5 faits sur la gravité - l'une des forces les plus mystérieuses de l'univers
Miscellanea / / July 14, 2023
Comment votre poids change dans différents pays, quel type d'ondes les trous noirs propagent et ce qu'est l'apesanteur.
1. La gravité terrestre est plus faible que votre aimant de réfrigérateur
Il y a quatre forces dites fondamentales dans le monde: une force nucléaire forte qui assure la stabilité noyaux atomiques, noyaux faibles, responsables de la désintégration radioactive, de la force électromagnétique et de notre bien-aimé la gravité. C'est ce dernier qui empêche la Terre, les autres planètes et étoiles, les systèmes solaires et les galaxies de se décomposer.
Eh bien, la gravité est la force fondamentale la plus faible de toutes. Et les scientifiques ne comprennent pas pourquoi.
Vous pouvez dire: mais la gravité est ce qui anime les étoiles, les galaxies et d'autres objets énormes, comment peut-elle être faible? Eh bien, mettez un aimant sur le réfrigérateur. Répondez maintenant à la question pourquoi le petit réfrigérateur l'attire plus forteque la planète entière.
Et les forces atomiques faibles et fortes sont encore plus puissantes que les forces électromagnétiques. Au moins, vous pouvez retirer l'aimant du réfrigérateur sans aide extérieure, mais les gens n'ont pas encore appris à diviser les atomes à mains nues. A titre de comparaison: la force électrique entre un électron et un proton à l'intérieur d'un atome est d'environ un quintillion (c'est-à-dire un suivi de 30 zéros) fois plus forteque l'attraction gravitationnelle entre eux.
Et c'est l'un des principaux mystères de la physique. Les scientifiques ont hypothèseque l'univers peut avoir des dimensions supplémentaires cachées à notre perception. Et la gravité se propage à travers chacun d'eux, tandis que les forces électromagnétiques et les forces nucléaires fortes et faibles sont limitées à notre espace-temps à quatre dimensions.
Peut-être même notre gravité affecte à des objets dans d'autres univers, s'ils existent. Et nos objets, à leur tour, sont affectés par leur attraction. Cela pourrait expliquer pourquoi notre Univers s'étend plus vite que prévu. Au moins, une telle théorie est proposée par des physiciens qui n'aiment pas la théorie de la matière noire et de l'énergie.
Mais malgré toutes les hypothèses, il n'existe actuellement aucune preuve expérimentale pour confirmer ou réfuter cela.
2. La gravité crée des vagues
Animation: Dana Berry / NASA
Imaginez que l'espace-temps est un tissu tendu. Eh bien, ou la surface de l'étang, si vous préférez. Lorsque des objets massifs se déplacent comme des trous noirs ou que des étoiles à neutrons fusionnent, ils créent des déformations dans l'espace-temps, comme des plis dans le tissu. Ou comme des vagues, divergeant de l'endroit où la pierre est tombée dans l'étang. Voici à quoi ressemblent les ondes gravitationnelles.
L'analogie est, bien sûr, un peu exagérée, car le tissu et la surface de l'étang sont plats, et Univers en trois dimensions, mais les scientifiques n'ont pas encore trouvé de meilleurs exemples.
Les ondes gravitationnelles sont différentes du son ou de la lumière, nous ne pouvons donc ni les entendre ni les voir. Cependant, à l'aide d'instruments spéciaux appelés interféromètres laser, les scientifiques peuvent trouver. Cela vous permet d'explorer des objets massifs éloignés et d'étudier les phénomènes cosmiques se produisant dans les coins les plus reculés de l'univers.
L'existence des ondes gravitationnelles a été prédite par Albert Einstein il y a cent ans.
Mais ce n'est que récemment que l'humanité a développé et appliqué des outils pour les détecter. L'un d'eux est l'observatoire interférométrique laser LIGO. C'était sa première fois en 2015 fixé ondes gravitationnelles de la fusion de deux trous noirs à une distance d'environ 1,3 milliard d'années-lumière de Terre.
Ils passer à travers tous les obstacles, y compris le vide, et ne sont pas sujets à l'absorption ou à la réflexion. Ils se propagent également dans tout l'univers à la vitesse de la lumière.
3. La gravité sur Terre n'est pas uniforme
Animation: ESA
Vous avez probablement déjà vu cette animation. Un mythe circule sur le web, soi-disant c'est ainsi regards notre planète sans océans. Mais en fait, ce n'est pas un modèle de la Terre elle-même, mais de son champ gravitationnel.
Tu vois l'attirance plus forte où il y a une grande masse. Et le champ gravitationnel sur Terre n'est pas uniforme pour plusieurs raisons. Tout d'abord, notre planète n'est pas une balle parfaite. Il est légèrement aplati aux pôles et élargi à l'équateur, ce qui entraîne une répartition inégale de la masse.
Deuxièmement, la surface de la Terre est très inégale. Nous avons de hautes montagnes, des fosses océaniques profondes et d'autres formes de paysage qui ont des masses différentes. Et troisièmement, au sein de la planète, les matériaux sont également inégalement répartis. Tous ces facteurs font varier la gravité sur Terre d'un endroit à l'autre.
Cela signifie qu'à différents endroits de notre planète, votre poids sera différent.
Disons que si vous sont à Colombo au Sri Lanka, votre poids sera légèrement inférieur à celui si vous étiez à Katmandou au Népal. L'océan Indien est l'une des régions où la gravité relative est la plus faible au monde, tandis que le lourd Himalaya, au contraire, l'augmente.
Autre exemple: pendant longtemps les scientifiques n'ai pas comprispourquoi dans la région autour de la baie d'Hudson au Canada, la gravité est plus faible qu'elle ne devrait l'être en théorie. Il s'est avéré que des glaciers séculaires y fondent, leur masse diminue et, par conséquent, la force d'attraction diminue.
Par conséquent, si vous n'êtes pas satisfait du nombre sur la balance, changez simplement de lieu de résidence et perdez immédiatement un kilogramme ou deux. Certes, la masse restera la même, mais le poids diminuera. La physique.
4. La gravité plie la lumière
Il est facile de voir comment la gravité affecte les objets physiques. Grâce à elle, nous nous tenons fermement sur la Terre et ne nous envolons pas dans l'espace, les pommes tombent de haut en bas, le Soleil découpe des cercles autour du noyau de la galaxie, etc.
Mais cette force affecte non seulement la matière, mais aussi la lumière. C'est pourquoi trous noirs soi-disant: ils ont une gravité si puissante que toute la lumière qu'ils attirent ne peut pas quitter le champ gravitationnel.
Mais parfois, les photons ne tombent pas sur un objet massif, mais volent simplement, ne modifiant que légèrement la trajectoire.
Ce phénomène connu comme une lentille gravitationnelle. Cela se produit parce que la gravité déforme l'espace et le temps autour d'objets massifs comme les étoiles et les galaxies. Et par conséquent, la lumière qui passe devant ces objets massifs suit une trajectoire courbe et non une ligne droite.
La lentille gravitationnelle a été la première prédit Albert Einstein dans sa théorie générale de la relativité. Il a suggéré que la lumière d'un objet éloigné se courberait lorsqu'elle passerait devant une étoile massive proche de nous. Sa théorie a été confirmée expérimentalement lors d'une éclipse solaire en 1919.
La lentille gravitationnelle peut produire des effets spectaculaires tels que "les anneaux d'Einstein" ou "la croix Einstein" - lorsque la lumière d'une galaxie lointaine se penche autour d'une galaxie plus proche, créant des anneaux, des fers à cheval et d'autres lumières Les figures.
Ce phénomène est également utilisé astronomes pour étudier la matière noire. Comme il n'émet pas de lumière, il ne peut pas être observé directement. Mais nous pouvons détecter sa présence grâce à des effets de lentille gravitationnelle.
5. L'apesanteur n'est pas l'absence de gravité
Si vous demandez à la première personne que vous rencontrez pourquoi les astronautes flottent dans les airs sur l'ISS, il vous répondra très probablement qu'il n'y a pas de gravité dans l'espace. Ce n'est bien sûr pas le cas, sinon comment Soleil pourrait maintenir les planètes sur leurs orbites ?
C'est pourquoi cette déclaration faux. Imaginez que vous êtes dans un avion et qu'il commence soudainement à plonger. Si vous lancez une balle à ce moment, elle tombera, bien sûr. Mais comme l'avion vole également vers le bas, il vous semblera que le jouet flotte dans les airs. C'est l'état d'apesanteur. D'ailleurs, avant de voler dans l'espace, les astronautes s'y adaptent dans des avions de plongée.
Les panneaux pour une telle formation sont ironiquement appelés par les employés de la NASA Vomit Comet - «comète qui vomit». Devine pourquoi.
La même chose arrive aux astronautes en orbite. Vaisseau spatial ou la station s'efforce constamment vers la Terre en raison de la gravité. Mais comme ils avancent assez vite, ils ne tombent jamais, mais volent autour de la planète à chaque révolution. Cela crée l'illusion d'un manque d'attraction, bien qu'il soit plus correct d'appeler cet état "microgravité".
En fait, tout l'espace est imprégné de gravité, et il n'y a aucun endroit dans l'espace où il ne serait pas. Scientifiques croireque, bien que sa vitesse de propagation soit limitée par la vitesse de la lumière, et que sa force décroisse rapidement avec la distance de la source, le rayon d'action lui-même est infini.
Autrement dit, vous êtes maintenant très affecté par les ondes gravitationnelles d'une sorte de trou noir, qui mettent des dizaines de milliers d'années pour atteindre la Terre. C'est juste que leur force est très faible par rapport à la gravité de notre planète. Et c'est bien, tu sais.
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