Гравитациската привлечност на Земјата
Гравитацијата е една од најфундаменталните сили во универзумот. Иако е невидлива, нејзините ефекти се чувствуваат постојано: предметите паѓаат на земја, водата тече на пониски височини и можеме да стоиме исправено без да лебди во воздух. Меѓу различните извори на гравитација, оној што е најтесно поврзан со човечкиот живот е гравитационата сила на Земјата. Оваа сила ги држи луѓето, животните, растенијата, океаните и атмосферата прицврстени за планетата, а исто така го регулира и движењето на многу предмети околу Земјата, вклучувајќи ги и вештачките сателити.
Разбирање на гравитационата сила
Едноставно кажано, гравитационата привлечност е силата што ги привлекува објектите со маса едни кон други. Бидејќи Земјата има толку голема маса, таа влече сè околу себе кон својот центар. Оваа привлечност важи за сите објекти: карпи, вода, човечкото тело, па дури и воздух. Колку е поголема масата на некој објект, толку е поголема неговата гравитациона сила.
Овој концепт е научно објаснет преку законот за универзална гравитација, популаризиран од Исак Њутн. Според Њутновиот принцип, гравитационата сила помеѓу два објекти зависи од нивните маси и растојанието меѓу нив. Ова значи дека Земјата нè привлекува поради својата маса, а ние исто така ја привлекуваме Земјата, но нашата сила е толку мала што не е забележлива на дневна основа.
Зошто предметите паѓаат?
Кога некој предмет ќе се отпушти од раката, тој ќе се движи „надолу“, односно кон центарот на Земјата. Надолу не е иста насока насекаде кога се гледа од вселената; „надолу“ секогаш значи кон центарот на планетата. Затоа луѓето во различни делови од Земјата сè уште се чувствуваат како да стојат на површината, а не како да се наопаку или да паѓаат во вселената.
Друг важен фактор е гравитационото забрзување. Во близина на површината на Земјата, објект што паѓа доживува забрзување од околу 9,8 m/s². Ова значи дека секоја секунда брзината на објектот се зголемува за околу 9,8 метри во секунда (ако се игнорира отпорот на воздухот). Затоа објектите што паѓаат забрзуваат сè додека не ја погодат земјата.
Гравитација, тежина и маса: често се мешаат
Во секојдневниот живот, многу луѓе ја изедначуваат „тежината“ со „масата“, иако двете се различни.
– Масата е количината на материја во еден објект. Масата не се менува дури и ако објектот се премести на друга локација.
– Тежината е гравитациона сила што дејствува врз масата. Тежината зависи од забрзувањето предизвикано од гравитацијата.
Едноставна формула што често се користи е:
Тежина (W) = маса (m) × забрзување поради гравитацијата (g)
Ако некое лице има маса од 50 кг на Земјата, неговата тежина е приближно 50 × 9,8 = 490 њутни. Ако тоа лице беше на Месечината, забрзувањето поради гравитацијата би било помало, па затоа неговата тежина би била многу помала - иако неговата маса би останала 50 кг.
Зошто гравитацијата на Земјата не е иста насекаде?
Иако често се смета за константна, гравитацијата на Земјата всушност малку варира од локација до локација. Постојат неколку причини за ова:
1. Обликот на Земјата не е совршено тркалезен
Земјата е малку „испакната“ на екваторот и порамна на половите. Како резултат на тоа, растојанието од некој на екваторот до центарот на Земјата е малку поголемо од растојанието од некој на половите, па затоа нивната гравитација е малку помала.
2. Земјината ротација
Земјата ротира околу својата оска. Оваа ротација има ефект на намалување на ефективната сила кон центарот, особено на екваторот. Затоа, тежината на објектот на екваторот е малку помала отколку на половите.
3. Висина на местото
Колку е повисоко некое место надморска височина, толку е подалеку од центарот на Земјата, па затоа силата на гравитација е малку помала. Затоа, гравитацијата на врвот на планината е помала отколку на нивото на морето.
4. Распределба на масата во Земјата
Земјата нема совршено униформна густина. Разликите во структурата на карпите, планинските венци, па дури и басените можат да предизвикаат мали варијации во локалната гравитација.
Оваа разлика не е многу забележлива во секојдневните активности, но е важна во научните мерења, геофизичкото мапирање и прецизната навигација.
Улогата на гравитацијата на Земјата за животот
Без доволно силната гравитација на Земјата, животот каков што го знаеме веројатно не би постоел. Еве некои од неговите клучни улоги:
– Одржување на атмосферата
Гравитацијата ги држи гасовите како кислород и азот суспендирани во Земјата. Без атмосфера, температурите би биле екстремни, нема да има воздух за дишење, а заштитата од сончево зрачење би била намалена.
– Ја задржува водата на површината
Океаните, езерата, реките, па дури и подземните води се „држат“ од гравитацијата. Доколку гравитацијата беше многу послаба, водата би можела полесно да избега во вселената, особено на долг рок.
– Помага во водниот циклус
Дождот паѓа затоа што гравитацијата ги влече капките вода кон земјата. Реките исто така течат кон морето затоа што гравитацијата ја влече водата кон пониските надморски височини.
– Формирање на телесната структура на живите суштества
Човечкото тело се прилагодило на гравитацијата на Земјата во текот на милиони години. Коските, мускулите и циркулаторниот систем функционираат под овие услови. Затоа астронаутите во вселената доживуваат физиолошки промени како што се намалена мускулна маса и густина на коските.
Гравитација и орбита: зошто сателитите не паѓаат?
Можеби изгледа чудно: ако гравитацијата на Земјата влече сè надолу, зошто сателитите можат да останат „лебдечки“ во вселената? Сателитите постојано паѓаат кон Земјата, но тие исто така имаат многу голема хоризонтална брзина. Како резултат на тоа, сателитите паѓаат во линија со закривеноста на Земјата, формирајќи орбити.
Со други зборови, орбитата е резултат на рамнотежа помеѓу:
– гравитационата сила што го влече сателитот кон Земјата, и
– тангенцијална брзина што го одржува сателитот во движење напред.
Истиот принцип го објаснува и движењето на Месечината што орбитира околу Земјата и Земјата што орбитира околу Сонцето.
Влијанието на гравитацијата врз феномените на Земјата
Гравитационата сила на Земјата влијае и на многу природни феномени, на пример:
- Плима
Плимата и осеката првенствено се под влијание на гравитацијата на Месечината и Сонцето на Земјата, но гравитацијата на Земјата сè уште игра улога бидејќи водата е „врзана“ за планетата и се движи следејќи ја гравитационата привлечност на овие небесни тела.
– Лизгање на земјиштето и одрони на камења
Гравитацијата ги влече почвата и карпите надолу. Кога падините стануваат премногу стрмни или почвата ја губи својата врзувачка моќ, силата на гравитацијата предизвикува движење на масата.
– Воздушен притисок и време
Атмосферата се држи на место преку гравитацијата, создавајќи притисок. Разликите во притисокот и температурата потоа влијаат врз формирањето на ветровите и временските обрасци.
Гравитацијата во современиот поглед
Њутн ја објаснил гравитацијата како сила на привлекување помеѓу масите. Меѓутоа, во современата физика, особено преку теоријата за општа релативност на Алберт Ајнштајн, гравитацијата се сфаќа како резултат на закривеноста на простор-времето предизвикана од масата и енергијата. Земјата го „закривува“ простор-времето околу неа, а предметите се движат според таа закривеност. Иако ова може да звучи комплицирано, на дневна скала, резултатите се совпаѓаат со пресметките на Њутн и се доволно точни за многу намени.
Заклучок
Гравитационата сила на Земјата е фундаменталната сила што го овозможува животот на оваа планета. Таа објаснува зошто предметите паѓаат, зошто имаме тежина, како тече водата, како се одржува атмосферата, па дури и како орбитираат сателитите. Иако често се смета за константна, гравитацијата на Земјата малку варира во зависност од локацијата, надморската височина и обликот на Земјата. Разбирањето на гравитацијата не само што помага да се објаснат едноставни феномени како што е паѓањето на јаболко од дрво, туку и отвора увид во тоа како функционира универзумот, од планетарните орбити до вселенските патувања.
