QUãO FORTE é A FORçA DA GRAVIDADE NA TERRA?

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A gravidade é uma força fundamental bastante impressionante. Se não fosse confortável para a Terra 1 g, que faz os objetos caírem em direção à Terra a uma velocidade de 9,8 m / s², todos nós flutuamos no espaço. E sem ela, todas as espécies terrestres murcham e morrem lentamente à medida que nossos músculos degeneram, nossos ossos se tornam frágeis e fracos e nossos órgãos deixam de funcionar adequadamente.

Assim, pode-se dizer sem exageros que a gravidade não é apenas um fato da vida aqui na Terra, mas um pré-requisito para isso. No entanto, uma vez que os seres humanos parecem ter a intenção de sair dessa rocha - escapando dos "vínculos grosseiros da Terra" - é necessário entender a gravidade da Terra e o que é necessário para escapar dela. Então, quão forte é a gravidade da Terra?

Definição:

Para decompor, a gravidade é um fenômeno natural no qual todas as coisas que possuem massa são trazidas uma para a outra - ou seja, asteróides, planetas, estrelas, galáxias, super aglomerados, etc. Quanto mais massa um objeto tiver, maior será a gravidade que ele exercerá. em objetos ao seu redor. A força gravitacional de um objeto também depende da distância - ou seja, a quantidade que ele exerce sobre um objeto diminui com o aumento da distância.

A gravidade também é uma das quatro forças fundamentais que governam todas as interações na natureza (junto com força nuclear fraca, força nuclear forte e eletromagnetismo). Destas forças, a gravidade é a mais fraca, sendo aproximadamente 10³⁸ vezes mais fraca que a força nuclear forte, 10³⁶ vezes mais fraca que a força eletromagnética e 10²⁹ vezes mais fraca que a fraca força nuclear.

Como conseqüência, a gravidade tem uma influência desprezível na matéria na menor das escalas (isto é, partículas subatômicas). No entanto, no nível macroscópico - o de planetas, estrelas, galáxias, etc. - a gravidade é a força dominante que afeta as interações da matéria. Causa a formação, forma e trajetória dos corpos astronômicos e governa o comportamento astronômico. Também desempenhou um papel importante na evolução do Universo primitivo.

Foi responsável pelo aglomerado de matéria para formar nuvens de gás que sofreram colapso gravitacional, formando as primeiras estrelas - que foram então reunidas para formar as primeiras galáxias. E em sistemas estelares individuais, fez com que o pó e o gás se fundissem para formar os planetas. Ele também governa as órbitas dos planetas ao redor das estrelas, das luas ao redor dos planetas, a rotação das estrelas ao redor do centro de sua galáxia e a fusão de galáxias.

Gravitação Universal e Relatividade:

Como energia e massa são equivalentes, todas as formas de energia, incluindo a luz, também causam gravitação e estão sob sua influência. Isso é consistente com a Teoria Geral da Relatividade de Einstein, que continua sendo o melhor meio de descrever o comportamento da gravidade. Segundo essa teoria, a gravidade não é uma força, mas uma consequência da curvatura do espaço-tempo causada pela distribuição desigual de massa / energia.

O exemplo mais extremo dessa curvatura do espaço-tempo é um buraco negro, do qual nada pode escapar. Buracos negros geralmente são o produto de uma estrela supermassiva que se tornou supernova, deixando para trás um remanescente de anã branca com tanta massa que sua velocidade de escape é maior que a velocidade da luz. Um aumento na gravidade também resulta em dilatação do tempo gravitacional, onde a passagem do tempo ocorre mais lentamente.

Para a maioria das aplicações, porém, a gravidade é melhor explicada pela Lei da Gravitação Universal de Newton, que afirma que a gravidade existe como uma atração entre dois corpos. A força dessa atração pode ser calculada matematicamente, onde a força atrativa é diretamente proporcional ao produto de suas massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas.

Gravidade da Terra:

Na Terra, a gravidade dá peso aos objetos físicos e causa as marés do oceano. A força da gravidade da Terra é o resultado da massa e densidade dos planetas - 5.97237 × 10²⁴ kg (1.31668 × 10²⁵ lbs) e 5,514 g / cm³, respectivamente. Isso resulta na Terra com uma força gravitacional de 9,8 m / s² perto da superfície (também conhecida como 1 g), que naturalmente diminui quanto mais se distancia da superfície.

Além disso, a força da gravidade na Terra realmente muda dependendo de onde você está. A primeira razão é porque a Terra está girando. Isso significa que a gravidade da Terra no equador é 9.789 m / s², enquanto a força da gravidade nos pólos é de 9,832 m / s². Em outras palavras, você pesa mais nos pólos do que no equador por causa dessa força centrípeta, mas apenas um pouco mais.

Por fim, a força da gravidade pode mudar dependendo do que está embaixo da Terra abaixo de você. Concentrações mais altas de massa, como rochas ou minerais de alta densidade, podem alterar a força da gravidade que você sente. Mas é claro que esse valor é muito pequeno para ser notado. As missões da NASA mapearam o campo de gravidade da Terra com uma precisão incrível, mostrando variações em sua força, dependendo da localização.

A gravidade também diminui com a altitude, pois você está mais longe do centro da Terra. A redução na força de subir ao topo de uma montanha é bastante mínima (0,28% menos gravidade no topo do Monte Everest), mas se você for alto o suficiente para alcançar a Estação Espacial Internacional (ISS), obterá 90% da força da gravidade que você sentiria na superfície.

No entanto, como a estação está em um estado de queda livre (e também no vácuo do espaço), objetos e astronautas a bordo da ISS são capazes de flutuar. Basicamente, como tudo a bordo da estação está caindo no mesmo ritmo em relação à Terra, aqueles a bordo da ISS têm a sensação de não ter peso - mesmo que ainda pesem cerca de 90% do que teriam na superfície da Terra.

A gravidade da Terra também é responsável por nosso planeta ter uma "velocidade de escape" de 11.186 km / s (ou 6.951 mi / s). Essencialmente, isso significa que um foguete precisa atingir essa velocidade antes que possa se libertar da gravidade da Terra e alcançar o espaço. E com a maioria dos lançamentos de foguetes, a maioria de seus esforços é dedicada apenas a essa tarefa.

Devido à diferença entre a gravidade da Terra e a força gravitacional em outros corpos - como a Lua (1,62 m / s²; 0,1654g) e Marte (3.711 m / s²; 0,376 g) - os cientistas não sabem quais seriam os efeitos para os astronautas que fizeram missões de longo prazo nesses corpos.

Embora estudos tenham demonstrado que missões de longa duração em microgravidade (ou seja, na ISS) tenham um efeito prejudicial à saúde dos astronautas (incluindo perda de densidade óssea, degeneração muscular, danos aos órgãos e à visão), não foram realizados estudos sobre os efeitos de ambientes de baixa gravidade. Mas, dadas as várias propostas feitas para retornar à Lua e a proposta "Jornada a Marte" da NASA, essas informações devem ser divulgadas!

Como seres terrestres, nós humanos somos abençoados e amaldiçoados pela força da gravidade da Terra. Por um lado, torna a entrada no espaço bastante difícil e cara. Por outro lado, garante a nossa saúde, uma vez que nossa espécie é o produto de bilhões de anos de evolução de espécies ocorridas em uma região. g meio Ambiente.

Se alguma vez esperamos nos tornar uma espécie verdadeiramente espacial e interplanetária, é melhor descobrirmos como vamos lidar com a microgravidade e a gravidade mais baixa. Caso contrário, é provável que nenhum de nós fique fora do mundo por muito tempo!

Escrevemos muitos artigos sobre a revista Earth for Space. Aqui é de onde vem a gravidade ?, Quem descobriu a gravidade ?, Por que a Terra é redonda ?, Por que o Sol não rouba a lua ?, Poderíamos criar gravidade artificial? .

Quer mais recursos na Terra? Aqui está um link para a página de voos espaciais humanos da NASA e a Terra visível da NASA.

Também gravamos um episódio de Astronomy Cast about Earth, como parte de nossa turnê pelo Sistema Solar - Episódio 51: Terra e Episódio 318: Escape Velocity.

Fontes: