D'Gravitatiounszuch vun der Äerd
D'Schwéierkraaft ass eng vun de fundamentalste Kräften am Universum. Och wann se onsichtbar ass, sinn hir Auswierkungen dauernd ze spieren: Objeten falen op de Buedem, Waasser fléisst op méi niddreg Héichten, a mir kënnen oprecht stoen ouni an der Loft ze schwiewen. Ënnert de verschiddene Quelle vun der Schwéierkraaft ass déi, déi am nootste mam mënschleche Liewen verbonnen ass, d'Gravitatiounskraaft vun der Äerd. Dës Kraaft hält Mënschen, Déieren, Planzen, Ozeaner an d'Atmosphär um Planéit verankert, an si reguléiert och d'Bewegung vu ville Objeten ronderëm d'Äerd, dorënner kënschtlech Satellitten.
Gravitatiounskraaft verstoen
Einfach ausgedréckt ass d'Gravitatiounskraaft déi Kraaft, déi Objeten mat Mass uneneen unzitt. Well d'Äerd sou eng grouss Mass huet, zitt se alles ronderëm sech a Richtung Zentrum. Dësen Zuch gëllt fir all Objeten: Fielsen, Waasser, de mënschleche Kierper, souguer d'Loft. Wat méi grouss d'Mass vun engem Objet ass, wat méi grouss seng Gravitatiounskraaft ass.
Dëst Konzept gëtt wëssenschaftlech duerch d'Gesetz vun der universeller Gravitatioun erkläert, dat vum Isaac Newton populär gemaach gouf. Nom Prinzip vum Newton hänkt d'Gravitatiounskraaft tëscht zwee Objeten vun hire Massen an dem Ofstand tëscht hinnen of. Dëst bedeit, datt d'Äerd eis wéinst hirer Mass unzitt, a mir och d'Äerd unzéien, awer eis Kraaft ass sou kleng, datt se net all Dag bemierkbar ass.
Firwat falen Objeten erof?
Wann en Objet aus der Hand lassgelooss gëtt, beweegt en sech "erof", dat heescht Richtung Zentrum vun der Äerd. Erof ass net iwwerall déiselwecht Richtung, wann een et vum Weltraum aus gesäit; "erof" bedeit ëmmer Richtung Zentrum vum Planéit. Dofir fille sech d'Leit a verschiddene Géigenden vun der Äerd ëmmer nach, wéi wann se op der Uewerfläch stinn, net op d'Kopp oder an de Weltraum falen.
En anere wichtege Faktor ass d'Gravitatiounsbeschleunigung. No bei der Äerduewerfläch erlieft en fallenden Objet eng Beschleunigung vu ronn 9,8 m/s². Dëst bedeit, datt all Sekonn d'Geschwindegkeet vum Objet ëm ongeféier 9,8 Meter pro Sekonn eropgeet (wann de Loftwidderstand net berécksiichtegt gëtt). Dofir beschleunegen fallend Objeten, bis se de Buedem treffen.
Schwéierkraaft, Gewiicht a Mass: dacks verwiesselt
Am Alldag gläichsetzen vill Leit "Gewiicht" mat "Mass", och wann déi zwee verschidde sinn.
– Mass ass d'Quantitéit u Matière an engem Objet. D'Mass ännert sech net, och wann den Objet op eng aner Plaz geréckelt gëtt.
– Gewiicht ass d'Gravitatiounskraaft, déi op d'Mass wierkt. D'Gewiicht hänkt vun der Beschleunigung duerch d'Schwéierkraaft of.
Eng einfach Formel, déi dacks benotzt gëtt, ass:
Gewiicht (W) = Mass (m) × Schwéierkraaftbeschleunigung (g)
Wann eng Persoun op der Äerd eng Mass vu 50 kg huet, ass hiert Gewiicht ongeféier 50 × 9,8 = 490 Newton. Wann déi Persoun um Mound wier, wier d'Schwéierkraaftbeschleunigung manner, sou datt hiert Gewiicht vill manner wier - och wann hir Mass 50 kg bleift.
Firwat ass d'Gravitatioun vun der Äerd net iwwerall déiselwecht?
Och wann d'Äerdgravitatioun dacks als konstant ugesi gëtt, variéiert se tatsächlech liicht vu Plaz zu Plaz. Et gëtt verschidde Grënn dofir:
1. D'Form vun der Äerd ass net perfekt ronn.
D'Äerd ass um Equator liicht "ausgebulkt" a méi flaach un de Polen. Dofir ass d'Distanz vun enger Persoun um Equator zum Zentrum vun der Äerd e bësse méi grouss wéi bei enger Persoun un de Polen, sou datt hir Schwéierkraaft e bësse méi kleng ass.
2. Äerdrotatioun
D'Äerd dréit sech ëm hir Achs. Dës Rotatioun huet den Effekt, datt d'effektiv Kraaft Richtung Zentrum reduzéiert gëtt, besonnesch um Equator. Dofir ass d'Gewiicht vun engem Objet um Equator liicht manner wéi un de Polen.
3. Héicht vun der Plaz
Wat méi héich eng Plaz iwwer dem Mieresspigel läit, wat méi wäit se vum Äerdzentrum ewech ass, sou datt d'Schwéierkraaft e bësse manner ass. Dofir ass d'Schwéierkraaft um Biergspëtz manner wéi um Mieresspigel.
4. Masseverdeelung bannent der Äerd
D'Äerd huet keng perfekt eenheetlech Dicht. Ënnerscheeder an der Gestengsstruktur, Biergketten a souguer Becken kënnen kleng Variatiounen an der lokaler Schwéierkraaft verursaachen.
Dësen Ënnerscheed ass net ganz bemierkbar an alldeeglechen Aktivitéiten, awer ass wichteg bei wëssenschaftleche Miessungen, geophysikalescher Kartéierung a Präzisiounsnavigatioun.
D'Roll vun der Äerdgravitatioun fir d'Liewen
Ouni déi staark genuch Schwéierkraaft vun der Äerd géif et wahrscheinlech kee Liewen, wéi mir et kennen, ginn. Hei sinn e puer vu senge Schlësselrollen:
- D'Atmosphär halen
D'Schwéierkraaft hält Gaser wéi Sauerstoff a Stéckstoff an der Äerd suspendéiert. Ouni eng Atmosphär wieren d'Temperaturen extrem, et géif keng Loft ginn, déi een ootme kann, an de Schutz virun der Sonnestralung wier reduzéiert.
- Hält Waasser op der Uewerfläch
Ozeaner, Séien, Flëss a souguer Grondwaasser gi vun der Schwéierkraaft "gehalen". Wann d'Schwéierkraaft vill méi schwaach wier, kéint Waasser méi einfach an de Weltraum flüchten, besonnesch laangfristeg.
- Hëlleft dem Waasserkreeslaf
Reen fällt, well d'Schwéierkraaft Waasserdrëpsen no Buedem zitt. Flëss fléissen och Richtung Mier, well d'Schwéierkraaft Waasser op méi niddreg Héichten zitt.
- Bildung vun der Kierperstruktur vu liewegen Organismen
De mënschleche Kierper huet sech iwwer Millioune vu Joer un d'Gravitatioun vun der Äerd ugepasst. Schanken, Muskelen an de Kreislaufsystem funktionéieren ënner dëse Konditiounen. Dofir erliewen Astronauten am Weltraum physiologesch Verännerungen, wéi zum Beispill eng reduzéiert Muskelmass a Knachdicht.
Schwéierkraaft a Bunn: Firwat falen Satellitten net?
Et kéint komesch ausgesinn: wann d'Gravitatioun vun der Äerd alles no ënnen zitt, firwat kënne Satellitten dann am Weltraum "schwiewen"? Satellitte falen dauernd op d'Äerd, awer si hunn och eng ganz héich horizontal Geschwindegkeet. Dofir falen d'Satellitten an d'Linn mat der Krümmung vun der Äerd a bilden Ëmlafbunnen.
An anere Wierder, d'Ëmlafbunn ass d'Resultat vun engem Gläichgewiicht tëscht:
– d'Gravitatiounskraaft, déi de Satellit op d'Äerd zitt, an
– tangential Geschwindegkeet, déi de Satellit no vir beweegt.
Dee selwechte Prinzip erkläert och d'Bewegung vum Mound, deen ëm d'Äerd kreest, an der Äerd, déi ëm d'Sonn kreest.
Den Afloss vun der Schwéierkraaft op Phänomener op der Äerd
D'Gravitatiounskraaft vun der Äerd beaflosst och vill Naturphänomener, zum Beispill:
- Gezäit
Gezäiten gi virun allem vun der Schwéierkraaft vum Mound an der Sonn op der Äerd beaflosst, awer d'Schwéierkraaft vun der Äerd spillt ëmmer nach eng Roll, well Waasser um Planéit "gebonnen" ass a sech der Schwéierkraaft vun dësen Himmelskierper follegt.
– Äerdrutschen a Fielsfäll
D'Schwéierkraaft zitt Buedem a Gestengs no ënnen. Wann d'Häng ze géi ginn oder de Buedem seng Bindkraaft verléiert, léist d'Schwéierkraaft Massebeweegungen aus.
– Loftdrock a Wieder
D'Atmosphär gëtt vun der Schwéierkraaft op der Plaz gehalen, wat Drock erstellt. Ënnerscheeder am Drock an der Temperatur beaflossen dann d'Bildung vu Wand a Wiedermuster.
Schwéierkraaft an der moderner Perspektiv
Den Newton huet d'Gravitatioun als d'Unzéiungskraaft tëscht Massen erkläert. An der moderner Physik, besonnesch duerch d'Theorie vun der allgemenger Relativitéitstheorie vum Albert Einstein, gëtt d'Gravitatioun awer als Resultat vun der Krümmung vun der Raumzäit verstanen, déi duerch Mass an Energie verursaacht gëtt. D'Äerd "kréizt" d'Raumzäit ronderëm sech, an Objeten beweege sech no där Krümmung. Och wann dëst komplizéiert kléngt, stëmmen d'Resultater op enger deeglecher Skala mat de Berechnungen vum Newton iwwereneen a si fir vill Zwecker präzis genuch.
Conclusioun
D'Gravitatiounskraaft vun der Äerd ass déi fundamental Kraaft, déi d'Liewen op dësem Planéit méiglech mécht. Si erkläert, firwat Objeten falen, firwat mir Gewiicht hunn, wéi Waasser fléisst, wéi d'Atmosphär erhale bleift a souguer wéi Satellitte kreesen. Och wann d'Gravitatioun vun der Äerd dacks als konstant ugesi gëtt, variéiert se liicht jee no Lag, Héicht an der Form vun der Äerd. D'Verständnis vun der Schwéierkraaft hëlleft net nëmmen einfach Phänomener wéi en Apel, deen vun engem Bam fällt, z'erklären, mee mécht och Abléck an d'Funktiounsweis vum Universum, vu Planéitebunnen bis zur Weltraumrees.
