La gravità è una forza fondamentale piuttosto impressionante. Se non fosse per il comodo 1 g della Terra, che fa cadere gli oggetti verso la Terra ad una velocità di 9,8 m/s², fluttuaremmo tutti nello spazio. E senza di essa, tutte noi specie terrestri appassiremmo e moriremmo lentamente mentre i nostri muscoli degeneravano, le nostre ossa divennero fragili e deboli, e i nostri organi hanno cessato di funzionare correttamente.

Quindi si può dire senza esagerazioni che la gravità non è solo un fatto della vita qui sulla Terra, ma un prerequisito per questo. Però, poiché gli esseri umani sembrano intenzionati a scendere da questa roccia, sfuggire ai "legami burberi della Terra", per così dire, è necessario comprendere la gravità della Terra e ciò che serve per fuggirla. Quindi quanto è forte la gravità terrestre?

Definizione

Per abbatterlo, la gravità è un fenomeno naturale in cui tutte le cose che possiedono massa sono portate l'una verso l'altra - cioè asteroidi, pianeti, stelle, galassie, super cluster, ecc. Più massa ha un oggetto, più gravità eserciterà sugli oggetti che lo circondano. La forza gravitazionale di un oggetto dipende anche dalla distanza, ovvero la quantità che esercita su un oggetto diminuisce con l'aumentare della distanza.

La gravità è anche una delle quattro forze fondamentali che governano tutte le interazioni in natura (insieme alla forza nucleare debole, forte forza nucleare, ed elettromagnetismo). Di queste forze, la gravità è la più debole, essendo circa 1038 volte più debole della forza nucleare forte, 10 ³⁶ volte più debole della forza elettromagnetica e 10 ²⁹ volte più debole della forza nucleare debole.

Come conseguenza, la gravità ha un'influenza trascurabile sulla materia alla più piccola delle scale (cioè particelle subatomiche). Però, a livello macroscopico – quello dei pianeti, stelle, galassie, ecc. – la gravità è la forza dominante che influenza le interazioni della materia. Provoca la formazione, forma e traiettoria dei corpi astronomici, e governa il comportamento astronomico. Ha anche svolto un ruolo importante nell'evoluzione dell'universo primordiale.

È stato responsabile dell'aggregazione della materia per formare nuvole di gas che hanno subito un collasso gravitazionale, formando le prime stelle – che poi si unirono per formare le prime galassie. E all'interno dei singoli sistemi stellari, ha fatto fondere polvere e gas per formare i pianeti. Governa anche le orbite dei pianeti intorno alle stelle, di lune intorno ai pianeti, la rotazione delle stelle attorno al centro della loro galassia, e la fusione delle galassie.

Gravitazione e relatività universale

Poiché energia e massa sono equivalenti, tutte le forme di energia, compresa la luce, causano anche gravitazione e sono sotto l'influenza di essa. Ciò è coerente con la teoria della relatività generale di Einstein, che rimane il mezzo migliore per descrivere il comportamento della gravità. Secondo questa teoria, la gravità non è una forza, ma una conseguenza della curvatura dello spaziotempo causata dalla distribuzione disomogenea di massa/energia.

L'esempio più estremo di questa curvatura dello spaziotempo è un buco nero, da cui nulla può sfuggire. I buchi neri sono solitamente il prodotto di una stella supermassiccia che è diventata una supernova, lasciando dietro di sé un residuo di nana bianca che ha così tanta massa, la sua velocità di fuga è maggiore della velocità della luce. Un aumento della gravità provoca anche la dilatazione del tempo gravitazionale, dove il passare del tempo avviene più lentamente.

Per la maggior parte delle applicazioni, tuttavia, la gravità è meglio spiegata dalla legge di gravitazione universale di Newton, che afferma che la gravità esiste come attrazione tra due corpi. La forza di questa attrazione può essere calcolata matematicamente, dove la forza di attrazione è direttamente proporzionale al prodotto delle loro masse e inversamente proporzionale al quadrato della distanza tra loro.

gravità terrestre

Sulla terra, la gravità dà peso agli oggetti fisici e provoca le maree oceaniche. La forza di gravità terrestre è il risultato della massa e della densità dei pianeti:5,97237 × 10 ²⁴ kg (1.31668×10 ²⁵ libbre) e 5,514 g/cm ³ , rispettivamente. Ciò fa sì che la Terra abbia una forza gravitazionale di 9,8 m/s² vicino alla superficie (nota anche come 1 g), che naturalmente diminuisce quanto più ci si allontana dalla superficie.

Inoltre, la forza di gravità sulla Terra cambia effettivamente a seconda di dove ti trovi su di essa. La prima ragione è perché la Terra sta ruotando. Ciò significa che la gravità della Terra all'equatore è 9,789 m/s ² , mentre la forza di gravità ai poli è 9,832 m/s ² . In altre parole, pesi più ai poli che all'equatore a causa di questa forza centripeta, ma solo leggermente di più.

Finalmente, la forza di gravità può cambiare a seconda di cosa c'è sotto la Terra sotto di te. Maggiori concentrazioni di massa, come rocce o minerali ad alta densità possono cambiare la forza di gravità che senti. Ma certo, questo importo è troppo leggero per essere evidente. Le missioni della NASA hanno mappato il campo gravitazionale terrestre con incredibile precisione, mostrando variazioni nella sua forza, a seconda della posizione.

La gravità diminuisce anche con l'altitudine, visto che sei più lontano dal centro della Terra. La diminuzione della forza dalla scalata alla cima di una montagna è piuttosto minima (0,28% in meno di gravità in cima all'Everest), ma se sei abbastanza in alto per raggiungere la Stazione Spaziale Internazionale (ISS), sperimenteresti il ​​90% della forza di gravità che sentiresti in superficie.

Però, poiché la stazione è in uno stato di caduta libera (e anche nel vuoto dello spazio) gli oggetti e gli astronauti a bordo della ISS sono in grado di fluttuare intorno. Fondamentalmente, poiché tutto a bordo della stazione sta cadendo alla stessa velocità verso la Terra, quelli a bordo della ISS hanno la sensazione di essere senza peso, anche se pesano ancora circa il 90% di quello che farebbero sulla superficie terrestre.

La gravità terrestre è anche responsabile del fatto che il nostro pianeta abbia una "velocità di fuga" di 11,186 km/s (o 6,951 mi/s). Essenzialmente, ciò significa che un razzo deve raggiungere questa velocità prima di poter sperare di liberarsi dalla gravità terrestre e raggiungere lo spazio. E con la maggior parte dei lanci di razzi, la maggior parte della loro spinta è dedicata solo a questo compito.

A causa della differenza tra la gravità terrestre e la forza gravitazionale su altri corpi – come la luna (1,62 m/s²; 0,1654 g) e Marte (3,711 m/s²; 0,376 g) – gli scienziati non sono sicuri di quali sarebbero gli effetti per gli astronauti che è andato in missioni a lungo termine a questi organismi.

Mentre gli studi hanno dimostrato che le missioni di lunga durata in microgravità (cioè sulla ISS) hanno un effetto dannoso sulla salute degli astronauti (compresa la perdita di densità ossea, degenerazione muscolare, danni agli organi e alla vista) non sono stati condotti studi sugli effetti degli ambienti a bassa gravità. Ma viste le molteplici proposte fatte per tornare sulla luna, e la proposta della NASA "Viaggio su Marte", quell'informazione dovrebbe essere imminente!

Come esseri terrestri, noi umani siamo sia benedetti che maledetti dalla forza di gravità terrestre. Da una parte, rende l'accesso allo spazio piuttosto difficile e costoso. Dall'altra, garantisce la nostra salute, poiché la nostra specie è il prodotto di miliardi di anni di evoluzione della specie avvenuta in un ambiente di 1 g.

Se mai speriamo di diventare una specie veramente spaziale e interplanetaria, faremo meglio a capire come gestiremo la microgravità e la bassa gravità. Altrimenti, nessuno di noi probabilmente rimarrà fuori dal mondo per molto tempo!