Явление гравитации является связующим звеном мироздания — это фундаментальная сила, действующая между большими небесными телами. Это универсальная сила, присутствующая в любом уголке космоса. Открытие гравитации стало чрезвычайно важным импульсом для интеллектуального развития человечества. Причина в том, что во времена, предшествовавшие открытию этого явления, бытовало мнение, что то, что мы видим на небе — звезды, планеты, Солнце, Луна — имеет совершенно иные правила, чем объекты из нашего ближайшего окружения. Демонстрация Ньютоном того, что один и тот же простой закон применим как к падению и тяжести тел, так и к движению планет и комет, произвела настоящий прорыв в науке и философии и позволила взглянуть на вселенную как единое целое.
Что такое гравитация?
Гравитация — Это действие центробежной силы (например Земли) на все объекты на ней. Благодаря своему весу земля притягивает все к своей поверхности. Из-за гравитации у нас создается впечатление, что Земля плоская. Слово «гравитация» происходит от латинского gravitas, что означает вес. На Земле гравитация придает массу объектам. Гравитация Луны управляет приливами на Земле. На нашей планете гравитация является причиной того, что вещи падают, когда мы их бросаем. Благодаря этому явлению, мы приземляемся после прыжка.
Сущность силы гравитации незаметна в обычном окружении. Сила гравитационного притяжения между стулом и столом настолько минимальна, что для ее наблюдения требуются весьма изощренные методы. В связи с этим долгое время считалось, что единственным явлением тяготения является вес.
В типичной для нас бытовой среде сила тяжести воспринимается как притяжение окружающих нас предметов земным шаром, т. е. явлением веса. Наблюдая это притяжение (без точных и подробных экспериментов), можно выявить только одну зависимость — сила тяжести зависит от массы объекта, притягиваемого Землей. Простая формула для силы гравитации, полученная из повседневного опыта для малых тел у поверхности Земли, выглядит следующим образом:
Fg = m ∙ g, где m — масса тела, g — ускорение свободного падения, Fg - сила тяжести.
Таким образом, для тел вблизи поверхности Земли формула силы тяжести является и формулой веса тела. Гравитация является ключевой силой взаимодействия между объектами в космосе. Измеряется с помощью так называемой гравиметрии, которая измеряет ускорение Земли для изучения гравитационного поля. Прибор, используемый для этих измерений, называется гравиметром.
Как появилась теория гравитации?
Исследования явления начались довольно поздно, хотя о ее существовании подозревали уже в доисторические времена. Древние греки начали изучать влияние массы предметов на скорость их свободного падения. Первые найденные документы, описывающие это явление, датированы 355 г. до н.э. В то время земное тяготение еще не было связано с тяготением, господствующим во всем космосе. Древние греки на основе своих наблюдений создали геоцентрическая модель, которая ставила Землю в самый центр Вселенной. Только Николай Коперник, польский ученый из Торуни, доказал, что не Земля находится в центре всей Солнечной системы, а солнце. И именно оно придает ритм и порядок структуре: гравитация Солнца организует все планеты, заставляя каждую из них вращаться вокруг себя.
Первая последовательная теория, описывающая , как работает гравитация, была разработана в 17 веке. Дата публикации работы: 5 июля 1687 года. Ее автором оказался Исаак Ньютон. Чтобы описать это, он провел несколько экспериментов раньше. Его теория ограничивалась одним предложением: «Между любой парой тел возникает сила притяжения, которая действует на линию, соединяющую их центры масс. Величина ее возрастает пропорционально произведению масс и убывает пропорционально квадрату расстояния». Так был сформулирован закон всемирного тяготения, которому подчиняется все сущее.
Однако открытие Ньютона оказалось неполным. Позже было обнаружено, что между всеми объектами существуют силы, которые притягивают их, даже если тела не являются магнитами. Каждый объект производит определенную центробежную силу, которая действует на любой объект.
Гравитация и мы
Как гравитация связана с нашей повседневной жизнью? С одной стороны, есть преимущества, а с другой — отрицательные последствия. К преимуществам относится тот факт, что мы не пассивно перемещаемся в пространстве, а являемся частью упорядоченной системы. Это позволяет нам контролировать собственные движения и безопасно жить на сферической Земле в постоянном движении. Однако есть ситуации, в которых мы бы предпочли, чтобы гравитации не существовало, например. когда мы сталкиваемся с авиакатастрофой.
Самый популярный вопрос: как происходят космические полеты, когда существует сила притяжения? Эту задачу решают ученые. Необходимо построить космический корабль, который преодолеет силу гравитации. Такое преодоление барьера возможно только благодаря мощным реактивным двигателям. Прорыв в космическую сферу не означает, что гравитация перестает работать, но она не так сильна, как на поверхности Земли. Гравитация на орбите равняется центробежной силе.