地球上的重力有多强?-烧脑系列

重力是一个非常棒的基本力量。

如果它不是地球的舒适1 克,导致物体以9.8米/秒的速度向地球坠落,我们都会漂浮到太空中。如果没有它,我们所有的陆地物种会随着我们的肌肉退化而慢慢枯萎和死亡,我们的骨骼变得脆弱,我们的器官不再正常运作。

因此,可以毫不夸张地说,引力不仅是地球上生命的事实,而且是它的先决条件。然而,由于人类似乎有意脱离这块岩石 - 逃离“地球的顽固纽带”,因为它是 - 了解地球的引力以及逃避它所需要的东西是必要的。那么地球的引力有多强?

定义:

为了打破它,重力是一种自然现象,其中所有拥有质量的东西都被带向彼此 - 即小行星,行星,恒星,星系,超星团等。物体的质量越大,它将发挥越大的引力在它周围的物体上。物体的重力也取决于距离 - 即它施加在物体上的量随着距离的增加而减小。

重力也是控制自然界中所有相互作用的四种基本力量之一(以及弱核力,强核力和电磁力)。在这些力中,重力最弱,比强核力弱1038倍,比电磁力弱1036倍,弱核力弱1029倍。

因此,重力对最小尺度的物质(即亚原子粒子)的影响可忽略不计。然而,在宏观层面 - 行星,恒星,星系等 - 重力是影响物质相互作用的主导力量。它导致天文体的形成,形状和轨迹,并控制天文行为。它也在早期宇宙的演化中发挥了重要作用。

它是造成物质聚集在一起形成气体云的原因,这些气体经历了引力坍缩,形成了第一颗恒星 - 然后它们被吸引在一起形成第一个星系。在各个恒星系统中,它导致灰尘和气体聚结形成行星。它还控制着恒星周围的行星轨道,行星周围的卫星轨道,恒星绕其星系中心的旋转以及星系的合并。

万有引力与相对论:


由于能量和质量是等价的,所有形式的能量,包括光,也会引起万有引力,并受其影响。这与爱因斯坦的广义相对论是一致的,它仍然是描述引力行为的最佳方法。根据这一理论,重力不是一种力,而是由质量/能量的不均匀分布引起的时空曲率的结果。

这个时空曲率最极端的例子是一个黑洞,没有任何东西可以逃脱。黑洞通常是超大型恒星的产物,它已经超新星,留下了具有如此多质量的白矮星残骸,它的逃逸速度大于光速。重力的增加也导致重力时间膨胀,其中时间的流逝发生得更慢。

然而,对于大多数应用来说,引力最好用牛顿万有引力定律来解释,该定律指出引力存在于两个物体之间。这种吸引力的强度可以用数学方法计算,其中吸引力与其质量的乘积成正比,与它们之间的距离的平方成反比。

地球的引力:

在地球上,重力会给物理物体带来重量并导致海洋潮汐。地球引力的力量是行星质量和密度的结果 - 分别为5.97237×1024 kg(1.31668×1025 lbs)和5.514 g / cm3。这导致地球在靠近地表时具有9.8 m /s²的重力强度(也称为1 g),这自然会使地表的距离越远。

此外,地球上的重力实际上会根据你站在哪里而改变。第一个原因是因为地球正在旋转。这意味着赤道地球的重力为9.789 m / s2,而极地的重力为9.832 m / s2。换句话说,由于这种向心力,你在杆上的重量比在赤道上的重量要大,但只是稍微多一点。

最后,重力可以根据你下面地球下的东西而改变。较高的质量浓度,如高密度岩石或矿物质,可以改变您感觉到的重力。但是,当然,这个数量太小而不明显。美国宇航局的任务 以令人难以置信的准确度绘制了地球的重力场,并根据位置显示其强度的变化。

由于距离地球中心较远,重力也会随海拔而降低。攀登到山顶的力量减少非常小(珠穆朗玛峰顶部的重力减少0.28%),但如果你足够高到达国际空间站 (ISS),你将体验到90%您在表面上感受到的重力。

然而,由于该站处于自由落体状态(并且还处于空间真空中),因此ISS上的物体和宇航员能够漂浮在周围。基本上,由于车站上的所有东西都以相同的速度向地球坠落,国际空间站上的人有失重的感觉 - 即使它们的重量仍然是它们在地球表面的重量的90%。

地球引力也是我们星球的“ 逃逸速度 ”为11.186 km / s(或6.951 mi / s)的原因。从本质上讲,这意味着火箭需要达到这个速度才能避免地球的引力和空间。大多数火箭发射时,他们的大部分推力都专门用于完成这项任务。

由于地球引力和其他物体上的重力之间的差异 - 如月球(1.62 m /s²; 0.1654 g)和火星(3.711 m /s²; 0.376 g) - 科学家们不确定这对宇航员的影响是什么对这些机构进行了长期任务。

虽然研究表明,长时间的微重力任务(即在国际空间站上)对宇航员的健康 (包括骨密度损失,肌肉退化,器官损伤和视力损害)产生不利影响,但尚未对影响低重力环境。但考虑到重返月球的多项建议,以及美国宇航局提出的“ 火星之旅 ”,这些信息应该即将出现!

作为陆地生物,我们人类都受到地球引力的诅咒和诅咒。一方面,它使进入太空相当困难和昂贵。另一方面,它确保了我们的健康,因为我们的物种是在1 克 环境中发生的数十亿年物种进化的产物。

如果我们希望成为真正的航天和行星际物种,我们就能更好地弄清楚我们将如何应对微重力和低重力。否则,我们都不可能长时间离开这个世界!

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