, образовавшаяся в результате таяния этого льда, превратится в пар, прежде чем сможет вылиться на поверхность земли. Высохнут самые глубокие моря и океаны. Вся растительность сгорит. Даже самые сухостойкие растения погибнут. Животные и люди будут гореть вместе со всей нашей планетой. Еще до того, как Земля успеет приблизиться к Солнцу, она начнет превращаться в кусок горячего газа. Этот кусок погрузится в палящую бездну Солнца. Следует помнить, что температура поверхности Солнца составляет около 6000 градусов и что самые тугоплавкие металлы находятся в состоянии очень горячих газов. Но ничего подобного не может быть. Земля, благодаря притяжению Солнца, будет двигаться вокруг нашей звезды миллионы лет, и никакая катастрофа ей не грозит.

Насколько важна гравитация?

Очень важно! Гравитация — одна из фундаментальных сил взаимодействия, которые управляют всем во Вселенной. Эти взаимодействия:

• гравитационный;
• электромагнитный;
• сильный;
• слабый.

благодаря им мир стал таким, каким мы его знаем. Гравитация в этом списке — самое большое взаимодействие, но в то же время самое слабое, остальное определяет взаимодействия на уровне частиц.

Гравитационная теория эпохи Возрождения

Говорят, что Галилей бросал предметы со стороны падающей Пизанской башни, чтобы посмотреть, что произойдет, когда они упадут. Независимо от того, была ли задействована башня или нет, Галилей обнаружил, что все объекты имеют тенденцию ускоряться с той же скоростью, что и падают. Другие ученые, основываясь на своей работе, а также Гримальди и Риччоли вычислили гравитационную постоянную. Другая работа по гравитации была сосредоточена на астрономии и Иоганне Кеплере, который полагался на эти теории для расчета орбит известных планет.

Гравитация Эйнштейна

Стремясь разгадать величайшие загадки Вселенной, Альберт Эйнштейн, которому в то время было 30 лет, понял, что пространство-время изгибается не силой, а массой. Изгибы, которые массивные объекты, такие как солнце, оставляют под собой, говорят энергиям, как двигаться.

Вы можете представить себе пространство-время в виде равномерно натянутой плотной ткани, в центр которой брошен бильярдный шар — точно так же, как ткань сгибается под давлением шара, пространство-время сгибается под давлением света огромные объекты.

Большой шар сильно искривляет пространство-время, заставляя меньший шар менять курс и следовать за падением.

Вместо мяча и ткани вы также можете представить машину, движущуюся по извилистой дороге: когда машина спускается с холма, она ускоряется. Массивные объекты во Вселенной похожи на гоночную машину: они создают экстремальные кривые в пространстве-времени.

интересно, что гравитация способна ускорять объекты, когда они входят (или приближаются) к глубоким гравитационным колодцам. Гравитационные колодцы — это концепция, согласно которой чем массивнее тело, тем глубже и крупнее гравитационный колодец, который он создает.

Закон всемирного тяготения

Другая легенда о гравитации гласит, что Исаак Ньютон был сбит падающим яблоком и понял, что должна быть сила, которая заставила вещи упасть на землю. Он написал уравнение, описывающее силу тяжести, показывающее, что чем массивнее объекты, тем больше сила притяжения между ними. Также было показано, что чем дальше они находятся, тем слабее тяга. Некоторые планеты двигались таким образом, что не могли объяснить это уравнение, но по большей части они существовали веками.

Как гравитация повлияла на Вселенную

это сила тяжести, которая создает звезды и планеты, соединяя материал, из которого они сделаны. Гравитация — это то, что удерживает планеты на орбите вокруг Солнца и то, что удерживает Луну на орбите Земли.

Роль гравитации для землян

Условия, в которых мы живем, были бы невозможны без нее. Он удерживает нашу планету на одинаковом расстоянии от Солнца, не позволяет атмосфере покинуть Землю, а также всему, что находится на ее поверхности. Гравитационное притяжение луны притягивает к себе моря, вызывая прилив океана.

Луна и приливы на Земле

Для нас очень важна гравитация. Мы не могли бы жить на Земле без нее. Гравитация Солнца удерживает Землю на орбите вокруг себя на комфортном и постоянном расстоянии для жизни. Гравитация удерживает нашу атмосферу и воздух, которым мы дышим.

Гравитация — это то, что скрепляет наш мир.

Однако гравитация не везде на Земле одинакова. Он немного сильнее в местах с большей подземной массой, чем в местах с меньшей массой.

Гравитация и сотворение Вселенной.

Гравитация также является важным элементом в создании Вселенной. Существующие во Вселенной газы притягиваются друг к другу гравитацией и объединяются, образуя большие объекты, включая звезды и планеты. Некоторые исследователи считают, что именно гравитация стабилизировала частицы после Большого взрыва, остановив коллапс Вселенной. Гравитация объединяет солнечные системы, образуя галактики, и поэтому играет центральную роль в создании Вселенной.