Как ваш вес меняется в разных странах, какие волны распространяют чёрные дыры и что такое невесомость.
1. Гравитация Земли слабее, чем ваш магнит на холодильнике
В мире есть 4 фундаментальные силы: сильная ядерная, обеспечивающая стабильность атомных ядер; слабая ядерная, ответственная за радиоактивный распад; электромагнитная сила и всем известная гравитация. Именно гравитация удерживает Землю , звезды и другие планеты , системы и галактики от распада.
Гравитация — самая слабая фундаментальная сила из всех, и ученые до сих пор не знают почему.
2.Невесомость — это не отсутствие гравитации
Если вы спросите первого попавшегося человека, почему на МКС астронавты плавают в воздухе, он, скорее всего, ответит, что в космосе нет гравитации. Это, разумеется, не так, иначе как бы Солнце могло удерживать планеты на своих орбитах?
Вот почему это утверждение неверно. Представьте себе, что вы находитесь в самолёте и он внезапно начинает пикировать. Если вы подбросите в этот момент мячик, он, конечно, будет падать. Но так как самолёт тоже летит вниз, вам будет казаться, что игрушка парит в воздухе. Это и есть состояние невесомости. Кстати, астронавты перед полётами в космос адаптируются к нему в пикирующих самолётах.
Борта для таких тренировок сотрудники NASA иронично называют Vomit Comet — «рвотная комета». Сами догадайтесь почему.
3.Гравитация искривляет свет
Несложно заметить, как гравитация влияет на физические объекты. Благодаря ей мы твёрдо стоим на Земле, а не улетаем в космос, яблоки падают сверху вниз, Солнце нарезает круги вокруг ядра галактики и так далее.
Но эта сила влияет не только на материю, но и на свет. Именно поэтому чёрные дыры так называются: у них тяготение настолько мощное, что весь притягиваемый ими свет не может покинуть гравитационного поля.
Но иногда фотоны не падают на массивный объект, а просто пролетают мимо, лишь слегка поменяв траекторию.
Это явление известно как гравитационное линзирование. Оно происходит из‑за того, что гравитация искажает пространство и время вокруг массивных объектов вроде звёзд и галактик. И в итоге свет, проходящий мимо этих массивных объектов, следует по изогнутому пути, а не по прямой линии.
Гравитационное линзирование было впервые предсказано Альбертом Эйнштейном в его общей теории относительности. Он предположил, что свет от далёкого объекта будет искривляться, проходя мимо близкой к нам массивной звезды. Его теория была экспериментально подтверждена во время солнечного затмения в 1919 году.
Гравитационное линзирование может привести к созданию впечатляющих эффектов, таких как «кольца Эйнштейна» или «крест Эйнштейна» — когда свет от далёкой галактики искривляется вокруг более близкой, создавая кольца, подковы и прочие световые фигуры.
Это явление также используется астрономами для изучения тёмной материи. Поскольку она не излучает свет, её невозможно наблюдать напрямую. Но мы можем обнаружить её присутствие через эффекты гравитационного линзирования.
4.Гравитация на Земле неоднородная
По Сети гуляет миф, якобы именно так выглядит наша планета без океанов. Но на самом деле это модель не самой Земли, а её гравитационного поля.
Видите ли, притяжение сильнее там, где сосредоточена большая масса. И поле гравитации на Земле неоднородно по нескольким причинам. Во‑первых, наша планета не является идеальным шаром. Она немного сплюснута у полюсов и расширена у экватора, что приводит к неравномерному распределению массы.
Во‑вторых, поверхность Земли очень неровная. У нас есть высокие горы, глубокие океанские впадины и другие ландшафтные формы, которые имеют разную массу. И в‑третьих, внутри планеты материалы также распределены неравномерно. Все эти факторы приводят к тому, что гравитация на Земле варьируется от места к месту.
Это значит, что в разных местах нашей планеты вы будете весить по‑разному.
Скажем, если вы находитесь в Коломбо в Шри‑Ланке, то ваш вес будет чуть меньше, чем если бы вы были в Катманду в Непале. Индийский океан является одним из регионов с самой низкой относительной гравитацией в мире, в то время как тяжёлые Гималаи, напротив, увеличивают её.
Другой пример: долгое время учёные не понимали, почему в регионе вокруг Гудзонова залива в Канаде гравитация слабее, чем должна быть в теории. Оказалось, что там тают вековые ледники, масса их уменьшается, а следовательно, и сила притяжения снижается.
Поэтому, если вас не устраивает цифра на весах, просто смените место жительства, и килограмм‑другой сразу сбросите. Правда, масса останется той же, но вес‑то уменьшится. Физика.
5.Гравитация создаёт волны
Представьте себе, что пространство‑время — это натянутая ткань. Ну или поверхность пруда, если вам так больше нравится. При движении массивных объектов вроде чёрных дыр или при слиянии нейтронных звёзд получаются искривления в пространстве‑времени — будто складки на ткани. Или словно волны, расходящиеся от места падения камня в пруд. Вот примерно так и выглядят гравитационные волны.
Аналогии, конечно, немного натянутые, потому что и ткань, и поверхность пруда плоские, а Вселенная трехмерная, но примеров получше учёные пока не придумали.
Гравитационные волны отличаются от звуковых или световых, поэтому мы не можем услышать или увидеть их. Однако с помощью специальных приборов, называемых лазерными интерферометрами, учёные могут их обнаруживать. Это позволяет исследовать далёкие массивные объекты и изучать космические явления, происходящие в самых отдалённых уголках Вселенной.
Существование гравитационных волн предсказал ещё Альберт Эйнштейн сотню лет назад.
Но только недавно человечество разработало и применило инструменты для их обнаружения. Один из них — лазерно‑интерферометрическая обсерватория LIGO. Именно она впервые в 2015 году зафиксировала гравитационные волны от слияния двух чёрных дыр на расстоянии около 1,3 миллиарда световых лет от Земли.
Они проходят через все преграды, включая пустоту, и не подвержены поглощению или отражению. А ещё распространяются по Вселенной со скоростью света.
