5 datos sobre la gravedad: una de las fuerzas más misteriosas del universo

1. La gravedad de la Tierra es más débil que el imán de tu nevera

Hay cuatro fuerzas llamadas fundamentales en el mundo: una fuerza nuclear fuerte que asegura la estabilidad núcleos atómicos, nuclear débil, responsable de la descomposición radiactiva, la fuerza electromagnética y nuestro amado gravedad. Es este último el que evita que la Tierra, otros planetas y estrellas, los sistemas solares y las galaxias se deterioren.

Bueno, la gravedad es la fuerza fundamental más débil de todas. Y los científicos no entienden por qué.

Puedes decir: pero la gravedad es lo que impulsa a las estrellas, galaxias y otros objetos enormes, ¿cómo puede ser débil? Bueno, pon un imán en la nevera. Ahora responde a la pregunta de por qué le atrae la heladera diminuta. más fuerteque todo el planeta.

Y las fuerzas atómicas débiles y fuertes son aún más poderosas que las electromagnéticas. Al menos puedes quitar el imán del refrigerador sin ayuda externa, pero la gente aún no ha aprendido a dividir átomos con las manos desnudas. A modo de comparación: la fuerza eléctrica entre un electrón y un protón dentro de un átomo es aproximadamente un quintillón (eso es uno seguido de 30 ceros) veces

más fuerteque la atracción gravitacional entre ellos.

Y este es uno de los principales misterios de la física. Los científicos tienen suposiciónque el universo puede tener dimensiones adicionales ocultas a nuestra percepción. Y la gravedad se propaga a través de todos ellos, mientras que las fuerzas electromagnéticas y las fuerzas nucleares fuerte y débil se limitan a nuestro espacio-tiempo tetradimensional.

Tal vez incluso nuestra gravedad afecta a objetos en otros universos, si existen. Y nuestros objetos, a su vez, se ven afectados por su atracción. Esto podría explicar por qué nuestro Universo se expande más rápido de lo esperado. Al menos, tal teoría es propuesta por físicos a quienes no les gusta la teoría de la materia oscura y la energía.

Pero a pesar de todas las suposiciones, actualmente no hay evidencia experimental para confirmar o refutar esto.

2. La gravedad crea ondas

Animación: Dana Berry / NASA

Imagina que el espacio-tiempo es un tejido estirado. Bueno, o la superficie del estanque, si lo prefieres. A medida que los objetos masivos se mueven como los agujeros negros o las estrellas de neutrones se fusionan, crean deformaciones en el espacio-tiempo, como pliegues en la tela. O como olas, divergiendo desde el lugar donde la piedra cayó al estanque. Así es como se ven las ondas gravitacionales.

La analogía es, por supuesto, un poco exagerada, porque tanto la tela como la superficie del estanque son planas y Universo tridimensional, pero los científicos aún no han encontrado mejores ejemplos.

Las ondas gravitacionales son diferentes del sonido o la luz, por lo que no podemos oírlas ni verlas. Sin embargo, con la ayuda de instrumentos especiales llamados interferómetros láser, los científicos pueden encontrar. Esto le permite explorar objetos masivos distantes y estudiar fenómenos cósmicos que ocurren en los rincones más remotos del universo.

La existencia de ondas gravitacionales fue predicha por Albert Einstein hace cien años.

Pero solo recientemente la humanidad ha desarrollado y aplicado herramientas para detectarlos. Uno de ellos es el observatorio interferométrico láser LIGO. Fue su primera vez en 2015. fijado ondas gravitacionales de la fusión de dos agujeros negros a una distancia de unos 1.300 millones de años luz de Tierra.

Ellos aprobar a través de todos los obstáculos, incluido el vacío, y no están sujetos a absorción o reflexión. También se propagan por todo el universo a la velocidad de la luz.

3. La gravedad en la Tierra no es uniforme

Animación: ESA

Probablemente hayas visto esta animación antes. Está circulando un mito en la web, supuestamente así es como aspecto nuestro planeta sin océanos. Pero, de hecho, este no es un modelo de la Tierra en sí, sino de su campo gravitatorio.

Ves atracción más fuerte donde hay una gran masa. Y el campo gravitatorio en la Tierra no es uniforme por varias razones. Primero, nuestro planeta no es una pelota perfecta. Está ligeramente aplanado en los polos y ensanchado en el ecuador, lo que da como resultado una distribución desigual de la masa.

En segundo lugar, la superficie de la Tierra es muy desigual. Tenemos montañas altas, fosas oceánicas profundas y otras formas de paisaje que tienen diferentes masas. Y en tercer lugar, dentro del planeta los materiales también están distribuidos de manera desigual. Todos estos factores hacen que la gravedad en la Tierra varíe de un lugar a otro.

Esto significa que en diferentes lugares de nuestro planeta pesarás diferente.

digamos si tu son en Colombo en Sri Lanka, su peso será ligeramente menor que si estuviera en Katmandú en Nepal. El Océano Índico es una de las regiones con menor gravedad relativa del mundo, mientras que el pesado Himalaya, por el contrario, la aumenta.

Otro ejemplo: durante mucho tiempo los científicos no entendípor qué en la región alrededor de la Bahía de Hudson en Canadá la gravedad es más débil de lo que debería ser en teoría. Resultó que los glaciares centenarios se están derritiendo allí, su masa está disminuyendo y, en consecuencia, la fuerza de atracción está disminuyendo.

Por lo tanto, si no está satisfecho con el número en la balanza, simplemente cambie su lugar de residencia e inmediatamente pierda uno o dos kilogramos. Es cierto que la masa seguirá siendo la misma, pero el peso disminuirá. Física.

4. La gravedad dobla la luz

Es fácil ver cómo la gravedad afecta a los objetos físicos. Gracias a él, nos mantenemos firmes en la Tierra y no volamos al espacio, las manzanas caen de arriba a abajo, el Sol corta círculos alrededor del núcleo de la galaxia, etc.

Pero esta fuerza afecta no solo a la materia, sino también a la luz. Es por eso que agujeros negros así llamados: tienen una gravedad tan poderosa que toda la luz que atraen no puede salir del campo gravitatorio.

Pero a veces los fotones no caen sobre un objeto masivo, sino que simplemente pasan volando, cambiando solo ligeramente la trayectoria.

Este fenómeno conocido como lentes gravitacionales. Ocurre porque la gravedad deforma el espacio y el tiempo alrededor de objetos masivos como estrellas y galaxias. Y como resultado, la luz que pasa por estos objetos masivos sigue un camino curvo, no una línea recta.

Las lentes gravitatorias fueron las primeras predicho Albert Einstein en su teoría general de la relatividad. Sugirió que la luz de un objeto distante se desviaría cuando pasara por una estrella masiva cercana a nosotros. Su teoría fue confirmada experimentalmente durante un eclipse solar en 1919.

Las lentes gravitacionales pueden producir efectos espectaculares como "anillos de Einstein" o "cruces". Einstein" - cuando la luz de una galaxia distante se dobla alrededor de una más cercana, creando anillos, herraduras y otras luces cifras.

Este fenómeno también es usado astrónomos para estudiar la materia oscura. Como no emite luz, no se puede observar directamente. Pero podemos detectar su presencia a través de efectos de lentes gravitacionales.

5. La ingravidez no es la ausencia de gravedad

Si le preguntas a la primera persona que conoces por qué los astronautas flotan en el aire en la ISS, lo más probable es que te responda que no hay gravedad en el espacio. Esto, por supuesto, no es así, de lo contrario, ¿cómo sería Sol podría mantener los planetas en sus órbitas?

Por eso esta declaración equivocado. Imagina que estás en un avión y de repente comienza a sumergirse. Si lanzas una pelota en este momento, por supuesto, caerá. Pero como el avión también está cayendo, te parecerá que el juguete está flotando en el aire. Este es el estado de ingravidez. Por cierto, antes de volar al espacio, los astronautas se adaptan a él en aviones de buceo.

Los tableros para tal entrenamiento son irónicamente llamados por los empleados de la NASA Vomit Comet - "cometa vomitando". Adivina qué.

Lo mismo les sucede a los astronautas en órbita. Astronave o la estación se esfuerza constantemente hacia la Tierra debido a la gravedad. Pero como avanzan lo suficientemente rápido, nunca caen, sino que vuelan alrededor del planeta en cada revolución. Esto crea la ilusión de una falta de atracción, aunque es más correcto llamar a este estado “microgravedad”.

De hecho, todo el espacio está impregnado de gravedad, y no hay lugar en el espacio donde no lo esté. Científicos creerque, aunque su velocidad de propagación está limitada por la velocidad de la luz y su fuerza disminuye rápidamente con la distancia a la fuente, el rango de acción en sí es infinito.

Es decir, ahora estás bastante afectado por las ondas gravitatorias de una especie de agujero negro, que tardan decenas de miles de años en llegar a la Tierra. Es solo que su fuerza es muy pequeña en comparación con la gravedad de nuestro planeta. Y eso es bueno, ya sabes.