Gravitasi adalah kekuatan fundamental yang cukup mengagumkan. Jika bukan karena Bumi nyaman 1 g, yang menyebabkan benda jatuh ke bumi dengan kecepatan 9,8 m / s², kita semua melayang ke luar angkasa. Dan tanpa itu, kita semua spesies darat perlahan-lahan akan layu dan mati ketika otot kita merosot, tulang kita menjadi rapuh dan lemah, dan organ-organ kita berhenti berfungsi dengan baik.
Jadi seseorang dapat mengatakan tanpa berlebihan bahwa gravitasi bukan hanya fakta kehidupan di Bumi ini, tetapi juga prasyarat untuk itu. Namun, karena manusia tampaknya berniat turun dari batu ini - melarikan diri dari "ikatan masam Bumi", seolah-olah - memahami gravitasi Bumi dan apa yang diperlukan untuk menghindarinya diperlukan. Jadi seberapa kuat gravitasi Bumi?
Definisi:
Untuk memecahnya, gravitasi adalah fenomena alami di mana semua benda yang memiliki massa dibawa ke arah satu sama lain - yaitu asteroid, planet, bintang, galaksi, kluster super, dll. Semakin banyak massa suatu benda, semakin besar gravitasi yang diberikannya. pada benda-benda di sekitarnya. Gaya gravitasi suatu benda juga tergantung pada jarak - yaitu jumlah yang diberikannya pada suatu benda berkurang dengan meningkatnya jarak.
Gravitasi juga merupakan salah satu dari empat kekuatan fundamental yang mengatur semua interaksi di alam (bersama dengan gaya nuklir lemah, gaya nuklir kuat, dan elektromagnetisme). Dari kekuatan-kekuatan ini, gravitasi adalah yang terlemah, sekitar 1038 kali lebih lemah dari kekuatan nuklir yang kuat, 1036 kali lebih lemah dari gaya elektromagnetik dan 1029 kali lebih lemah dari kekuatan nuklir yang lemah.
Sebagai akibatnya, gravitasi memiliki pengaruh yang dapat diabaikan pada materi pada skala terkecil (yaitu partikel subatomik). Namun, pada tingkat makroskopis - yaitu dari planet, bintang, galaksi, dll - gravitasi adalah kekuatan dominan yang mempengaruhi interaksi materi. Ini menyebabkan pembentukan, bentuk dan lintasan benda-benda astronomi, dan mengatur perilaku astronomi. Itu juga memainkan peran utama dalam evolusi Semesta awal.
Ia bertanggung jawab atas materi yang mengumpul bersama untuk membentuk awan gas yang mengalami keruntuhan gravitasi, membentuk bintang-bintang pertama - yang kemudian disatukan untuk membentuk galaksi pertama. Dan dalam sistem bintang individu, itu menyebabkan debu dan gas bergabung untuk membentuk planet. Ia juga mengatur orbit planet di sekitar bintang, bulan di sekitar planet, rotasi bintang di sekitar pusat galaksi mereka, dan penggabungan galaksi.
Gravitasi dan Relativitas Universal:
Karena energi dan massa setara, semua bentuk energi, termasuk cahaya, juga menyebabkan gravitasi dan berada di bawah pengaruhnya. Ini konsisten dengan Teori Relativitas Umum Einstein, yang tetap merupakan cara terbaik untuk menggambarkan perilaku gravitasi. Menurut teori ini, gravitasi bukanlah gaya, tetapi konsekuensi dari lengkungan ruangwaktu yang disebabkan oleh distribusi massa / energi yang tidak merata.
Contoh paling ekstrem dari kelengkungan ruang-waktu ini adalah lubang hitam, yang darinya tidak ada yang bisa lepas. Lubang hitam biasanya merupakan produk dari bintang supermasif yang telah menjadi supernova, meninggalkan sisa-sisa katai putih yang memiliki begitu banyak massa, kecepatan lepasnya lebih besar daripada kecepatan cahaya. Peningkatan gravitasi juga menghasilkan pelebaran waktu gravitasi, di mana perjalanan waktu terjadi lebih lambat.
Namun untuk sebagian besar aplikasi, gravitasi paling baik dijelaskan oleh Hukum Gravitasi Universal Newton, yang menyatakan bahwa gravitasi ada sebagai daya tarik antara dua benda. Kekuatan tarik-menarik ini dapat dihitung secara matematis, di mana gaya tariknya berbanding lurus dengan produk massa mereka dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak di antara mereka.
Gravitasi Bumi:
Di Bumi, gravitasi memberi bobot pada benda-benda fisik dan menyebabkan pasang surut laut. Gaya gravitasi Bumi adalah hasil dari massa dan kepadatan planet - 5.97237 × 1024 kg (1,31668 × 1025 lbs) dan 5,514 g / cm3masing-masing. Ini menghasilkan Bumi memiliki kekuatan gravitasi 9,8 m / s² yang dekat dengan permukaan (juga dikenal sebagai 1 g), yang secara alami semakin jauh semakin jauh dari permukaan.
Selain itu, gaya gravitasi di Bumi sebenarnya berubah tergantung di mana Anda berdiri di atasnya. Alasan pertama adalah karena Bumi berputar. Ini berarti bahwa gravitasi Bumi di garis katulistiwa adalah 9,789 m / s2, sedangkan gaya gravitasi di kutub adalah 9,832 m / s2. Dengan kata lain, Anda menimbang lebih banyak di kutub daripada yang Anda lakukan di khatulistiwa karena gaya sentripetal ini, tetapi hanya sedikit lebih banyak.
Akhirnya, gaya gravitasi dapat berubah tergantung pada apa yang ada di bawah Bumi di bawah Anda. Konsentrasi massa yang lebih tinggi, seperti batuan atau mineral dengan kepadatan tinggi dapat mengubah gaya gravitasi yang Anda rasakan. Tetapi tentu saja, jumlah ini terlalu sedikit untuk dapat terlihat. Misi NASA telah memetakan medan gravitasi Bumi dengan akurasi luar biasa, menunjukkan variasi dalam kekuatannya, tergantung pada lokasinya.
Gravitasi juga berkurang dengan ketinggian, karena Anda jauh dari pusat bumi. Penurunan kekuatan dari pendakian ke puncak gunung cukup minim (gravitasi 0,28% lebih rendah di puncak Gunung Everest), tetapi jika Anda cukup tinggi untuk mencapai Stasiun Luar Angkasa Internasional (ISS), Anda akan mengalami 90% dari gaya gravitasi yang akan Anda rasakan di permukaan.
Namun, karena stasiun berada dalam keadaan jatuh bebas (dan juga dalam ruang hampa udara) benda dan astronot di atas ISS mampu melayang-layang. Pada dasarnya, karena semua yang ada di stasiun jatuh pada kecepatan yang sama terhadap Bumi, mereka yang berada di ISS memiliki perasaan tidak berbobot - meskipun beratnya masih sekitar 90% dari apa yang akan mereka lakukan di permukaan bumi.
Gravitasi bumi juga bertanggung jawab atas planet kita yang memiliki "kecepatan lepas" dari 11,186 km / s (atau 6,951 mi / s). Pada dasarnya, ini berarti bahwa roket perlu mencapai kecepatan ini sebelum dapat berharap untuk melepaskan gravitasi Bumi dan mencapai ruang angkasa. Dan dengan sebagian besar peluncuran roket, sebagian besar daya dorong mereka didedikasikan untuk tugas ini saja.
Karena perbedaan antara gravitasi Bumi dan gaya gravitasi pada benda lain - seperti Bulan (1,62 m / s²; 0,1654g) dan Mars (3,711 m / s²; 0,376 g) - para ilmuwan tidak yakin apa efeknya bagi para astronot yang melakukan misi jangka panjang ke badan-badan ini.
Sementara penelitian telah menunjukkan bahwa misi jangka panjang dalam gayaberat mikro (yaitu pada ISS) memiliki efek merugikan pada kesehatan astronot (termasuk kehilangan kepadatan tulang, degenerasi otot, kerusakan organ dan penglihatan) tidak ada penelitian yang telah dilakukan mengenai efek dari lingkungan gravitasi rendah. Tetapi mengingat beberapa proposal yang dibuat untuk kembali ke Bulan, dan NASA mengusulkan "Perjalanan ke Mars", informasi itu harus disampaikan!
Sebagai makhluk darat, kita manusia diberkati dan dikutuk oleh kekuatan gravitasi Bumi. Di satu sisi, itu membuat masuk ke ruang agak sulit dan mahal. Di sisi lain, ini memastikan kesehatan kita, karena spesies kita adalah produk evolusi spesies miliaran tahun yang terjadi dalam 1 g lingkungan Hidup.
Jika kita berharap menjadi spesies antariksa dan antariksa yang benar-benar luar angkasa, lebih baik kita mencari tahu bagaimana kita akan menghadapi gravitasi mikro dan gravitasi rendah. Kalau tidak, tidak satu pun dari kita yang akan meninggalkan dunia untuk waktu yang lama!
Kami telah menulis banyak artikel tentang Majalah Earth for Space. Dari sinilah Gravitasi Datang ?, Siapa Yang Menemukan Gravitasi ?, Mengapa Bumi Bulat ?, Mengapa Matahari Tidak Mencuri Bulan ?, Bisakah Kita Membuat Gravitasi Buatan ?, dan "Kentang Gravitasi Potsdam" Menunjukkan Variasi dalam Gravitasi Bumi .
Ingin lebih banyak sumber daya di Bumi? Ini tautan ke halaman Spaceflight Manusia NASA, dan di sini Visible Earth NASA.
Kami juga telah merekam episode Astronomi Cast tentang Bumi, sebagai bagian dari tur kami melalui Tata Surya - Episode 51: Bumi, dan Episode 318: Escape Velocity.
Sumber:
- Wikipedia - Gravitasi
- NASA: Tempat Luar Angkasa - Apa Sebenarnya Gravitasi?
- NASA - Gravity Probe B: the Relativitas Mission
