Как далеко нужно отправиться, чтобы на вас перестала действовать сила гравитации? — Рене Лауфер

Посмотреть урок полностью: https://ed.ted.com/lessons/how-far-would-you-have-to-go-to-escape-gravity-rene-laufer

Каждая звезда, чёрная дыра, каждый человек, смартфон и атом притягивают друг друга и другие объекты под воздействием силы гравитации. Но почему мы не ощущаем, что нас «тянет» в миллиарды разных сторон? И существует ли точка во Вселенной, где бы мы не ощущали воздействия притяжения? Рене Лауфер подробно расскажет о неизбежности гравитации.

Урок — Рене Лауфер, мультипликация — TED-Ed.

На расстоянии более
шести тысяч световых лет

от поверхности Земли

стремительно вращающаяся нейтронная звезда

под названием Пульсар Чёрная Вдова

облучает радиацией своего компаньона,
коричневого карлика,

обращаясь вместе с ним
вокруг общей оси за примерно 9 часов.

Если находиться на нашей планете,

можно подумать, что вы лишь свидетель
некого захватывающего танца.

Однако на самом деле обе звезды
притягивают вас к себе.

А на вас действует противоположная сила,

и даже на расстоянии
триллионов километров от звёзд

вы связаны с ними гравитацией.

Гравитация является силой, притягивающей
два тела, обладающие массой, —

это могут быть любые тела.

Это означает, что любое тело
во Вселенной притягивает другое тело,

то есть любая звезда, чёрная дыра,

человек, смартфон и атом

постоянно притягивают друг друга.

Тогда почему же мы не ощущаем
притяжения в миллиарды сторон?

Для этого существуют две причины:
масса и расстояние.

Первоначальное уравнение,
описывающее гравитационную силу

между двумя телами,
сформулировал Исаак Ньютон в 1687 году.

С тех пор представление учёных
о гравитации изменилось,

но с помощью
Закона всемирного тяготения Ньютона

до сих пор в упрощённом виде
можно описать большинство процессов.

То есть:

гравитационная сила между двумя телами

равняется произведению массы одного тела

на массу другого,

умноженному на число с малым значением,

которое называется
гравитационная постоянная,

и делённому на квадрат
расстояния между ними.

Если массу одного из тел удвоить,

то сила притяжения
между ними также удвоится.

Если удвоить расстояние,

то данная сила составит
одну четверть от первоначальной.

Благодаря гравитационной силе,
что существует между вами и Землёй,

вы притягиваетесь к её центру,

и это проявляется в том,
что у вас есть вес.

Предположим, что эта сила
равняется примерно 800 ньютонам,

а вы стоите на высоте уровня моря.

Если вы переместитесь к Мёртвому морю,

сила притяжения вырастет
всего на доли процента.

А если забраться на вершину Эвереста,
данная сила уменьшится,

но опять весьма незначительно.

Если взлететь намного выше, то действие
гравитации сильно уменьшится,

но полностью избежать её не получится.

Гравитация формируется изменением
кривизны пространства-времени:

трёх измерений пространства плюс времени,

которые искривляются под действием
любого объекта, имеющего массу.

Земная гравитация достигает
Международной космической станции

на расстоянии 400 километров
от поверхности Земли,

практически не теряя своей силы.

Если поместить космическую станцию
на вершину гигантской колонны,

то, находясь в ней, вы испытаете
90 процентов силы гравитации,

как если бы вы находились на Земле.

Космонавты испытывают невесомость,

поскольку космическая станция находится
в состоянии падения к поверхности Земли.

Однако скорость вращения её вокруг планеты
столь велика, что она не упадёт на Землю.

Когда вы достигнете поверхности Луны, —

а это примерно 400 000 километров, —

притяжение Земли составит

менее 0,03 процента от того,
что вы испытали бы на её поверхности.

Единственная сила, действие которой
вы испытаете, будет лунная гравитация,

которая составляет
только шестую часть от земной.

По мере вашего продвижения
в глубины космоса

действие притяжения Земли на вас
продолжит ослабевать,

но никогда не упадёт до нуля.

Даже твёрдо стоя на Земле,

мы испытываем на себе

слабое притяжение как небесных,
так и близлежащих земных тел.

Солнце воздействует на вас
с силой, равной примерно пол-ньютона.

Если вы находитесь в нескольких метрах
от смарфтона, то испытываете

силу взаимного притяжения
в несколько пиконьютонов,

что примерно равняется силе притяжения,

возникающей между
вами и Галактикой Андромеды

на расстоянии 2,5 миллиона световых лет,

но вес которой примерно
в триллион раз больше Солнца.

Но для преодоления гравитации

существует одна «лазейка».

Если вокруг нас все тела, имеющие массу,
оказывают на нас влияние,

то как изменится гравитация Земли,

если вы опуститесь вглубь её, —

допустим, что вы всё же
не сгорите и не расплющитесь.

Если пробурить ход в самый центр
идеальной по форме сферы Земли, —

чем она, конечно же не является,
но предположим, что это идеальная сфера, —

то силы притяжения будут одинаково
воздействовать на вас со всех сторон.

И вы испытаете состояние невесомости,

лишь изредка ощущая мельчайшие
воздействия других небесных тел.

Поэтому избежать действия сил
гравитации можно лишь умозрительно

и только отправившись в самый центр Земли.