Заблуждение → В космосе нет гравитации

6 Ноя
2011

Первая ассоциация, возникающая при разговоре о космосе, — это, конечно же, невесомость. На ум сразу приходят космонавты, свободно летающие по кораблю и без малейшего усилия перемещающие тяжелые предметы. Неверное представление о причинах возникновения невесомости породило весьма распространенный миф о том, что в космосе вовсе отсутствует гравитация. Но несколько простых размышлений помогут понять, что гравитация есть везде — и на околоземной орбите, и где-то на пути от Земли к Марсу, и в бескрайнем межзвездном пространстве.
В1687 году Исаак Ньютон впервые выводит закон всемирного тяготения, из которого становится понятно, как притягивают друг друга физические тела. Но главное, что интересовало ученых в этом законе, — возможность описания движения небесных тел, а именно: планет, Луны, комет, астероидов и т. д. Однако закон тяготения в том виде, в котором его открыл Ньютон, оказался несовершенен — дальнейшее развитие он получил в общей теории относительности (далее — ОТО) А. Эйнштейна. Но самое интересное заключается в том, что закон Ньютона используется и по сей день — все дело в том, что он является частным случаем закона, описывающего гравитацию в ОТО.
Так что же представляет собой закон всемирного тяготения? Все не так сложно: сила притяжения двух тел зависит от масс этих тел и разделяющих их расстояний. Сила тяготения при отдалении тел ослабевает чрезвычайно быстро: если увеличить расстояние в 2 раза, притяжение уменьшится в 4 раза, а если расстояние станет больше в 3 раза, то притяжение ослабнет в 9 раз (то есть уменьшение силы притяжения зависит от квадрата расстояний между тяготеющими массами).

Но в нашем случае интересно другое — на какое расстояние ни отдалялись бы тела, их взаимное притяжение никогда не станет равным нулю. Тяготение будет сколько угодно малым, таким, что его невозможно будет измерить, но оно все-таки не станет нулевым. Это одно из основных свойств гравитации. Несмотря на то, что гравитационное воздействие является самым слабым из всех, оно не уничтожается и распространяется на бесконечные расстояния.

Выходит, что нас, жителей Земли, притягивают далекие звезды и планеты, находящиеся от нас на расстояниях в миллионы световых лет. Да, это так, но притяжение далеких солнц настолько мало, что неспособно сдвинуть даже атом, а о более крупных объектах и говорить не приходится. Но, опять же, необходимо сказать, что гравитация хоть и крайне мала, но не нулевая.

Поэтому нельзя говорить о том, что в космосе нет гравитации. Напротив — космос буквально «пропитан» гравитацией и в каждой точке космического пространства существует доля притяжения абсолютно всех тел, существующих во Вселенной.

Но тогда возникает вполне резонный вопрос: а почему тогда в космосе существует невесомость? Все достаточно просто и объясняется отнюдь не отсутствием гравитации. Если тело расположено на достаточно большом удалении от космических объектов (например, корабль, летящий к другим планетам), то сила притяжения этих космических тел будет слишком мала, и к тому же они будут примерно уравновешивать друг друга.

Есть здесь и другая причина. Движение космического корабля вокруг Земли — это буквально «побег от падения». В каждый момент времени корабль, а значит, и люди, в нем находящиеся, совершает два движения — быстрое движение вдоль поверхности Земли и падение на поверхность планеты. А сложение этих движений приводит к тому, что путь корабля просто-напросто искривляется, становится круговым или эллиптическим.

Чтобы понять это, необходимо привести некоторые цифры. Скорость корабля, летящего на низкой орбите (около 200-300 км), почти равна первой космической скорости и составляет около 8 км/с. То есть каждую секунду корабль успевает пролететь целых 8 км. Но за эту же секунду корабль приближается к Земле на 5 метров, и если бы наша планета была плоской, то через какое-то время неминуемо произошло бы столкновение. Но Земля круглая, и при этом ее поверхность каждые 8 км опускается на те же 5 метров.

Получается, что корабль буквально падает на Землю, но упасть не может, так как поверхность планеты «уходит» из-под корабля на то же расстояние, на какое он приблизился. Именно это падение и вызывает появление эффекта невесомости, ведь падает не только корабль, но все, что в нем находится, в том числе и люди. А при падении, как известно, тела перестают давить на свои опоры, происходит «потеря» веса, которую можно наблюдать в падающем лифте и в самолете, совершающем снижение по особой траектории.

Таким образом, гравитация есть в любой точке космического пространства, но лишь в непосредственной близости от крупных объектов (звезд, планет, астероидов, комет и т. д.), она проявляется в качестве сильного и заметного притяжения, такого, как на нашей Земле.


 

Комментарии:

наверх