Найти в Дзене
Вячеслав Лютый

Невесомость в центре Земли. Где вещи тяжелее?

Все тела в природе взаимно притягивают друг друга. Закон, которому подчиняется это притяжение, был установлен Ньютоном и носит название закона всемирного тяготения. Он гласит, что массивный объект оказывает притяжение других внешних тел (как и наоборот) таким образом, будто вся его масса оказывается сосредоточена в центре. Сила взаимного притяжения двух тел обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. При подъёме тела над земной поверхностью сила, с которой это тело притягивается к Земле, будет убывать. Например, если поднять гирю, массой 1 килограмм на высоту 6400 километров, то есть удалить её от центра Земли на два её радиуса, то сила притяжения ослабеет в 2², то есть в 4 раза. Тогда наша гиря при взвешивании на пружинных весах будет весить всего 250 граммов. При дальнейшем удалении гири от поверхности на расстояние равное тройному расстоянию от центр земного шара, то есть на 12 800 километров, зафиксируем ослабление притяжения в 3², то есть в 9 раз, и пружинные весы пока

Все тела в природе взаимно притягивают друг друга. Закон, которому подчиняется это притяжение, был установлен Ньютоном и носит название закона всемирного тяготения. Он гласит, что массивный объект оказывает притяжение других внешних тел (как и наоборот) таким образом, будто вся его масса оказывается сосредоточена в центре. Сила взаимного притяжения двух тел обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Закон всемирного тяготения Ньютона, где F – сила притяжения двух тел, m₁ и m₂ – массы взаимодействующих тел, R – расстояние между телами, G – гравитационная постоянная
Закон всемирного тяготения Ньютона, где F – сила притяжения двух тел, m₁ и m₂ – массы взаимодействующих тел, R – расстояние между телами, G – гравитационная постоянная

При подъёме тела над земной поверхностью сила, с которой это тело притягивается к Земле, будет убывать. Например, если поднять гирю, массой 1 килограмм на высоту 6400 километров, то есть удалить её от центра Земли на два её радиуса, то сила притяжения ослабеет в 2², то есть в 4 раза. Тогда наша гиря при взвешивании на пружинных весах будет весить всего 250 граммов. При дальнейшем удалении гири от поверхности на расстояние равное тройному расстоянию от центр земного шара, то есть на 12 800 километров, зафиксируем ослабление притяжения в 3², то есть в 9 раз, и пружинные весы покажут уже 111 граммов, и так далее.

Теперь, когда мы убедились, что чем ближе к поверхности Земли находится тело, тем сильнее оно притягивается к нему, в голове появляется мысль о том, что при погружении в недра нашей планеты вместе с гирей мы пронаблюдаем увеличение притяжения: мы двигаемся к центру земного шара и гиря на глубине должна стать весить больше.

Однако, данное предположение неверно. В действительности же всё наоборот: с увеличением глубины погружения в Землю все тела будут уменьшаться в весе, а не наоборот. Объяснение этому эффекту следующее: частицы Земли располагаются теперь не только под гирей, но и со всех сторон от неё, притяжение идёт в разные стороны, а не только вниз. Гиря в глубинах Земли притягивается вниз частицами, находящимися под ней, но в это же время гиря притягивается и вверх частицами, расположенными над ней.

По мере погружения вглубь тело начинает притягиваться вверх частицами, расположенными над ней.
По мере погружения вглубь тело начинает притягиваться вверх частицами, расположенными над ней.

Вес тела по мере движения вглубь будет уменьшаться и, достигнув центра Земли, тело вовсе утратит в весе, станет невесомым, вследствие того, что окружающие частицы начнут притягивать его там с одинаковой силой во все стороны. Стоит отметить, что давление оказываемое на гирю в центре Земли будет примерно в 3 миллиона раз выше, чем давление земной атмосферы.

Таким образом, тело будет иметь максимальный вес на поверхности Земли и будет весить меньше по мере удаления вверх или вглубь от неё.

В некотором приближении, если считать плотность Земли однородной на всей глубине, то данная теория верна. Однако на практике плотность земного шара увеличивается с приближением к его центру. Тогда при углублении сила тяжести, действующая на тело, сначала растёт и только потом начинает убывать. Пока что доподлинно неизвестно, на какой глубине тело будет иметь наибольший вес, в силу недостаточной изученности структуры внутреннего строения земного шара.