La gravedad es una fuerza fundamental bastante asombrosa. Si no fuera por la comodidad de la Tierra 1 sol, que hace que los objetos caigan hacia la Tierra a una velocidad de 9.8 m / s², todos flotamos en el espacio. Y sin él, todas las especies terrestres se marchitarían y morirían lentamente a medida que nuestros músculos se degeneraran, nuestros huesos se volvieran frágiles y débiles, y nuestros órganos dejaran de funcionar correctamente.
Entonces, se puede decir sin exageraciones que la gravedad no es solo un hecho de la vida aquí en la Tierra, sino un requisito previo para ello. Sin embargo, dado que los seres humanos parecen tener la intención de salir de esta roca, escapando de los "lazos hoscos de la Tierra", por así decirlo, es necesario comprender la gravedad de la Tierra y lo que se necesita para escapar. Entonces, ¿qué tan fuerte es la gravedad de la Tierra?
Definición:
Para descomponerlo, la gravedad es un fenómeno natural en el que todas las cosas que poseen masa se acercan entre sí, es decir, asteroides, planetas, estrellas, galaxias, super cúmulos, etc. Cuanto más masa tenga un objeto, más gravedad ejercerá. en objetos a su alrededor. La fuerza gravitacional de un objeto también depende de la distancia, es decir, la cantidad que ejerce sobre un objeto disminuye con el aumento de la distancia.
La gravedad también es una de las cuatro fuerzas fundamentales que rigen todas las interacciones en la naturaleza (junto con la fuerza nuclear débil, la fuerza nuclear fuerte y el electromagnetismo). De estas fuerzas, la gravedad es la más débil, siendo aproximadamente 1038 veces más débil que la fuerza nuclear fuerte, 1036 veces más débil que la fuerza electromagnética y 1029 veces más débil que la débil fuerza nuclear.
Como consecuencia, la gravedad tiene una influencia insignificante sobre la materia en las escalas más pequeñas (es decir, partículas subatómicas). Sin embargo, a nivel macroscópico, el de los planetas, las estrellas, las galaxias, etc., la gravedad es la fuerza dominante que afecta las interacciones de la materia. Causa la formación, la forma y la trayectoria de los cuerpos astronómicos, y rige el comportamiento astronómico. También jugó un papel importante en la evolución del Universo temprano.
Fue responsable de la acumulación de materia para formar nubes de gas que sufrieron un colapso gravitacional, formando las primeras estrellas, que luego se unieron para formar las primeras galaxias. Y dentro de los sistemas estelares individuales, el polvo y el gas se unieron para formar los planetas. También gobierna las órbitas de los planetas alrededor de las estrellas, de las lunas alrededor de los planetas, la rotación de las estrellas alrededor del centro de su galaxia y la fusión de las galaxias.
Gravitación universal y relatividad:
Como la energía y la masa son equivalentes, todas las formas de energía, incluida la luz, también causan gravitación y están bajo su influencia. Esto es consistente con la Teoría General de la Relatividad de Einstein, que sigue siendo el mejor medio para describir el comportamiento de la gravedad. Según esta teoría, la gravedad no es una fuerza, sino una consecuencia de la curvatura del espacio-tiempo causada por la distribución desigual de masa / energía.
El ejemplo más extremo de esta curvatura del espacio-tiempo es un agujero negro, del que nada puede escapar. Los agujeros negros suelen ser el producto de una estrella supermasiva que se ha convertido en supernova, dejando un remanente de enana blanca que tiene tanta masa que su velocidad de escape es mayor que la velocidad de la luz. Un aumento en la gravedad también resulta en dilatación del tiempo gravitacional, donde el paso del tiempo ocurre más lentamente.
Sin embargo, para la mayoría de las aplicaciones, la gravedad se explica mejor por la Ley de Gravitación Universal de Newton, que establece que la gravedad existe como una atracción entre dos cuerpos. La fuerza de esta atracción puede calcularse matemáticamente, donde la fuerza de atracción es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas.
La gravedad de la tierra:
En la Tierra, la gravedad da peso a los objetos físicos y provoca las mareas oceánicas. La fuerza de la gravedad de la Tierra es el resultado de la masa y densidad de los planetas: 5.97237 × 1024 kg (1.31668 × 1025 lbs) y 5.514 g / cm3, respectivamente. Esto da como resultado que la Tierra tenga una fuerza gravitacional de 9.8 m / s² cerca de la superficie (también conocida como 1 sol), que naturalmente disminuye cuanto más lejos se está de la superficie.
Además, la fuerza de la gravedad en la Tierra en realidad cambia dependiendo de dónde se encuentre sobre ella. La primera razón es porque la Tierra está girando. Esto significa que la gravedad de la Tierra en el ecuador es de 9.789 m / s2, mientras que la fuerza de gravedad en los polos es de 9.832 m / s2. En otras palabras, pesas más en los polos que en el ecuador debido a esta fuerza centrípeta, pero solo un poco más.
Finalmente, la fuerza de la gravedad puede cambiar dependiendo de lo que hay debajo de la Tierra debajo de ti. Concentraciones más altas de masa, como rocas o minerales de alta densidad, pueden cambiar la fuerza de gravedad que sientes. Pero, por supuesto, esta cantidad es demasiado pequeña para ser notable. Las misiones de la NASA han cartografiado el campo de gravedad de la Tierra con una precisión increíble, mostrando variaciones en su fuerza, dependiendo de la ubicación.
La gravedad también disminuye con la altitud, ya que estás más lejos del centro de la Tierra. La disminución de la fuerza al subir a la cima de una montaña es bastante mínima (0.28% menos de gravedad en la cima del Monte Everest), pero si está lo suficientemente alto como para llegar a la Estación Espacial Internacional (ISS), experimentaría un 90% de la fuerza de gravedad que sentirías en la superficie.
Sin embargo, dado que la estación se encuentra en un estado de caída libre (y también en el vacío del espacio), los objetos y los astronautas a bordo de la EEI son capaces de flotar. Básicamente, dado que todo a bordo de la estación está cayendo a la misma velocidad hacia la Tierra, aquellos a bordo de la EEI tienen la sensación de no tener peso, a pesar de que todavía pesan alrededor del 90% de lo que tendrían en la superficie de la Tierra.
La gravedad de la Tierra también es responsable de que nuestro planeta tenga una "velocidad de escape" de 11.186 km / s (o 6.951 mi / s). Esencialmente, esto significa que un cohete necesita alcanzar esta velocidad antes de poder escapar de la gravedad de la Tierra y alcanzar el espacio. Y con la mayoría de los lanzamientos de cohetes, la mayor parte de su empuje se dedica solo a esta tarea.
Debido a la diferencia entre la gravedad de la Tierra y la fuerza gravitacional sobre otros cuerpos, como la Luna (1.62 m / s²; 0.1654sol) y Marte (3.711 m / s²; 0.376 g): los científicos no están seguros de cuáles serían los efectos para los astronautas que realizaron misiones a largo plazo a estos cuerpos.
Si bien los estudios han demostrado que las misiones de larga duración en microgravedad (es decir, en la EEI) tienen un efecto perjudicial en la salud de los astronautas (incluida la pérdida de densidad ósea, degeneración muscular, daño a los órganos y a la vista), no se han realizado estudios sobre los efectos de ambientes de baja gravedad. Pero dadas las múltiples propuestas hechas para regresar a la Luna, y el "Viaje a Marte" propuesto por la NASA, ¡esa información debería llegar!
Como seres terrestres, los humanos somos bendecidos y maldecidos por la fuerza de la gravedad de la Tierra. Por un lado, hace que llegar al espacio sea bastante difícil y costoso. Por otro lado, asegura nuestra salud, ya que nuestra especie es el producto de miles de millones de años de evolución de especies que tuvo lugar en un 1 sol medio ambiente.
Si alguna vez esperamos convertirnos en una especie verdaderamente espacial e interplanetaria, mejor descubriremos cómo vamos a lidiar con la microgravedad y la baja gravedad. De lo contrario, es probable que ninguno de nosotros salga del mundo por mucho tiempo.
Hemos escrito muchos artículos sobre la revista Earth for Space. ¿De dónde viene la gravedad ?, ¿quién descubrió la gravedad ?, ¿por qué la Tierra es redonda ?, ¿por qué el sol no roba la luna ?, ¿podríamos hacer gravedad artificial ?, y la “papa de la gravedad de Potsdam” muestra variaciones en la gravedad de la Tierra .
¿Quieres más recursos en la Tierra? Aquí hay un enlace a la página de vuelos espaciales humanos de la NASA, y aquí está la Tierra visible de la NASA.
También hemos grabado un episodio de Astronomy Cast about Earth, como parte de nuestro recorrido por el Sistema Solar: Episodio 51: Tierra y Episodio 318: Velocidad de escape.
Fuentes:
- Wikipedia - Gravedad
- NASA: Space Place - ¿Qué es realmente la gravedad?
- NASA - Sonda de gravedad B: la misión de relatividad
