La gravité est une force fondamentale assez impressionnante. Si ce n'était pas pour le confort de la Terre 1 g, qui fait tomber des objets vers la Terre à une vitesse de 9,8 m / s², nous flotterions tous dans l'espace. Et sans cela, toutes les espèces terrestres nous dépériraient lentement et mourraient à mesure que nos muscles dégénéreraient, nos os deviendraient cassants et faibles et nos organes cesseraient de fonctionner correctement.
On peut donc dire sans exagération que la gravité n'est pas seulement un fait de la vie ici sur Terre, mais une condition préalable à cela. Cependant, étant donné que les êtres humains semblent déterminés à sortir de ce rocher - pour échapper aux "liens de la Terre", pour ainsi dire - comprendre la gravité de la Terre et ce qu'il faut pour y échapper est nécessaire. Alors, quelle est la force de la gravité terrestre?
Définition:
Pour la décomposer, la gravité est un phénomène naturel dans lequel toutes les choses qui possèdent une masse sont rapprochées - c'est-à-dire les astéroïdes, les planètes, les étoiles, les galaxies, les superamas, etc. Plus un objet a de masse, plus il exercera de gravité sur les objets qui l'entourent. La force gravitationnelle d'un objet dépend également de la distance - c'est-à-dire que la quantité qu'il exerce sur un objet diminue avec l'augmentation de la distance.
La gravité est également l'une des quatre forces fondamentales qui régissent toutes les interactions dans la nature (avec la force nucléaire faible, la force nucléaire forte et l'électromagnétisme). De ces forces, la gravité est la plus faible, étant d'environ 1038 fois plus faible que la force nucléaire puissante, 1036 fois plus faible que la force électromagnétique et 1029 fois plus faible que la faible force nucléaire.
En conséquence, la gravité a une influence négligeable sur la matière à la plus petite échelle (c'est-à-dire les particules subatomiques). Cependant, au niveau macroscopique - celui des planètes, des étoiles, des galaxies, etc. - la gravité est la force dominante affectant les interactions de la matière. Il provoque la formation, la forme et la trajectoire des corps astronomiques et régit le comportement astronomique. Il a également joué un rôle majeur dans l'évolution de l'Univers primitif.
Il était responsable de la matière s'agglutinant pour former des nuages de gaz qui ont subi un effondrement gravitationnel, formant les premières étoiles - qui ont ensuite été rassemblées pour former les premières galaxies. Et au sein des systèmes stellaires individuels, cela a causé la fusion de la poussière et du gaz pour former les planètes. Il régit également les orbites des planètes autour des étoiles, des lunes autour des planètes, la rotation des étoiles autour du centre de leur galaxie et la fusion des galaxies.
Gravitation et relativité universelles:
L'énergie et la masse étant équivalentes, toutes les formes d'énergie, y compris la lumière, provoquent également la gravitation et sont sous son influence. Cela est conforme à la théorie générale de la relativité d'Einstein, qui reste le meilleur moyen de décrire le comportement de la gravité. Selon cette théorie, la gravité n'est pas une force, mais une conséquence de la courbure de l'espace-temps causée par la distribution inégale de la masse / énergie.
L'exemple le plus extrême de cette courbure de l'espace-temps est un trou noir dont rien ne peut s'échapper. Les trous noirs sont généralement le produit d'une étoile supermassive qui est devenue supernova, laissant derrière lui un reste de nain blanc qui a tellement de masse, sa vitesse de fuite est supérieure à la vitesse de la lumière. Une augmentation de la gravité entraîne également une dilatation du temps gravitationnelle, où le passage du temps se produit plus lentement.
Pour la plupart des applications cependant, la gravité est mieux expliquée par la loi de Newton de la gravitation universelle, qui stipule que la gravité existe comme une attraction entre deux corps. La force de cette attraction peut être calculée mathématiquement, où la force d'attraction est directement proportionnelle au produit de leurs masses et inversement proportionnelle au carré de la distance entre elles.
Gravité de la Terre:
Sur Terre, la gravité donne du poids aux objets physiques et provoque les marées océaniques. La force de la gravité terrestre est le résultat de la masse et de la densité des planètes - 5,97237 × 1024 kg (1,31668 × 1025 lbs) et 5,514 g / cm3, respectivement. Il en résulte que la Terre a une force gravitationnelle de 9,8 m / s² près de la surface (également appelée 1 g), qui diminue naturellement à mesure que l'on s'éloigne de la surface.
De plus, la force de gravité sur Terre change en fait selon l'endroit où vous vous tenez. La première raison est que la Terre tourne. Cela signifie que la gravité de la Terre à l'équateur est de 9,789 m / s2, tandis que la force de gravité aux pôles est de 9,832 m / s2. En d'autres termes, vous pesez plus aux pôles qu'à l'équateur à cause de cette force centripète, mais seulement légèrement plus.
Enfin, la force de gravité peut changer en fonction de ce qui se trouve sous la Terre sous vous. Des concentrations de masse plus élevées, comme les roches à haute densité ou les minéraux, peuvent modifier la force de gravité que vous ressentez. Mais bien sûr, ce montant est trop faible pour être perceptible. Les missions de la NASA ont cartographié le champ de gravité de la Terre avec une précision incroyable, montrant des variations de sa force, selon l'emplacement.
La gravité diminue également avec l'altitude, car vous êtes plus loin du centre de la Terre. La diminution de la force de l'ascension au sommet d'une montagne est assez minime (0,28% de gravité en moins au sommet du mont Everest), mais si vous êtes assez haut pour atteindre la Station spatiale internationale (ISS), vous ressentirez 90% de la force de gravité que vous ressentiriez à la surface.
Cependant, comme la station est en état de chute libre (et aussi dans le vide de l'espace), les objets et les astronautes à bord de l'ISS sont capables de flotter. Fondamentalement, puisque tout à bord de la station tombe au même rythme vers la Terre, ceux à bord de l'ISS ont le sentiment d'être en apesanteur - même s'ils pèsent encore environ 90% de ce qu'ils feraient à la surface de la Terre.
La gravité de la Terre est également responsable du fait que notre planète a une «vitesse de fuite» de 11,186 km / s (ou 6,951 mi / s). Essentiellement, cela signifie qu'une fusée doit atteindre cette vitesse avant de pouvoir espérer se libérer de la gravité terrestre et atteindre l'espace. Et avec la plupart des lancements de fusées, la majorité de leur poussée est consacrée à cette seule tâche.
En raison de la différence entre la gravité de la Terre et la force gravitationnelle sur d'autres corps - comme la Lune (1,62 m / s²; 0,1654g) et Mars (3,711 m / s²; 0,376 g) - les scientifiques ne savent pas quels seraient les effets sur les astronautes qui se sont rendus en mission à long terme dans ces corps.
Alors que des études ont montré que les missions de longue durée en microgravité (c'est-à-dire sur l'ISS) ont un effet néfaste sur la santé des astronautes (y compris la perte de densité osseuse, la dégénérescence musculaire, les dommages aux organes et à la vue), aucune étude n'a été menée concernant les effets de environnements de faible gravité. Mais étant donné les multiples propositions de retour sur la Lune et le «Journey to Mars» proposé par la NASA, cette information devrait être disponible!
En tant qu'êtres terrestres, nous, les humains, sommes à la fois bénis et maudits par la force de la gravité terrestre. D'une part, cela rend l'accès à l'espace assez difficile et coûteux. De l'autre, il assure notre santé, puisque notre espèce est le produit de milliards d'années d'évolution des espèces qui ont eu lieu dans un 1 g environnement.
Si jamais nous espérons devenir une espèce véritablement spatiale et interplanétaire, nous ferons mieux de comprendre comment nous allons faire face à la microgravité et à la gravité plus faible. Sinon, aucun de nous ne risque de quitter le monde très longtemps!
Nous avons écrit de nombreux articles sur le magazine Earth for Space. Voici d'où vient la gravité?, Qui a découvert la gravité?, Pourquoi la Terre est-elle ronde?, Pourquoi le soleil ne vole-t-il pas la lune?, Pouvons-nous faire de la gravité artificielle? .
Vous voulez plus de ressources sur la Terre? Voici un lien vers la page des vols spatiaux humains de la NASA et voici la Terre visible de la NASA.
Nous avons également enregistré un épisode d'Astronomy Cast about Earth, dans le cadre de notre tournée à travers le système solaire - Épisode 51: Terre et Épisode 318: Escape Velocity.
Sources:
- Wikipedia - Gravité
- NASA: Space Place - Qu'est-ce que la gravité vraiment?
- NASA - Gravity Probe B: la mission de relativité
