Alheimurinn

Ósýnilegt afl heldur alheimi saman 

Jörðin virðist hringa sólina en raunveruleikinn er langtum flóknari. Sólin, jörðin, tunglið – og þú – nota þyngdarlögmálið til að toga í hvert annað.

BIRT: 24/12/2023

Jafnvel fyrir sjálfhverfasta mann getur verið erfitt að viðurkenna það en sólin snýst reyndar í kringum þig. Þyngdarkrafturinn er öflugt náttúruafl sem togar í alla hluti.

 

Það heldur manni föstum í stólnum, tunglinu á fastri braut um jörðu og jörðinni á braut um sólu en krafturinn virkar í báðar áttir.

 

Þú togar þannig lítillega í sólina og með einfaldri jöfnu sem var mótuð fyrir mörg hundruð árum er mögulegt að reikna hversu mikið. 

Þyngdarkaftur

Bókstafurinn F er þyngdarkrafturinn – eða sá kraftur sem tveir hlutir verka hvor á annan með.

Fastinn

G er „þyngdaraflsfastinn“ – einnig nefnt fasti Newtons. Hann hefur gildið 6,67∙10-11. N m2 kg-2.

Massi

„þyngdin“ – þessara tveggja hluta er táknaður með annars vegar m1 og hins vegar m2. Þessar tvær tölur eru margfaldaðar saman.

Fjarlægð

Fjarlægðin milli tveggja þyngdarpunkta hlutanna er táknuð með bókstafnum r og sú tala er margfölduð með sjálfri sér. Þannig að yfir mikla fjarlægð veikist þyngdaraflið.

Þyngdarkrafturinn er einn af fjórum grundvallarnáttúrukröftum sem halda náttúrunni saman (hinir þrír eru veiki og sterki kjarnakrafturinn ásamt rafsegulafli). Þyngdarkrafturinn hefur óendanlega drægni en það hversu mikið hlutir toga hver í aðra ræðst bæði af massa hlutanna – „þyngd“ þeirra – og innbyrðis fjarlægð. 

 

Massi sólar er meira en 300.000 sinnum meiri en jarðar og þar sem drægni þyngdarkraftsins er ótakmörkuð, þá gæti maður ætlað að stjarna okkar myndi toga þig og allt annað í sólkerfinu inn í sitt glóandi helvíti. En miðja sólar er í 150 milljón km fjarlægð frá þér og því er aðdráttarafl hennar tiltölulega veikt. 

 

Fjarlægð þín til miðju jarðar er einungis ríflega 6.000 km, þannig að þrátt fyrir lítinn massa jarðar þýðir þessi stutta vegalengd samt að þú viðheldur jarðtengingu. 

Þyngdarlögmál Newtons liggur til grundvallar rannsóknum í stjörnufræði en nú benda nýjar athuganir á ferli stjarna til þess að helstu snillingum okkar hafi mögulega skjátlast.

Ef maður fer tiltölulega stutt frá yfirborði jarðar minnkar þyngdaraflskrafturinn.

 

Alþjóðlega geimstöðin ISS er í um 400 km hæð yfir jörðu og þannig 6.400 km frá miðju jarðar. Þar er þyngdarkrafturinn um 10% minni en á yfirborði jarðar.

 

Geimfarar um borð í ISS sleppa þannig ekki undan aðdráttarafli jarðar bara vegna þess að þeir eru á sporbraut. Raunin er sú að þeir eru í stöðugu frjálsu falli. En þeir lenda aldrei á jörðinni því ISS þeytist á sama tíma hringinn í kringum jörðina á hraða sem nemur 28.000 km/klst. og þeytist þannig burt frá hnetti okkar. 

 

Allt hringar hvað annað 

Það sama á við um jörðina. Massi sólar togar jörðina til sín en þar sem hnöttur okkar er á fleygiferð í kringum sólu með 100.000 km hraða, þeytist hún á sama tíma út á við með miklum krafti. 

 

Og það voru einmitt slíkar hreyfingar í sólkerfinu sem komu vísindamönnum á sporið um þyngdaraflið. Hin víðfræga – en ósanna – þjóðsaga segir að náttúruvísindamaðurinn Isaac Newton hafi fengið hugmyndina að þyngdarkraftinum þegar epli datt á höfuð hans.

Þyngdaraflið að verki

Þyngdarafl afhjúpar ósýnilegar plánetur

Nú á dögum vitum við af þúsundum pláneta í sólkerfinu – svokallaðar fjarplánetur. Þessar plánetur eru óralangt í burtu og bjartir geislar stjörnu þeirra dylja þær, þannig að erfitt er að koma auga á þær. En stjarnfræðingar geta greint pláneturnar með „radíushraða-aðferðinni“. Massi fjarplánetanna togar lítillega í stjörnuna þannig að ef stjarnan virðist rugga lítillega er það vegna þess að plánetur eru á brautum í kringum hana.

Lögmál Newtons til greiningar á jarðskjálftum

Við jarðskjálfta verður jarðskorpan fyrir miklum krafti sem verður til að hún hreyfist. Þegar jarðskjálftafræðingar reyna að segja fyrir um jarðskjálfta eða greina hann þegar hann hefur skollið á taka þeir með í reikninginn mismunandi áhrif þyngdarkraftsins. Flekar jarðskorpunnar toga hver í annan. Tunglið togar í hafið og kraftur sjávarfalla getur verið nægjanlega sterkur til þess að hnika jarðskorpunni til.

Þyngdarkraftur eykur hraðann

Ein helsta áskorunin við geimferðir til fjarlægra himintungla er að ferðalagið krefst óhemju mikillar orku. Eldsneytið er þungt og til þess að draga sem mest úr þyngd farartækisins nýta stjarnfræðingar sér svokallaða þyngdarafls-slöngvun. Á leið sinni í gegnum sólkerfið fer geimfarið ekki beinustu leiðina heldur nálgast himintungl og leyfir þeim að auka hraða sinn áður en geimfarið heldur ennþá lengra út í geim, þökk sé þyngdarkrafti plánetunnar.

Hið rétta er að þýski stjarnfræðingurinn Johannes Kepler hafði sannað að pláneturnar hreyfast ekki hringinn í kringum jörðina í fullkomnum hringlaga brautum, heldur eru þær sporöskjulaga. Það varð svo til þess að menn fóru að leita skýringa á því hvaða ósýnilegi kraftur það væri sem togar í pláneturnar. Og útskýringuna á því kom Newton með þegar hann birti útreikninga sína um þyngdarlögmálið árið 1687.

 

Allir hlutir verka hver á annan með krafti sem togar þá saman og ræðst krafturinn af massa hlutanna og innbyrðis fjarlægð þeirra. Fyrir vikið má segja að jörðin hringar ekki aðeins sólina, sólin hringar einnig jörðina. 

 

Pláneta okkar togar í sólina og þessir tveir hlutir hringa því sameiginlegan þyngdarpunkt. En þar sem sólin vegur langtum meira en jörðin er þessi punktur nær miðju sólar heldur en jarðar. 

 

Umferðartími plánetanna flækist enn frekar vegna þess að himintunglin toga að sjálfsögðu einnig hvert í annað með mismunandi krafti. 

 

Og fræðilega séð leggur þú þitt af mörkum í útreikningum því þú togar jú lítillega í jörðina, sólina og restina af alheimi. 

HÖFUNDUR: EBBE RASCH

© Shutterstock. © NASA. © ESA/ATG medialab. © Hanonimas.

Náttúran

Af hverju eru lauf trjáa með mismunandi lögun?

Jörðin

99 stórborgir eru að sökkva

Jörðin

99 stórborgir eru að sökkva

Maðurinn

Munnvatnið er fullt af eitri

Maðurinn

Munnvatnið er fullt af eitri

Heilsa

Lækning gegn útbreiddum meltingartruflunum finnst í flestum eldhúsum.

Náttúran

Jörðin eftir manninn: Svona munu leifar siðmenningar okkar hverfa

Heilsa

Læknar hafa grætt heilt auga í mann

NÝJASTA NÝTT

Maðurinn

Myndir af einangruðum ættflokki sýna mannlegan harmleik, samkvæmt verndarsamtökum

Jörðin

Af hverju er ís svona háll?

Náttúran

Krabbar hafa farið sömu ferðina 17 sinnum

Maðurinn

Er veganmatur óhollur börnum?

Náttúran

Risaeðlubeinagrind seld fyrir meira en sex milljarða króna á uppboði.

Alheimurinn

Fullt tungl 2024 – Hvenær er tunglið fullt?

Heilsa

Líkamleg snerting er mikilvæg milli föðurs og ungabarns

Maðurinn

Vísindamenn vara við langvarandi notkun á snuði

Lifandi Saga

Ísraelski vígamaðurinn: Vill lifa í friði með Palestínumönnum

Maðurinn

Er hægt að verða gráhærður á einni nóttu?

Maðurinn

Myndir af einangruðum ættflokki sýna mannlegan harmleik, samkvæmt verndarsamtökum

Jörðin

Af hverju er ís svona háll?

Náttúran

Krabbar hafa farið sömu ferðina 17 sinnum

Maðurinn

Er veganmatur óhollur börnum?

Náttúran

Risaeðlubeinagrind seld fyrir meira en sex milljarða króna á uppboði.

Alheimurinn

Fullt tungl 2024 – Hvenær er tunglið fullt?

Heilsa

Líkamleg snerting er mikilvæg milli föðurs og ungabarns

Maðurinn

Vísindamenn vara við langvarandi notkun á snuði

Lifandi Saga

Ísraelski vígamaðurinn: Vill lifa í friði með Palestínumönnum

Maðurinn

Er hægt að verða gráhærður á einni nóttu?

Fáðu aðgang að vÍSINDI.IS

Ókeypis í 2 vikur!

 

Eftir það kostar eingöngu 1.390 kr. á mánuði og enginn uppsagnarfrestur.

 

Innifalið er aðgangur að öllum greinum á vefnum ásamt rafræna útgáfu af nýjustu tölublöðunum.

  • Fullur aðgangur að visindi.is
  • Frábærar myndir og myndbönd
  • Aðgengilegt í öllum snjalltækjum
  • Fullur aðgangur að gríðarlegu magni eldri greina
  • Nýjustu tölublöðin í rafrænu formi

Tækni

140.000 veirutegundir hafa fundist í þarmaflórunni

Tækni

140.000 veirutegundir hafa fundist í þarmaflórunni

Maðurinn

Kornabörn þekkja móðurmálið sitt

Maðurinn

Kornabörn þekkja móðurmálið sitt

Alheimurinn

Tvíburi Vetrarbrautarinnar finnst í útjaðri alheimsins

Lifandi Saga

Hvers vegna klæddust fangar röndóttum búningum í gamla daga?

Lifandi Saga

Af hverju er rússneskur bær í Noregi?

Jörðin

Leiða loftslagsbreytingar til fleiri jarðskjálfta?

Vinsælast

1

Alheimurinn

Fullt tungl 2024 – Hvenær er tunglið fullt?

2

Maðurinn

Er veganmatur óhollur börnum?

3

Heilsa

Líkamleg snerting er mikilvæg milli föðurs og ungabarns

4

Maðurinn

Myndir af einangruðum ættflokki sýna mannlegan harmleik, samkvæmt verndarsamtökum

5

Náttúran

Krabbar hafa farið sömu ferðina 17 sinnum

6

Jörðin

Af hverju er ís svona háll?

1

Maðurinn

Er veganmatur óhollur börnum?

2

Maðurinn

Myndir af einangruðum ættflokki sýna mannlegan harmleik, samkvæmt verndarsamtökum

3

Náttúran

Krabbar hafa farið sömu ferðina 17 sinnum

4

Jörðin

Af hverju er ís svona háll?

5

Náttúran

Risaeðlubeinagrind seld fyrir meira en sex milljarða króna á uppboði.

Náttúran

Topp 5: Hvaða dýr stunda lengsta mökun?

Lifandi Saga

Sósíaldarwinistarnir lýstu yfir stríði gegn fátækum

Lifandi Saga

BNA á barmi borgarastyrjaldar: Nasista-prestur vildi bylta lýðræðinu

Lifandi Saga

Bretar knúðu fram frjálsa verslun með fallbyssum

Maðurinn

Eru fingraför óhjákvæmilega ólík?

Maðurinn

Frestar þú leiðinlegum verkefnum? Samkvæmt vísindamönnum er það slæm hugmynd

Læknisfræði

Hversu gamalt er Viagra?

Maðurinn

Ný rannsókn: Áhrif framhjálds á konur koma á óvart

Maðurinn

Hve lengi hefur krabbamein hrjáð mannkynið?

Maðurinn

Við getum lifað án heilastofns

Náttúran

Vísindamenn kortleggja nú heimshöfin

Heilsa

41 næringarríkustu fæðutegundir jarðar

Myndir af einangruðum ættflokki sýna mannlegan harmleik, samkvæmt verndarsamtökum

Skógarhöggsmenn hafa yfirtekið svæði ættflokksins sem skapar ýmsar hættur fyrir hann.

Maðurinn

ÁSKRIFT AÐ VÍSINDI.IS

Prófaðu í 14 daga ókeypis!

  • Fullur aðgangur að vefnum okkar með tæplega 3000 skemmtilegum og spennandi greinum um allt milli himins og jarðar á sviði vísinda og sögu.
  • Lifandi vísindi/Lifandi saga í rafrænni útgáfu á vefnum,
  • Aðeins 1.690 krónur á mánuði.
  • Engin skuldbinding – Þú getur hætt hvenær sem er.

ÁSKRIFT AÐ TÍMARITINU

Þrjú tölublöð + gjöf: Skemmtilegur sjónauki
  • Þrjú næstu tölublöð Lifandi vísinda/Lifandi sögu – sent heim til þín – eins færðu lítinn og vandaðan sjónauka að gjöf.
  • Fullur aðgangur að vefnum okkar – visindi.is – með tæplega 3000 skemmtilegum og spennandi greinum um allt milli himins og jarðar á sviði vísinda og sögu.
  • Spennandi greinar og flottar myndir sem svala forvitni þinni.
  • Þú getur hætt eftir tilboðið en ef þú heldur áfram skuldbindur þú þig aðeins þrjú tölublöð í einu og þú getur sagt upp hvenær sem sem og klárar þá tímabilið sem er hafið.
  • Venjuleg áskrift – þrjú tölublöð – kostar aðeins 7.590 kr

Sjónauki og þriggja blaða áskrift – Alls 3.800 kr.

Lifandi vísindi

Lyf

Lifandi saga

Search

Ertu áskrifandi að tímaritinu?

Áskrifendur að tímaritinu geta fengið frían aðgang að vefnum hér.

Innskráning

Ertu áskrifandi að tímaritinu?

Áskrifendur að tímaritinu geta fengið frían aðgang að vefnum hér.

Viltu lesa greinina?

Fáðu aðgang að visindi.is

Ókeypis í 2 vikur!

Eftir það kostar eingöngu 1.390 kr. á mánuði og enginn uppsagnarfrestur.

Innifalið er aðgangur að öllum greinum á vefnum ásamt rafræna útgáfu af nýjustu tölublöðunum.

  • Fullur aðgangur að visindi.is
  • Frábærar myndir og myndbönd
  • Aðgengilegt í öllum snjalltækjum
  • Fullur aðgangur að gríðarlegu magni eldri greina
  • Nýjustu tölublöðin í rafrænu formi

Núverandi áskrifendur að tímaritinu fá að sjálfsögðu ókeypis aðgang að vefnum og þurfa bara að virkja aðgang sinn hér.

Ef þú ert þegar áskrifandi að visindi.is