Što je gravitacija i kako funkcionira?

Latinska riječ gravitas znači težina i daje nam riječ 'gravitacija', što je sila koja predmetima daje njihovu težinu. To je također korijen riječi 'gravitirati', riječi koja opisuje što radi gravitacija: čini objekte da gravitiraju jedan prema drugome. To je ono što drži ljude na Zemlji i drži Zemlju na svom mjestu u Sunčevom sustavu. Iako su se drevni filozofi pitali zašto su objekti padali prije nekoliko stoljeća, znanstvenici još uvijek imaju pitanja o tome kako gravitacija djeluje danas.

Što je gravitacija?

Najjednostavnije rečeno, gravitacija je sila koja privlači dva tijela jedno prema drugom. Sve što ima materiju, znači sve što se može dotaknuti, ima gravitacijsko privlačenje. To uključuje jabuke, ljude i Zemlju. Unatoč terminu nulte gravitacije, nemoguće je pobjeći gravitacijskim silama. Astronauti su još uvijek pod utjecajem gravitacije, ali se kreću u stranu tako brzo da se ne približavaju središtu planeta i u stalnom su stanju slobodnog pada.

Gravitacija, masa i udaljenost

Količina gravitacije koju ima bilo koji objekt proporcionalna je masi objekta. Objekti s većom masom imaju veću gravitaciju. Kako je Zemlja najveći i najbliži objekt okolo, sve je zarobljeno u svom gravitacijskom privlačenju, što znači da jabuke padaju na tlo umjesto da ih privlače prema glavi osobe.

Udaljenost također utječe na gravitaciju. Ako je objekt daleko, njegova gravitacijska sila je slabija. Na primjer, postoji točka u svemiru u kojoj privlačenje Marsa postaje jače od privlačenja Zemlje.

Temeljne sile u svemiru

Prema fizičarima, četiri temeljne sile svemira su gravitacijska, elektromagnetska, slaba i jaka interakcija. Sile mijenjaju kretanje objekta, a četiri temeljne sile definiraju kako sve u svemiru djeluje. Gravitacija je najslabija sila, ali je najlakše uočiti i ima najveći utjecaj na razini velikih razmjera. To nije samo razlog zašto ljudi mogu hodati Zemljom, već i održava planete u orbiti oko Sunca i Sunce na njegovom mjestu u galaksiji.

Drevna povijest gravitacijske teorije

Stari Grci su vjerovali da je sila koja privlači predmete na tlo unutarnja težina, a ne vanjska sila. Teški ljudi prirodno se povlače na Zemlju, dok lagani plamenovi skaču prema nebu. Nasuprot tome, indijski znanstvenici, posebno Aryabhata, rekli su da sila drži objekte na tlu, iako je njegova teorija stavila Zemlju u središte svemira. U 600-ima CE, matematičar Brahmagupta bio je prvi koji je opisao gravitaciju kao privlačnu silu.

kako napraviti sapun od nule bez lužine

Renesansna gravitacijska teorija

Kažu da je Galileo bacao predmete sa strane kosog tornja u Pizi kako bi promatrao što se dogodilo kada su pali. Bez obzira na to je li toranj bio uključen ili ne, Galileo je otkrio da svi objekti imaju tendenciju ubrzavanja pri padu. Drugi su znanstvenici nadograđivali svoj rad, a Grimaldi i Riccioli su izračunali gravitacijsku konstantu. Drugi rad na gravitaciji bio je usredotočen na astronomiju i Johannes Kepler na temelju tih teorija izračunao orbite poznatih planeta.

Zakon univerzalne gravitacije

Druga legenda o gravitaciji kaže da je Isaaca Newtona pogodila jabuka koja je padala i da je shvatio da mora postojati sila zbog koje stvari padaju na tlo. Napisao je jednadžbu koja opisuje gravitacijsku silu, koja je pokazala da što su objekti masivniji, to je sila između njih veća. Također je pokazalo da što su udaljeniji, to je povlačenje slabije. Neki planeti su se kretali na načine koji se ne mogu objasniti jednadžbom, ali uglavnom je to stajalo stoljećima.

Einstein i Opća teorija relativnosti

Einsteinova teorija opće relativnosti promijenila je način na koji fizičari gledaju na gravitaciju. Umjesto sile, kaže se da su efekti gravitacije uzrokovani krivuljom u prostor-vremenu koja se događa oko velikih objekata, kao kugla za kuglanje koja sjedi na trampolinu. Ova teorija objasnila je čudnu orbitu Merkura i postavila Newtonovu gravitaciju na njegovu glavu jer gravitacija više nije bila sila, već posljedica geometrije.

Što radi gravitacija?

Gravitacija ima nekoliko učinaka na stvarni svijet. Osim što objekte drže na tlu, gravitacija im daje težinu. Objekti teže manje na planetima s manjom gravitacijskom silom. Mjesečeva gravitacija je sila koja stvara oceanske plime. Gravitacija također održava Zemlju na ugodnoj udaljenosti od Sunca i drži atmosferu na mjestu, dajući svim živim bićima zrak za disanje i zaštitu od sunčevog zračenja.

Gravitacija i stvaranje svemira

Gravitacija je također bila bitan element u stvaranju svemira. Plinovi koji postoje u svemiru privlače se jedni drugima kroz gravitaciju i spajaju se u velike objekte uključujući zvijezde i planete. Neki istraživači vjeruju da je gravitacija stabilizirala čestice nakon Velikog praska, zaustavivši kolaps svemira. Gravitacija je spojila solarne sustave u galaksije i kao takva bila je temeljni element u stvaranju svemira.

Gravitacija i znanstvena istraživanja

Znanstvena istraživanja gravitacije nastavit će se i u budućnosti. Teorija relativnosti objašnjava neke anomalije Newtonove gravitacije; još uvijek postoje misterije u svemiru koje znanstvenici ne mogu objasniti. Gravitacija se ne uklapa u kvantnu teoriju polja i znanstvenici još uvijek istražuju kako se ona spaja s drugim temeljnim silama. Istraživanje gravitacije također ima više praktičnih primjena. NASA-ine svemirske letjelice prate promjene Zemljine gravitacije, što pomaže znanstvenicima u praćenju promjena razine mora i Zemljine kore.