Jak daleko trzeba polecieć, aby uciec od grawitacji? - Rene Laufer

Zobacz całą lekcję: https://ed.ted.com/lessons/how-far-would-you-have-to-go-to-escape-gravity-rene-laufer

Każda gwiazda, czarna dziura, człowiek, smartfon i atom nieustannie przyciągają się nawzajem za pomocą wspólnej siły: grawitacji. Dlaczego więc nie czujemy się rozciągani na miliardy różnych stron? Czy gdzieś we wszechświecie nie ma siły przyciągania? Rene Laufer opisuje niemożność ucieczki od grawitacji.

Lekcja: Rene Laufer, reżyseria: TED-Ed.

Ponad sześć tysięcy lat świetlnych

od powierzchni naszej planety

szybko obracająca się gwiazda neutronowa,

zwana pulsarem Czarna Wdowa,

bombarduje promieniowaniem
towarzyszącego jej brązowego karła,

z którym okrążają się
nawzajem co 9 godzin.

Będąc na Ziemi, możesz sądzić,

że jesteś tylko obserwatorem
tego burzliwego tańca.

Ale tak naprawdę
obie te gwiazdy cię przyciągają.

A ty przyciągasz je

przez biliony kilometrów,

połączony za pomocą grawitacji.

Grawitacja to siła przyciągania
między dwoma obiektami z masą,

dowolnymi obiektami posiadającymi masę.

Co oznacza, że każdy obiekt
we wszechświecie przyciąga inne obiekty.

Każda gwiazda, czarna dziura,

człowiek, smartfon i atom

nieustannie przyciągają się nawzajem.

Dlaczego więc nie czujemy się
rozciągani na miliony różnych kierunków?

Z dwóch powodów:
wielkości masy i odległości.

Równanie opisujące siłę grawitacyjną
między dwoma obiektami

napisał w 1687 roku Issac Newton.

Od tamtego czasu wiedza naukowców
znacznie się rozwinęła,

ale prawo powszechnego ciążenia Newtona

wciąż w większości przypadków
dobrze określa tę zależność.

Wygląda to tak:

siła przyciągania między dwoma obiektami

jest równa masie pierwszego

pomnożonej przez masę drugiego

pomnożonej przez małą liczbę,

zwaną stałą grawitacji,

oraz podzielonej przez odległość
między nimi podniesioną do kwadratu.

Jeśli dwukrotnie zwiększy się
masa jednego obiektu,

siła przyciągania między nimi
również się podwoi.

Jeśli odległość miedzy nimi
dwukrotnie się wydłuży,

siła przyciągania zmaleje czterokrotnie.

Siła grawitacji między tobą
a Ziemią przyciąga cię do jej środka,

tę siłę odczuwasz jako swoją wagę.

Powiedzmy, że ta siła wynosi 800 Newtonów,

kiedy znajdujesz się na poziomie morza.

Nad Morzem Martwym

ta siła zwiększyłaby się
o maleńki ułamek procenta.

A na szczycie Mount Everestu
zmniejszyłaby się,

znowu o niewielką ilość.

Im wyżej jesteś, tym bardziej
słabnie siła grawitacji,

ale nie można od niej uciec.

Grawitacja powstaje przez zakrzywienie
w krzywiźnie czasoprzestrzeni,

czyli trzech wymiarach plus czas.

Czasoprzestrzeń zakrzywia się wokół
każdego obiektu, który ma masę.

Grawitacja Ziemi dosięga
do Międzynarodowej Stacji Kosmicznej

400 km nad powierzchnią naszej planety

z niemal taką samą siłą.

Gdyby stacja stała na szczycie
wysokiej kolumny,

nadal odczuwano by 90%

siły grawitacji Ziemi.

Astronauci doświadczają nieważkości,

ponieważ stacja kosmiczna
cały czas "spada" na Ziemię.

Na szczęście okrąża ją na tyle szybko,
że nigdy nie spadnie.

Na powierzchni Księżyca,

około 400 000 km stąd,

ziemska grawitacja wynosiłaby

mniej niż 0,03% przyciągania
odczuwalnego na Ziemi.

Odczuwalna byłaby jedynie
grawitacja księżycowa,

czyli około jednej szóstej ziemskiej.

W miarę oddalania

malałby efekt przyciągania ziemskiego,

ale nigdy nie wyniósłby zero.

Mimo tego, że jesteśmy
bezpiecznie przywiązani do Ziemi,

wciąż odczuwamy delikatne przyciąganie
ciał niebieskich i obiektów na Ziemi.

Słońce przyciąga cię z siłą
około pół newtona.

Jeśli znajdujesz się kilka metrów
od swojego smartfona,

odczujesz wspólną siłę przyciągania
o wartości kilku pikonewtonów.

To tyle samo, co przyciąganie

między tobą a Galaktyką Andromedy,

oddaloną o 2,5 miliona lat świetlnych,

ale bilion razy masywniejszą od Słońca.

Ale w uciekaniu od grawitacji

jest pewna sztuczka.

Jeśli wszelka masa dookoła
nieustannie nas przyciąga,

jak zmieniłaby się grawitacja ziemska,

gdybyśmy udali się
głęboko pod powierzchnię,

zakładając, że nie spalimy się
ani nic nas nie zgniecie?

W środku idealnie kulistej Ziemi,

załóżmy na chwilę, że taka jest,

odczuwałbyś identyczne
przyciąganie z każdej strony.

Byłbyś zawieszony, bez wagi,

odczuwając tylko delikatne przyciąganie
innych ciał niebieskich.

A więc można uciec od ziemskiej grawitacji
w takim eksperymencie myślowym,

ale tylko schodząc w jej głąb.