При обсуждении «досягаемости» гравитации первое, что нужно знать, это то, что гравитация, как и радиоволны, подчиняется закону обратных квадратов, что означает, что ее сила уменьшается в четыре раза каждый раз, когда расстояние между двумя объектами удваивается. Ученые говорят, что физика, лежащая в основе гравитации, заключается в том, что гравитация никогда по-настоящему не достигает нуля, но она становится все слабее по мере удаления от объекта.
То же правило применимо к любому виду энергетического сигнала, например, радиоволнам, интенсивности света, рентгеновскому излучению и так далее. Например, наши радиосигналы, которые излучаются в космос со скоростью света уже более века с четвертью, становятся в четыре раза слабее каждый раз, когда их расстояние от Земли удваивается. На расстоянии 125 световых лет сигналы, вероятно, будут неотличимы от фонового излучения.
Гравитация — это сила, которая действует на все объекты во Вселенной, независимо от расстояния, но на практике существует предел из-за этого закона обратных квадратов. Это означает, что есть точка, где гравитация Земли настолько слаба, что она «фактически» равна нулю. Ученые произвольно назначили геокорону, разреженное облако атомов водорода, которое простирается до 630 000 километров в космос, «пределом» гравитации Земли, хотя в теории предела не существует.
Но если гравитация нигде не кончается, почему астронавты плавают на МКС?
Когда вы смотрите на астронавтов, плавающих в космосе, это не потому, что они не испытывают гравитации, это потому, что они движутся вместе с космической станцией. Гравитация Земли, безусловно, тянет станцию вниз, но она также движется вбок, причем так быстро, что постоянно промахивается и продолжает вращаться вокруг планеты по орбите.
МКС держится только потому, что движется со скоростью 27,5 тыс. км/ч, что является правильной скоростью для чего-то на высоте 400 километров, чтобы оставаться на орбите. Так работают все орбиты — вращающаяся штука движется достаточно быстро, поэтому ее тенденция улететь в космос точно уравновешивает гравитацию, тянущую ее вниз.
Если бы МКС двигалась быстрее, она бы поднялась на более высокую орбиту или улетела в космос, а если бы она двигалась медленнее, она бы вошла в штопор и разбилась.
И да, на МКС действует гравитация, и станция бы упала, если бы не двигалась так быстро. Она не находится в отсутствии гравитации, она находится в постоянном свободном падении. И астронавты внутри тоже, поэтому они плывут вместе с ней. ЭФФЕКТ тот же, но суть разная.
Представьте, что вы находитесь в лифте, трос рвется, а защитный механизм не срабатывает. Лифт падает из-за гравитации, и вы тоже, но поскольку вы и лифт падаете с одинаковой скоростью, поэтому КАЖЕТСЯ, что вы невесомы. Гравитация не удерживает вас на полу, потому что пол тоже падает. Это то, что испытывают астронавты. Но гравитация, безусловно, все еще существует, и вы это понимаете, когда достигаете дна шахты лифта.