Что такое притяжение и гравитация
Гравитация, или На чём держится мир
Гравитация — это сила, которая действует на каждого обитателя Земли, впрочем, как и на саму Землю. Утрируя, можно сказать, текущий вид Вселенной существует благодаря силе притяжения. А значит пора разобраться, что такое гравитация простыми словами.
Определение гравитации
Слово «гравитация» происходит от латинского gravitas — вес.
Гравитация — сила, с помощью которой планета или другое тело притягивает объекты к своему центру. Именно благодаря ей мы не улетаем в космос, всегда притягиваясь к Земле. Так и планеты Солнечной системы всегда испытывают притяжение звезды и остаются на своих местах.
Как работает гравитация
Сила притяжения зависит от массы объектов и расстояния межу ними. Все, что имеет массу, имеет и гравитацию. Объекты с большей массой имеют большую гравитацию. Она ослабевает с расстоянием, и чем ближе объекты друг к другу, тем сильнее их тяготение.
Исаак Ньютон был первым, кто математически описал гравитацию и то, что она одинаково действует на все объекты во Вселенной: от падающего яблока до планет, которые движутся вокруг звезды. Так и появился закон всемирного тяготения, которого придерживались веками.
Сила притяжения F между двумя материальными точками с массами 
и , разделёнными расстоянием , действует вдоль соединяющей их прямой, пропорциональна обеим массам и обратно пропорциональна квадрату расстояния.
Здесь — гравитационная постоянная, равная 6,67408(31)·10 −11 м³/(кг·с²).
Кстати, падение яблока на голову Ньютона — это миф. Он действительно любил отдыхать под яблоней, и наблюдения за падающими яблоками натолкнуло его на мысль о всемирном тяготении. Но по голове Ньютона ничего не било.
Теория Ньютона объясняла гравитацию как некую силу. Но в последствии появилась теория Эйнштейна, в основе которой подход геометрический. Если простыми словами: крупные объекты искривляют пространство-время вокруг себя, а в это «искривление» попадают другие объекты.
Этот принцип хорошо показан в этом ролике:
Теория Энштейна — является действующей на сегодня.
Насколько важна гравитация?
Очень важна! Гравитация — это одна из сил фундаментальных взаимодействий, которым подчиняется всё, что есть во Вселенной. Вот эти взаимодействия:
Именно благодаря им мир такой, каким мы его знаем. Гравитация в этом списке является самым крупномасштабным, но одновременно и самым слабым взаимодействием, остальные — определяют взаимодействия на уровне частиц.
Как гравитация повлияла на Вселенную
Именно сила притяжение создает звезды и планеты, собирая вместе материал, из которого они сделаны. Гравитация — это то, что удерживает планеты на орбите вокруг Солнца и то, что удерживает Луну на орбите вокруг Земли.
Роль гравитации для землян
Те условия, в которых мы живём, были бы невозможны без неё. Она удерживает нашу планету на одинаковом расстоянии от Солнца, не позволяет атмосфере покинуть пределы Земли, как и всему, что находится на её поверхности. Гравитационное притяжение Луны притягивает к себе моря, вызывая приливы океана.
Луна и приливы на Земле
Гравитация очень важна для нас. Мы не могли бы жить на Земле без неё. Тяготение Солнца удерживает Землю на орбите вокруг него на постоянном комфортном для жизни расстоянии. Сила притяжения удерживает нашу атмосферу и воздух, которым мы дышим.
Гравитация — это то, что скрепляет наш мир.
Однако гравитация не везде одинакова на Земле. Она немного сильнее в местах с большей массой под землей, чем в местах с меньшей массой.
Есть ли гравитация у человека?
У каждого материального объекта есть своя сила притяжения, и человек не является исключением.
О выходе новых статей рассказываем в соцсетях
Гравитация – это не притяжение или что такое гравитация.
Вот явный пример нулевого понимания того, что такое гравитация, когда утверждается, что, мол, движение по орбите и есть падением, только замедленным падением из-за движения по орбитальной окружности, вследствие чего и наблюдается на орбите невесомость. Но разве орбитальные станции падают? Наоборот, они вращаются, медленно приближаясь к Земле. И, если это «падение» составляет лишь несколько процентов от общей спиральной траектории, то оно и не может быть падением, а вращением, находящимся под слабым воздействие поля силы тяжести. А движение по геостационарной орбите и выше, где уже вообще нет никакого снижения, которое некорректно называют «медленным» падением? Разве там нет невесомости? Там такая же невесомость и уже с полным отсутствием действия поля силы тяжести, но поле планетного вращения остаётся (поскольку продолжается орбитальное вращение). Всё это и означает, что космическая гравитация никак не может быть притяжением.
Т.о., в поле силы тяжести (на примере оборотного маятника) взаимное вращение двух точек инвертируется во вращение этого вращения (как целого) вокруг общей точки в виде центра Земли. Такое вращение характерно тем, что поддерживает или генерирует самое себя. При этом такая структура полевого вращения (поворотный или трёхцентричный взаимо-центризм) относится и ко всем полям, и ко всему планетному вращению, что наиболее ярко проявляется во вращении взаимно-центрической системы Плутона и Харона (см.5, стр. 44). А вот при рассмотрении величины «g» произведением контурного заряда поля силы тяжести на число «пи» (см.1, стр. 125) или в виде «пи*gо» формула оборотного маятника, как формула контурной величины «gо», становится формулой уже окружного заряда вращения «4пиR/Т²», заряда плоского вращения, называемого центростремительным «ускорением». Но зависимость такого заряда вращения от радиуса остаётся не прямой, а также зависящей от квадрата радиуса, следуя взаимно-центрической зависимости.
Т.е., без перпендикулярного или поворотного сопряжения числа «пи» в формуле оборотного маятника величина «g» проявляется подобием обычного или окружного заряда вращения (центростремительного «ускорения»). Вот потому и условием для геостационарной орбиты (с высотой около 36 000 км.) становится равенство окружного заряда орбитального вращения (центростремительного «ускорения»), выраженного через угловую или частотную скорость (не зависящую от радиуса) с периодом суточного вращения Земли, величине «g», уменьшенной на квадрат отношения искомого радиуса геостационарной орбиты к среднему радиуса Земли. И в этом случае в уменьшенной величине «g» не действует полевая инверсия в виде сопряжения поворотного числа «пи». Т.е. уменьшенная величина «g» здесь выступает уже как окружной или плоский заряд вращения, а поворотность взаимо-центризма проявляется здесь во вращении не двух отдельно взятых точек вокруг общей точки, а – во вращении всей полевой системы или во вращении лунно-земных полевых сфер.
В восприятии же гравитации или тяготения притяжением условие геостационарной орбиты абсурдно выражают через равенство центробежной силы на орбите и гравитационной силы, как силы тяжести на орбите, лежащих на одной векторной линии. А ведь это исключает вообще движения, не говоря о вращении. К тому же абсурдно считать гравитационную силу подобием силы тяжести в невесомости космоса. В реальности же наблюдается равенство именно двух однонаправленных гравитационных сил, имеющих не линейные, а спиральные вектора, которые обозначают полевое вращение и приложены к разным телам. Первая сила – это сила планетного вращения Земли в центре общей лунно-земной полевой сферы, выражаемая угловой или частотной скоростью вращения, не зависимой от радиуса. Вторая сила – это сила гравитационного полевого вращения, приложенная к спутнику и выражаемая окружным зарядом орбитального вращения («ускорением» свободного падения) на соответствующей высоте.
В реальности (относительно исходного или сферического пространства) после высоты границы поля силы тяжести (160 км.) величина «g» действует и как окружной, и как сферический заряд вращения, указывая на непрерывность полевого пространства, где его фазы существуют в постоянном переходе друг в друга. В связи с этим можно сказать, что до высоты геостационарной орбиты величина «g», как окружной заряд вращения, опять постепенно инвертирует в заряд вращения сферический, но что происходит лишь относительно исходной полевой фазы пространства, проявляя этим действие поля силы тяжести. Не случайна и высота геостационарной орбиты, поскольку её окружность можно рассматривать в пределах общей лунно-земной полевой сферы (определяющей суточное и годовое вращение Земли) соединением полевых сфер месячного вращения Земли и Луны. Ведь высота геостационарной орбиты (около 36 тыс. км.) из-за взаимно-центрического лунно-земного вращения в свою очередь и вокруг земного окружного центра (воспринимаемого неким «барицентром», но лежащим на высоте около 40 км. – см.5, стр.54), т.е. – как вращения трёхцентричного, складывается из радиуса земной полевой сферы около 29,6 тыс. км. и радиуса Земли (около 6400 км.).
Радиус же земной полевой сферы (с центром в виде центра Земли) исходит из того, что общее и совместное вращение Земли (суточное и годовое) в 12 раз более быстрое относительно лунного орбитального вращения. Вследствие этого в 12 раз должна быть меньше и соответствующая полевая месячная сфера Земли, как совершающая совместное вращение качением относительно лунной полевой сферы. А расположение лунной полевой сферы всего на высоте около 29,6 тыс. км. как раз объясняет её приливное воздействие на Землю. Переход лунно-земной полевой сферы на высоте около 29,6 тыс. км, кроме того, образует эксцентриситет орбит у искусственных спутников Земли. Можно обозначить и суточную полевую сферу Земли, меньшую соответствующей лунной полевой сферы уже в 30 раз., что ещё более увеличивает приливное воздействие Луны.
Поле силы тяжести образуется в пределах наружно-молекулярной оболочки Земли, которая как бы расслаивает пространственно-полевой (п-п) переход, выделяя вращение взаимно-центрического полевого вращения в отдельное движение падения, переходящее затем в образование силы тяжести (при контакте с опорой). И условием наличия поля силы тяжести у космического тела является не только наличие большой наружно-молекулярной оболочки, но и взаимно-центрическое собственное вращение тела. Вот потому у спутников Марса и почти у всех спутников больших планет (например, кроме спутника Сатурна Титана), не имеющих собственного окружного центра во взаимно-центрическом вращении, нет и полноценного поля силы тяжести. И наоборот, у планет, включая Землю и у Солнца, как у имеющих собственный окружной центр (считаемый неким «барицентром») присутствует полноценное поле силы тяжести, которое можно назвать поворотным.
У космических же тел, не имеющих собственного окружного центра (это касается и Луны, как планеты-спутника), поле силы тяжести образуется лишь их окружным вращением или полем планетного вращения, расслаиваемого их наружно-молекулярной оболочкой. В связи с этим их поле силы тяжести можно назвать спиральным. Это значит, что на Луне и на других спутниках тела падают не по параболе, как на Земле, а – по спирали. Т.е., если поднять и отпустить камень на Луне, то он упадёт не вертикально, а с выраженным отлётом в сторону. В связи с этим, исключение перпендикулярной поворотности в структуре такого поля означает и уменьшение его заряда вращения по сравнению с величиной «g» сразу на число «пи». И, если считать плотность Луны и Земли одинаковой, то уменьшение заряда лунного поля силы тяжести состоит ещё и в меньшем (примерно в 3,67 раза) размере Луны. Отсюда заряд поля силы тяжести («ускорение» свободного падения) на Луне около 11,5 раз меньше земного, а не около 6 раз, как принято в теории гелиоцентризма. И, например, на спутнике Юпитера Ио такое слабое поле силы тяжести проявляется в шлейфе вулканической деятельности. При наличии же поворотного поля силы тяжести следы вулканической деятельности оставались бы в атмосфере. Наличием спирального поля силы тяжести объясняются и многие неудачные попытки посадки космических аппаратов на астероиды.
Гравитация лунно-земного орбитального вращения имеет и собственную частоту. Она исходит из различения вида электрической постоянной величины «8,85*10‾¹²», как отношения размера вращения электрона «4*10ˉ10» к величине «1,256*36», что есть произведением магнитной метрической частоты электрона (в размерности «1/м») на его скорость качения (см.1, стр. 156). В отношении же к полевым сферам гравитации (начиная с гравитонов) радиус их взаимно-центрического вращения приводится к размерности в км, т.е. выражается, как «36*10³ м2/сек». И отношение произведения «36*10³*1,256» к контурной величине заряда поля силы тяжести (без числа «пи») и даёт значение гравитационной длительности, но в инверсионной размерности частоты: (36*10³*1,256)/3,124 ≈1,44*104 (с‾¹). Величину скорости качения гравитационных полевых сфер «36*10³ м2/сек» можно представить и произведением орбитальной скорости Земли (30 км/сек) на орбитальный коэффициент «1,2» в метрической размерности «м» (см.2, стр. 291).
Литература и интернет-источники:
1. Занимательное различение (Искажение нашего времени). Книга 1-я. Различение физики и астрономии. Филиппов В.В. 2010-2013.
2. Частотно-контурное строение вещества и его квантовый переход. (Книга 4-я теории различения). Филиппов В.В.2014.
3. Динамическая теория гравитации Теслы.
5. Взаимно-центрическое тяготение пространства (Космофизика теории различения), Том I (Книга 5-я Теории различения). Филиппов В.В. 2014-2017.
Что такое гравитация для чайников: определение и теория простыми словами
Сразу скажем, что вы не найдете здесь однозначно верного ответа на вопрос «Что такое гравитация». Потому что его просто нет! Гравитация – одно из самых таинственных явлений, над которым ученые ломают голову и до сих пор полностью не могут объяснить его природу.
Есть множество гипотез и мнений. Насчитывается более десятка теорий гравитации, альтернативных и классических. Мы рассмотрим самые интересные, актуальные и современные.
Хотите больше полезной информации и свежих новостей каждый день? Присоединяйтесь к нам в телеграм.
Гравитация – физическое фундаментальное взаимодействие
Всего в физике 4 фундаментальных взаимодействия. Благодаря им мир является именно таким, какой он есть. Гравитация – одно из этих взаимодействий.
На текущий момент действующей теорией, описывающей гравитацию, является ОТО (общая теория относительности). Она была предложена Альбертом Эйнштейном в 1915-1916 годах.
Однако мы знаем, что об истине в последней инстанции говорить рано. Ведь несколько веков до появления ОТО в физике для описания гравитации главенствовала Ньютоновская теория, которая была существенно расширена.
В рамках ОТО на данный момент нельзя объяснить и описать все вопросы, связанные с гравитацией.
До Ньютона было широко распространено мнение, что гравитация на земле и небесная гравитация – разные вещи. Считалось, что планеты движутся по своим, отличным от земных, идеальным законам.
Закон всемирного тяготения
Ньютон открыл закон всемирного тяготения в 1667 году. Конечно, этот закон существовал еще при динозаврах и намного раньше.
Античные философы задумывались над существованием силы тяготения. Галилей экспериментально рассчитал ускорение свободного падения на Земле, открыв, что оно одинаково для тел любой массы. Кеплер изучал законы движения небесных тел.
Ньютону удалось сформулировать и обобщить результаты наблюдений. Вот что у него получилось:
Два тела притягиваются друг к другу с силой, называемой гравитационной силой или силой тяготения.
Формула силы притяжения между телами:
G – гравитационная постоянная, m – массы тел, r – расстояние между центрами масс тел.
Каков физический смысл гравитационной постоянной? Она равна силе, с которой действуют друг на друга тела с массами в 1 килограмм каждое, находясь на расстоянии в 1 метр друг от друга.
Закон всемирного тяготения
Формула Ньютона применима как для расчету силы притяжения планет к солнцу, так и для маленьких объектов. Мы просто не замечаем, с какой силой притягиваются, скажем, шары на бильярдном столе. Тем не менее эта сила есть и ее можно рассчитать.
Сила притяжения действует между любыми телами во Вселенной. Ее действие распространяется на любые расстояния.
Закон всемирного тяготения Ньютона не объясняет природы силы притяжения, но устанавливает количественные закономерности. Теория Ньютона не противоречит ОТО. Ее вполне достаточно для решения практических задач в масштабах Земли и для расчета движения небесных тел.
Гравитация в ОТО
Несмотря на то, что теория Ньютона вполне применима на практике, она имеет ряд недостатков. Закон всемирного тяготения является математическим описанием, но не дает представления о фундаментальной физической природе вещей.
Согласно Ньютону, сила притяжения действует на любых расстояниях. Причем действует мгновенно. Учитывая, что самая большая скорость в мире – скорость света, выходит несоответствие. Как гравитация может мгновенно действовать на любые расстояниях, когда для их преодоления свету нужно не мгновение, а несколько секунд или даже лет?
В рамках ОТО гравитация рассматривается не как сила, которая действует на тела, но как искривление пространства и времени под действием массы. Таким образом гравитация – не силовое взаимодействие.
Чем массивнее объект, тем сильнее он искривляет пространство
Каково действие гравитации? Попробуем описать его с использованием аналогии.
Представим пространство в виде упругого листа. Если положить на него легкий теннисный мячик, поверхность останется ровной. Но если рядом с мячиком положить тяжелую гирю, она продавит на поверхности ямку, и мячик начнет скатываться к большой и тяжелой гире. Это и есть «гравитация».
Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы
Открытие гравитационных волн
Гравитационные волны были предсказаны Альбертом Эйнштейном еще в 1916 году, но открыли их только через сто лет, в 2015.
Что такое гравитационные волны? Снова проведем аналогию. Если бросить камень в спокойную воду, от места его падения по поверхности воды пойдут круги. Гравитационные волны – такая же рябь, возмущение. Только не на воде, а в мировом пространстве-времени.
Вместо воды – пространство-время, а вместо камня, скажем, черная дыра. Любое ускоренное передвижение массы порождает гравитационную волну. Если тела находятся в состоянии свободного падения, при прохождении гравитационной волны расстояние между ними изменится.
Моделирование гравитационных волн от слияния двух черных дыр
Так как гравитация – очень слабое взаимодействие, обнаружение гравитационных волн было связано с большими техническими трудностями. Современные технологии позволили обнаружить всплеск гравитационных волн только от сверхмассивных источников.
Для регистрации гравитационных волн был построен детектор диаметром 4 километра. При прохождении волны регистрировались колебания зеркал на подвесах в вакууме и интерференция света, отраженного от них.
Гравитационные волны подтвердили справедливость ОТО.
Гравитация и элементарные частицы
В стандартной модели за каждое взаимодействие отвечают определенные элементарные частицы. Можно сказать, что частицы являются переносчиками взаимодействий.
За гравитацию отвечает гравитон – гипотетическая безмассовая частица, обладающая энергией. Кстати, в нашем отдельном материале читайте подробнее о наделавшем много шума бозоне Хиггса и других элементарных частицах.
Напоследок приведем несколько любопытных фактов о гравитации.
10 фактов о гравитации
Теперь вы знаете определение гравитации и можете сказать, по какой формуле рассчитывается сила притяжения. Если гранит науки придавливает вас к земле сильнее, чем гравитация, обращайтесь в наш студенческий сервис. Мы поможем учиться легко при самых больших нагрузках!
Если гравитация это не сила, то как она «притягивает» объекты?
Считается, что гравитация ответственна за все происходящее в нашей Вселенной – от падения яблока на голову Исаака Ньютона, до вращения сверхмассивных черных дыр в центрах далеких галактик. Обычно мы представляем гравитацию как силу, которая притягивает вещи к массивным объектам. В некоторых учебниках по физике, особенно начальных классов, можно встретить утверждения о том, что «гравитация Земли притягивает объекты к центру планеты». Но так ли это? Исследователи полагают, что ключом к разгадке тайны гравитации является термин «ускорение», а не «тяга». Дело в том, что гравитация вообще не притягивает объекты; скорее, она искривляет пространство-время, заставляя объекты следовать за создаваемыми ей изгибами, в результате чего они иногда ускоряются. В этой статье разбираемся чем на самом деле является гравитация.
Мы воспринимаем гравитацию, как силу, которая «притягивает» к себе объекты. Но так ли это?
Ньютоновская гравитация
В 1665-1667 годах в Англии бушевала бубонная чума. В этот период молодой ученый по имени Исаак Ньютон вернулся из Кембриджского университета на свою семейную ферму в Вулсторпе. Время, проведенное в изоляции, позволило ему познать физическую природу света: Ньютон провел множество экспериментов и пришел к выводу, что свет можно рассматривать как поток частиц, которые исходят от некого источника и двигаются по прямой до ближайшего препятствия.
Такая модель света называется корпускулярной; она легла в основу классической физики, без которой современных достижений науки просто не существовало бы.
Считается, что примерно в это же время Ньютон стал автором своего наиболее известного открытия – Всемирного закона тяготения. Он совершил концептуальный прорыв признав два различных вида движения – равномерное и ускоряющееся.
В усадьбе Вусторп Ньютон совершил свои величайшие открытия. Вот что самоизоляция с людьми делает!
Важно понимать, что для современников Ньютона гравитация была земной силой; она была ограничена объектами вблизи поверхности Земли. Но в семейном яблоневом саду Ньютон обнаружил, что гравитация – сила универсальная. Она простирается до самых планет, до Луны, звезд и дальше.
Сегодня, благодаря трудам еще одного великого ученого, мы знаем, что энергия буквально говорит пространству-времени, как изгибаться: согласно Общей теории относительности, сила тяжести возникает из-за искривления пространства и времени, а такие объекты, как Солнце и Земля, эту геометрию изменяют.
Гравитация Эйнштейна
Пытаясь разгадать величайшие тайны Вселенной Альберт Эйнштейн, которому на тот момент исполнилось 30 лет, понял, что пространство-время изгибает не сила, но масса. Изгибы, которые оставляют под собой массивные объекты, например Солнце, подсказывают энергии как двигаться.
Представить себе пространство-время можно в виде равномерно натянутой плотной ткани, в центр которой закинули бильярдный шар – точно так же, как изгибается ткань под давлением шара, изгибается и пространство-время под давлением массивных объектов.
Большой шар сильно искривляет пространство-время, заставляя меньший шар изменить свой курс и следовать за падением.
Вместо шара и ткани также можно представить себе автомобиль, который движется по извилистой дороге – когда автомобиль спускается с холма, то ускоряется. Массивные объекты во Вселенной подобны ускоряющемуся автомобилю – они создают экстремальные изгибы в пространстве-времени.
Интересно, что гравитация способна ускорять объекты, когда они входят (или приближаются) в глубокие гравитационные колодцы. Гравитационные колодцы – это концепция, согласно которой чем массивнее тело, тем глубже и больше порождаемый им гравитационный колодец.
Еще больше увлекательных статей о том, какие законы физикой управляют Вселенной и почему, читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен. Там регулярно выходят статьи, которых нет на сайте!
Гравитация и астероиды
Чтобы лучше понять, как работает гравитация и как она способна ускорять объекты, возьмем, к примеру, Землю и Луну. Земля – довольно массивный объект. По крайней мере, по сравнению с Луной. Это означает, что наша планета довольно сильно искривляет ткань пространства-времени.
Луна вращается вокруг нашей планеты из-за искривления пространства-времени, вызванного массой Земли. Выходит, она просто движется вдоль изгиба или нисходящего склона (в случае с автомобилем), который делает наша планета. В этом отношении на спутник Земли не действует какая-либо сила. Она просто следует определенному пути. Но почему в таком случае все астероиды и метеориты, пролетающие мимо нашей планеты, не попадают на орбиту?
Солнце и Луна искривляют ткань пространства-времени.
Причина, как полагают исследователи, кроется в пути, который проходит объект – он зависит от ряда факторов, таких как скорость, траектория и масса соответствующих объектов. Именно по этой причине каждый день сотни астрономов по всему миру наблюдают множество комет и астероидов, пролетающих мимо Земли и не попадающих на ее орбиту.
А если вам интересно, смогут ли люди когда-нибудь изобрести искусственную гравитацию, обязательно прочтите статью моего коллеги Владимира Кузнецова. В ней он подробно рассказывает о последних достижениях в этой области и о том, перестанет ли в скором будущем искусственная гравитация считаться атрибутом исключительно научной фантастики.