Гравитация на солнце больше чем на земле
Самые распространенные мифы о гравитации. Что из этого правда
В мире очень много мифов. Я говорю не про те, которые родились в древней Греции, а о тех, которые люди придумывают до сих пор просто от незнания. Часто какая-то информация или искажается, или просто неправильно понимается одним человеком и распространяется среди других. Так и получается, что мы знаем о предметах и явлениях то, чего на самом деле нет. Чтобы развеять такие мифы, мы периодическим публикуем ”разоблачительные” статьи, в которых рассказываем истинную природу вещей и то, как они устроены. Для этого мы собираем мнения ученых, исследователей и просто здравый смысл. Все вместе это позволяет разобраться в природе вещей и, что называется, стать умнее. На это раз мы поговорим о гравитации, которая вызывает немало споров. А еще голивудские фильмы сильно портят нам представление о том, что же это такое на самом деле.
Что там с гравитацией в Космосе?
Что сильнее- электромагнитная или гравитационная сила
Многие думают, что именно электромагнетизм сильнее гравитации. В целом, если не придираться к некоторым тонкостям, это правда, но, как всегда, есть некоторые ”но”.
Электромагнетизм — это сила, которая возникает на самом микроскопическом уровене и в некотором роде является основной всей механики, создавая основные силы. Например, в атоме чего-либо (допустим водорода) есть протоны, которые летают вокруг электронов. В итоге у нас есть электрический заряд и масса. Первый определяет силу электромагнитного взаимодействия, а второй уже относится к гравитации.
Эти силы рассматривают по отдельности из-за того, что они имеют свое влияние на разном уровне. Ни для кого не секрет, что электромагнитные частицы одного заряда отталкиваются, а противоположного — притягиваются. Если мы имеем дело с системой, в которой есть частицы с положительными и отрицательными зарядами, то можно считать, что она нейтральна. Примером может служить атом, который находится, как бы в равновесии.
Если мы возьмем огромное количество атомов и начнем рассматривать, например, планету, то расстановка сил изменится. В этом случае все тело в целом будет иметь плюс-минус нейтральный заряд и на первый план выйдет именно сила гравитации. То есть электромагнетизм действительно силен, но только когда речь идет о связи элементарных частиц. На этом уровне он действительно сильнее гравитации. Если говорить о больших объектах, то гравитация важнее.
На микроуровне все уравновешено собственными силами.
Может ли парад планет уменьшить гравитацию
Бытует мнение, что парад планет способен уменьшить гравитацию на нашей планете, но это чистой воды выдумка. Ну, или просто заблуждение.
Парад планет — это такое явление, когда планеты выстраиваются относительно Солнца в одну линию. Правда, на одной прямой они все равно не окажутся и будут небольшие отклонения по оси. Но этого достаточно, чтобы немного изменить гравитационное взаимодействие планет.
Если не вдаваться в физические формулы, то можно сказать, что сила гравитации тем больше, чем ближе друг к другу объекты или чем больше их размер. Например, Венера оказывает большое влияние на Землю из-за того, что она близко. При этом она не очень большая. Сатурн находится далеко, но он огромен, и поэтому тоже может оказывать влияние на Землю.
Находясь на поверхности нашей планеты, под гравитацией мы как правило понимаем не силу притяжения, а наш вес. Относительно других планет мы постоянно падаем вместе с Землей, но наш вес при этом не меняется.
Планеты не выстраиваются именно так. Отклонения все равно есть.
Впрочем, некоторый эффект от парада планет все же есть. Но мы все равно говорим, что его нет. Все из-за того, что отклонение получается очень небольшим. Если говорить о человеке, то он ”ощутит” это, как изменение веса примерно на одну миллионную грамма. Проще сказать, что изменения нет, чем высчитывать это значение.
Совсем другое дело, если говорить о влиянии на нашу планету гигантского по сравнению с ней Солнца или очень близкой к нам Луны. Оба этих небесных тела могут оказывать влияние на Землю, вплоть до появления приливов и отливов. Но в случае с планетами говорить о таком воздействии не приходится.
Что будет с телом около черной дыры
Некоторые ошибочные суждения предполагают, что тело, которое оказалось около черной дыры, должно быть разорвано на части. Не переживайте, этого не произойдет.
Когда какое-либо тело приближается к черной дыре, сила гравитации и приливные силы начинает очень сильно расти, но совсем не обязательно, что приливные силы становятся очень большими при подлете к горизонту событий.
Черная дыра совсем не обязательно должна разрывать тело на части
Приливными силами называют те силы, которые возникают в телах, свободно движущихся в неоднородном силовом поле. Может показаться, что действие таких сил может влиять на приливы и отливы на Земле, и это действительно так. Собственно, название этих сил от этого и произошло.
Приливные силы зависят от расстояние до тела и его размера. Важно, что расстояние считается от центра, а не от края. Размер черной дыры прямо пропорционален ее массе. Из этого можно сделать вывод, что если один и тот же предмет будет попадать в черные дыры разного размера, то только от массы черной дыры будут зависеть приливные силы. А исходя из сказанного о массе и размере, можно сделать вывод, что чем больше дыра, тем меньше приливные силы будут на горизонте.
То есть, если черная дыра будет относительно небольшой, она действительно может оказать влияние на подлетающие к ней тела. Но если размер черной дыры будет огромным, то она просто поглотит тело и все. На этом основаны некоторые фантастические фильмы, где герои попадают в черную дыру и с ними ничего не происходит.
В фильме Интерстеллар герои смогли пройти через черную дыру благодаря ее размеру.
Есть ли в космосе гравитация
Когда мы смотрим кино о космосе или видим трансляцию с МКС, в которой космонавты парят в невесомости, многие из нас думают, что там нет гравитации. Это ошибка.
На самом деле гравитация на орбите не то, что есть, она там почти ничем не отличается от той, что мы ощущаем на Земле. Если брать расстояние от центра Земли до МКС, то оно будет примерно на 10 процентов больше расстояния от центра Земли до ее поверхности. Если вспомнить, что гравитация зависит от размера тел и от их расстояния друг от друга, то становится понятно, что гравитация на орбите сильно меньше земной.
Впервые зафиксированы гравитационные волны от слияния черной дыры и нейтронной звезды
Космонавты могут ощущать невесомость не из-за того, что на орбите нет гравитации, а из-за того, что они постоянно находятся в состоянии свободного падения вместе со своим кораблем или космической станцией. Тем не менее, если поставить огромную стремянку и подняться на верхнюю ступеньку, которая будет на высоте орбиты МКС, мы не взлетим, а будем стоять на ней. Сила нашего притяжения немного изменится, но не настолько, чтобы взлететь.
Это не из-за отсутствия гравитации, а наоборот, из-за того, что она есть.
Если говорить совсем просто, космическая станция на орбите движется с огромной скоростью и постоянно стремится как бы пролететь мимо Земли. Ее гравитация в свою очередь удерживает станцию от ”улета”. В итоге, космонавты с их кораблем крутятся вокруг Земли и за счет центробежной силы находятся в уравновешенном состоянии невесомости. Получается, что гравитация на орбите есть и более того, именно она позволяет космонавтам испытывать невесомость, как бы парадоксально это не прозвучало.
Как долго спутники могут летать вокруг Земли
Считается, что искусственные спутники Земли или другие небесные тела могут вращаться вокруг нашей планеты вечно. Это не совсем так, хотя доля истины в таком рассуждении есть.
Все зависит от того, на какой орбите находится спутник. Если он находится на низкой орбите, то там есть хоть небольшое, но сопротивление атмосферы. В итоге, набранная им скорость, которая компенсирует силу притяжения за счет центробежной силы, будет постепенно падать. По мере падения скорости, орбита спутника будет постепенно снижаться, а скорость падать еще больше. В итоге рано или поздно он упадет. Конечно, если постоянно не приводить его в движение двигателем. Но мы рассматриваем пример, в котором он летает сам по себе. Например, если произошел конец света и управлять им некому.
На орбите очень много всего, но со временем она сама очистится от мусора и прочих объектов.
Если поднять спутник на такую орбиту, где влияние атмосферы нет, то там начинаются другие факторы, и на спутник будут оказывать гравитационное воздействие Луна, Солнце и другие планеты. Каждое такое воздействие будет небольшим, но если мы говорим о времени в масштабах вселенной, то такие силы приведут к хаотичному изменению орбиты спутника. В итоге изменится скорость спутника, ли его расстояние от Земли. Все это приведет к дисбалансу сил, которые удерживали его на орбите и он или улетит в открытый космос, или уйдет на более низкую орбиту, а там атмосфера, сопротивление и до свидания.
В итоге, спутник может летать вокруг Земли долго, но не бесконечно. Что уж там говорить, если даже Луна постепенно ”убегает” от нас в открытый космос и рано или поздно полностью покинет гравитационное поле Земли?
Как видим, мифов о гравитации, как и о любом другом явлении, много. Например, наш Рамис Ганиев буквально недавно подготовил статью о мифах, касающихся Солнца, а я некоторое время назад писал о мифах, касающихся радиации. Разобрав наши разоблачения, можно чуть лучше понять наш мир. Мы продолжим публиковать статьи о подобных мифах, а вы напишите в комментариях или в нашем Telegram-чате, о чем бы вам хотелось получше узнать из того, что часто сопровождается большим количеством заблуждений. Разберем и все покажем-расскажем.
У какой планеты Солнечной системы наибольшая гравитация?
Любой физический объект, обладающий массой, будь то атом или галактика, притягивает к себе все остальные тела. Этот эффект и называется гравитацией. Гравитационные силы играют ключевую роль в процессах, протекающих в Солнечной системе, именно они определяют орбиты всех небесных тел. Какая же из планет обладает наибольшей силой тяготения?
Это Юпитер! Дело в том, что сила гравитационного притяжения прямо пропорциональна массе взаимодействующих объектов. Юпитер же обладает самой большой массой среди всех планет Солнечной системы. По этому показателю он превосходит Сатурн (вторую по массе планету) более чем в 3,3 раза!
Сравнивать силу тяжести планет можно и иначе – по величине ускорения свободного падения у их поверхности. Так, на Земле оно составляет 9,8 м/с², а на Луне 1,62 м/с². Из-за этого астронавты, прыгавшие по лунной поверхности, как будто зависали в воздухе на несколько секунд. Меркурий и Марс обладают наименьшим ускорением свободного падения на поверхности (около 3,7 м/с²) среди планет Солнечной системы.
Интересно заметить, что сила тяжести у планет-гигантов, несмотря на их размеры, близка к земной. На Сатурне и Нептуне ускорение свободного падения оценивается в 10,44 и 11,15 м/с², а на Уране оно и вовсе меньше показателя Земли и составляет 8,87 м/с². И лишь на Юпитере его величина достигает внушительных 24,35 м/с². Это означает, что космонавт, оказавший у поверхности Юпитера, будет ощущать, что его вес увеличился в 2,5 раза.
Почему же величина свободного ускорения у газовых гигантов не так сильно отличается от земной силы тяжести? Дело в том, что сила гравитационного взаимодействия также зависит ещё и от расстояния между взаимодействующими объектами, причем мерить его надо от центра масс. Радиус газовых гигантов очень велик, что приводит к значительному уменьшению их силы тяжести у поверхности планет.
Список использованных источников
Гравитация на земле и в космосе
Кузнецов А.И., Кузнецов А. Р.
До Ньютона ученые считали, что имеются два типа гравитации: земная гравитация (действующая на Земле) и небесная гравитация (действующая на небесах). Ньютон объединил эти два типа гравитации, сформулировав закон всемирного тяготения. Согласно закону, все материальные тела притягивают друг друга, причём величина силы тяготения не зависит от химических и физических свойств тел, от состояния их движения, от свойств среды, где находятся тела. С тех пор понятие гравитации прочно вошло в физику, как один из видов взаимодействия тел или частиц, оказывающих влияние на их расположение или перемещение друг относительно друга.
Поскольку первоначально экспериментальные исследования гравитации заключались в изучении скорости падения тел на Землю с относительно небольшой высоты, а средства измерения имели относительно низкую точность, то результаты часто не отражали фактической сущности процесса. В частности, это касается утверждения об отсутствии влияния плотности тела на скорость его падения. Под действием признанного авторитета Ньютона основная масса ученых того и последующего времени не подвергала сомнению правильность этого закона, хотя отдельные высказывания против него были. Однако, никаких конкретных предложений по его опровержению, уточнению или дополнению долгое время не было высказано.
Одной из главных проблем до настоящего времени считается отсутствие приемлемого объяснения природы и физической сущности этого взаимодействия, которое существует только в виде математической формулы. Ни одна из выдвинутых гипотез не в состоянии была объяснить механизм тяготения.
Одна из наиболее популярных гипотез была выдвинута в 1690 году математиком Никола Фатио де Дюилье и в 1756 Жоржем Луи Ле Саж в Женеве. Они предложили простую кинетическую теорию гравитации, которая дала механическое объяснение уравнению силы Ньютона. Из-за того, что работа Фатио оставалась длительное время неопубликованной, а описана Ле Сажем чаще встречается название «гравитация Лесажа» [1, с. 1].
Гипотеза утверждает, что сила гравитации — это результат движения крошечных частиц, двигающихся во Вселенной с одинаково высокой скоростью и интенсивностью во всех направлениях. Изолированный объект A ударяется частицами со всех сторон, в результате чего он подвергается давлению вовнутрь объекта, но не подвергается направленной силе. Однако, в случае присутствия второго объекта B, часть частиц, которые иначе бы ударили по объекту A со стороны B, перехватывается, таким образом объект B работает как экран, т.е. с направления В объект A ударит меньше частиц, чем с противоположного направления. Аналогично, объект B будет ударен меньшим количеством частиц со стороны A, по сравнению с противоположной стороной. То есть, можно сказать, что объекты A и B «экранируют» друг друга, и оба тела прижимаются друг к другу результирующим дисбалансом сил. Таким образом, кажущееся притяжение между телами в данной теории на самом деле является уменьшенным давлением на тело со стороны других тел [1, с. 1].
Сам Ньютон отмечал, что эта теория является лучшим объяснением гравитации, но он склонялся к идее, что действительная причина тяготения не является механической. Очевидно она, как все гениальное, показалась ему слишком простой для Всемирного закона.
Критики теории Лесажа отмечали множество её слабых мест, особенно с точки зрения термодинамики. Джеймс Максвелл показал, что в модели Лесажа энергия частиц непременно перейдёт в теплоту и быстро расплавит любое тело. Анри Пуанкаре подсчитал, что скорость корпускул должна быть на много порядков выше скорости света, и их энергия испепелила бы все планеты [1, с. 1].
У нас вызывает сомнение наличие в космическом пространстве большого количества частиц, движущихся с высокими одинаковыми скоростями во всех направлениях. Могут существовать только отдельные высокоскоростные потоки (звездный ветер), движущиеся строго в определенном направлении. В наше время все эти вопросы легко решаются с использованием искусственных спутников.
Из выше приведенной гипотезы следует, что все пытались объяснить действие гравитации в объеме Вселенной, т.е. во всех направлениях.
Мы считаем, что этот закон (о формуле вообще не говорим) работает только при наличии у небесного тела атмосферы и расположении другого тела внутри ее. Во Вселенной же действуют другие законы движения, о которых написано ниже.
Принято считать, что Ньютон смог на основании установленных им законов механики объяснить движение планет, что не удавалось сделать другим на протяжении примерно 2000 лет. Однако, главным недостатком закона всемирного тяготения явилось то, что построенные согласно этому закону системы должны быть неустойчивыми, т.е. не могут существовать в принципе. В рамках математического подхода явления не объясняются. Сам Ньютон не смог объяснить устойчивость орбит планет Солнечной системы, и приписывал эту закономерность божественным силам [2, с. 1].
При использовании этих законов в практических целях в начале освоения космоса и запуске первых искусственных спутников Земли ученые столкнулись с рядом трудностей. Они заключались в том, что фактическое место нахождение выведенного на орбиту спутника существенно отличалось от рассчитанного на основании установленных законов.
Поэтому, при изучении движения небесных тел приходится ограничиваться приближенным и последовательным исследованием движения небесных тел. Такой подход получил название метода последовательных приближений, основная идея которого состоит в замене основной, весьма сложной задачи, рядом более простых (но с каждым последующим шагом все более усложняющихся) задач. Следуя этому методу, небесная механика сосредотачивает свое внимание, прежде всего, на силе притяжения, происхождение и природа которой до сих пор неизвестна, но наличие, которой было установлено Ньютоном в законе всемирного тяготения [4, с. 1].
В настоящее время в небесной механике принято, что основная сила, управляющая движением тел Солнечной системы – притяжение Солнца. Однако, если бы любая планета Солнечной системы испытывала только притяжение Солнца, то ее движение было бы совершенно предсказуемо. Однако, как принято считать, из-за возмущений со стороны других планет их движение происходит непредсказуемым образом [4, с. 1].
Не только мы, но и ряд известных ученых сомневается в наличии гравитационного взаимодействия между телами в том виде, в каком оно представлено формулой, и пытаются найти ему другое объяснение.
Такие попытки предприняты нами, и их суть вкратце изложена в материалах [5, с. 53] и [6, с. 5]. В данной публикации постараемся более аргументированно объяснить наше видение гравитации и закономерностей движения космических тел.
Считаем, что существующее ранее, до открытия Ньютоном закона всемирного тяготения, утверждение ученых, что имеются два типа гравитации: земная и небесная, отличающиеся друг от друга, было правильным.
Как известно, Земля окружена воздушной оболочкой, называемой атмосферой. Каждый горизонтальный слой атмосферы сжат весом верхних слоев. Причину сжатия раскроем ниже. Поэтому давление в нижних слоях атмосферы больше, чем в верхних. Очевидно, что причиной падения яблока на землю, согласно существующей легенды, а также всех других тел, является общеизвестное давление на них выше расположенного столба атмосферы. Известно, что все, расположенные на Земле, предметы и объекты испытывают это давление, которое удерживает их на поверхности. Равноускоренное падение тел в атмосфере, по мере их приближения к земле, вызвано непрерывно увеличивающимся над ними весом атмосферного столба. Это и есть объяснение физической сущности и механизма земной гравитации или иначе закона тяготения.
Существующие отличия плотности атмосфер звезд, Земли и других планет, обуславливают значительное различие ускорения свободного падения для их условий. Это свидетельствует о несоответствии названия закона (всемирный) и непригодности его математического описания для оценки движения и взаимодействия тел в космическом пространстве.
За пределами атмосферы эта гравитация не действует. Это объясняет наличие там состояния невесомости. Перемещение тел в космосе происходит в основном под действием реактивных сил и энергии движущихся газопылевых потоков.
По нашему мнению, в основе закона распределения планет по орбитам, скоростей их обращения вокруг звезды и вращения вокруг собственной оси лежат принципы, изложенные в гипотезе извержения вулканов и наличия суперзвезд (ГИВиНС) [7, с. 195]. Потоки звездного ветра, извергаемые из звезд, образуют воронку, наподобие вихря или торнадо. При этом по наружной поверхности воронки высокотемпературные потоки звездного ветра движутся с большой скоростью по спирали вверх. В это же время по внутренней поверхности конуса воронки, вращаясь в противоположную сторону вниз движутся «холодные» потоки межпланетного газа и плазмы. Эти потоки обеспечивают давление, удерживающее планеты на орбитах и атмосферу вблизи их поверхности.
Извергающиеся вдоль стен жерла с большой скоростью, вихревые потоки звездного вещества обеспечивают планетам подъемную силу и сообщают им вращательное движение вокруг Солнца и собственной оси по внутренней поверхности конуса (рис. 1).
Расширение конуса воронки способствует увеличению диаметра орбит планет по мере удаления их от поверхности звезды. Существующее в центральной зоне вихря разрежение создает центростремительную силу, удерживающую планеты на круговой орбите [6, с. 5].
Начальная скорость звездного ветра достигает сотен километров в секунду, постепенно снижаясь по мере его удаления, чем объясняется уменьшение скорости движения по орбите планет наиболее удаленных от звезды.
Согласно предложенной гипотезы, обращение и вращение планет Солнечной системы [6, с. 5], а также устойчивость их положение на орбите определяется не силой гравитации, а уравновешиванием воздействия двух противоположно направленных потоков: снизу исходящего от Солнца потока солнечного ветра, вращающегося против часовой стрелки, а сверху опускающегося вниз по внутренней стороне конуса спирального потока межпланетного газа и охлажденной плазмы, вращающегося по часовой стрелке (рис. 1). Стабильное положение планет на орбитах обеспечивается взаимодействием внешнего и внутреннего потоков. Так увеличение скорости наружного потока при коронарных выбросах на Солнце, сопровождается увеличением разряжения внутри воронки, а, следовательно, и пропорциональным повышением скорости опускающегося внутри потока. Это способствует выравниванию сил, действующих на планету снизу и сверху. Аналогично, увеличение количества выбросов с поверхности Солнца, приводящее к снижению скорости опускающегося потока, сопровождается уменьшением их количества и скорости внешнего потока.
В данном случае сила тяготения планет и прочих материальных и газовых частиц к Солнцу обеспечивается движением внутреннего спирального потока, возникающего вследствие создаваемого разряжения внутри конической части воронки.
В качестве подтверждения наличия внутреннего спирального потока можно привести пример движения самолета по спиральной траектории при срыве в штопор и результаты наблюдений движения космических аппаратов. Так в результате действия сопротивления атмосферы спутник начинает спуск по спирали [8, с. 1]. При достижении внешних пределов Солнечной системы первыми космическими аппаратами «Пионер-10» и «Пионер-11» была обнаружена замедляющая сила неизвестной природы, отличная от всех других известных сил, влияющих на аппараты.
Очевидно, используя подъемную силу и скорость внешнего потока, можно добиться значительной экономии топлива и времени при запуске космических аппаратов и выводе их на требуемую орбиту. Знание направления потоков звездного ветра в космическом пространстве и их использование (аналогично океанским течениям) облегчит перемещение космических аппаратов по просторам Вселенной. Для изучения таких потоков можно использовать искусственные спутники Земли.
Наблюдениями со спутников установлено, что в межпланетном пространстве мчится направленный от Солнца поток вещества, получивший название солнечный ветер. Он представляет собой продолжение расширяющейся солнечной короны и состоит в основном из водорода, гелия и электронов. Частицы солнечного ветра летят со скоростями, составляющими несколько сот километров в секунду, удаляясь от Солнца на многие десятки астрономических единиц — туда, где межпланетная среда Солнечной системы переходит в разреженный межзвёздный газ. Вместе с ветром в межпланетное пространство переносятся и солнечные магнитные поля.
Наиболее вероятно, что движение галактик и других космических тел, т.е. расширение Вселенной, осуществляется за счет звездного ветра в смеси с газами и космической пылью. Именно он служит основной движущей силой ее расширения.
Для более точного определения движения космических тел в качестве математической модели предпочтительнее использовать известную в физике и используемую в аэродинамике формулу гидравлического сопротивления [9, с. 129]:
где F – сопротивление движению тела в среде, Н;
с – коэффициент, зависящий от формы тела, безразмерное число, значение его
берется из таблицы или может определяться экспериментально;
А – площадь наибольшего сечения тела в плоскости перпендикулярной
направлению потока, м2;
— относительная скорость равная векторной разности скоростей тела и
потока, заданных относительно неподвижной системы отсчета, м/с.
По нашему мнению, данная формула соответствует наиболее точному описанию всех процессов и многообразия видов движения тел в космическом пространстве.
Таким образом, в результате проведенного анализа имеющихся литературных данных о тяготении предлагается следующая гипотеза:
— в основе распределения планет по орбитам, скоростей их обращения вокруг звезды и вращения вокруг собственной оси лежит не гравитация, а воздействие на них двух противоположно направленных потоков: снизу исходящего от Солнца потока солнечного ветра, вращающегося против часовой стрелки, а сверху опускающегося вниз по внутренней стороне конуса спирального потока межпланетного газа и охлажденной плазмы, вращающегося по часовой стрелке;
— тяготение планет и прочих материальных и газовых частиц к Солнцу (звездам) обеспечивается движением вниз внутреннего спирального потока, возникающего вследствие создаваемого разряжения внутри конической части воронки;
— для наиболее точного описания движения тел в космическом пространстве в качестве математической модели предпочтительнее использовать известную в физике формулу гидравлического сопротивления из раздела аэродинамики.