De ce nu cade Luna pe Pământ?
Mărul cade din copac. Luna, care e mult mai grea, nu cade. Ciudat e că amândouă ascultă de aceeași forță. Diferența e viteza.
Totul trage de tot
Aruncă o minge în sus și ea cade înapoi. Forța care o trage se numește gravitație. Isaac Newton a avut o idee uimitoare: orice lucru trage de orice alt lucru. Tu tragi de Pământ, iar Pământul trage de tine.
Cu cât un obiect are mai multă materie, cu atât trage mai tare. Cu cât ești mai departe, cu atât trage mai slab. Pământul e uriaș, așa că el câștigă. Soarele e și mai mare: ține lângă el opt planete, unele la miliarde de kilometri.
Newton a scris legea în 1687, în cartea „Principia”. Forța dintre două corpuri crește cu masa lor și scade cu pătratul distanței: dacă te depărtezi de două ori, forța devine de patru ori mai mică.
Și tu tragi gravitațional de colegul de bancă. Forța e însă atât de mică, cam cât greutatea unui grăunte de nisip fin, încât n-o simte nimeni. Gravitația e cea mai slabă forță din natură. Pare puternică doar pentru că Pământul e enorm.
Tunul lui Newton
Newton și-a imaginat un tun pe vârful unui munte foarte înalt. Tragi încet: ghiuleaua cade aproape. Tragi mai tare: cade mai departe. Dar dacă tragi atât de tare încât, în timp ce ghiuleaua cade, Pământul se curbează sub ea la fel de repede?
Atunci ghiuleaua cade la nesfârșit și nu atinge niciodată solul. Asta e o orbită. Luna face exact asta în jurul Pământului, iar Pământul în jurul Soarelui. Luna cade tot timpul spre noi, doar că merge destul de repede înainte ca să ne rateze.
Stația Spațială Internațională zboară la aproximativ 400 de kilometri înălțime. Acolo, gravitația e cam 90% din cea de la sol. Astronauții nu plutesc pentru că n-ar avea gravitație. Plutesc pentru că ei și stația cad împreună, tot timpul.
Ca să rămână pe orbită, stația merge cu aproximativ 28.000 de kilometri pe oră și face un tur al Pământului în cam 90 de minute. Senzația e ca într-un lift care coboară brusc, doar că nu se mai oprește.
Cât cântărești pe alte planete
Masa ta e aceeași peste tot. Greutatea, adică cât de tare te trage o planetă, se schimbă. Pe Lună, care e mică, gravitația e de aproximativ șase ori mai slabă: ai sări de șase ori mai sus. Pe Jupiter ar fi de aproximativ două ori și jumătate mai puternică.
Planetele, de la Soare spre exterior: Mercur, Venus, Pământ, Marte, Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun. Primele patru sunt stâncoase. Ultimele patru sunt uriași de gaze și gheață, fără suprafață pe care să calci.
Saturn e de 95 de ori mai greu decât Pământul, dar gravitația la „suprafața” lui e aproape ca la noi. Motivul: e și foarte mare, deci suprafața e departe de centru. Masa trage, distanța slăbește.
Jupiter cântărește de peste două ori mai mult decât toate celelalte planete la un loc. Până în 2006, Pluto era socotit a noua planetă. Apoi s-au găsit multe obiecte asemănătoare la marginea sistemului solar, iar Uniunea Astronomică Internațională l-a trecut la „planete pitice”.
Luna trage de oceane
Luna trage și ea de Pământ. Pe uscat nu se vede, dar apa oceanelor se umflă puțin. Pământul se rotește, iar țărmurile trec prin umflătură. În cele mai multe locuri, marea crește și scade de două ori pe zi. Fenomenul se numește maree.
În unele golfuri, diferența dintre apa mare și apa mică trece de 15 metri, cât o clădire de cinci etaje. În Marea Neagră, mareele sunt de doar câțiva centimetri, așa că la noi aproape nu se observă.
Fapt sau legendă?
„Lui Newton i-a căzut un măr în cap și așa a descoperit gravitația.”
„În Stația Spațială nu există gravitație.”
„Astronauții cresc câțiva centimetri în spațiu.”
Experiment: cartea și foaia
Fără aer, toate obiectele cad la fel de repede, oricât ar cântări. În 1971, un astronaut a lăsat să cadă pe Lună un ciocan și o pană. Au ajuns în praf în același timp, pentru că acolo nu e aer care să frâneze pana.
Nu se știe încă
Știm s-o măsurăm și s-o calculăm atât de bine încât trimitem sonde la alte planete. Dar nu știm cum se potrivește gravitația cu fizica lucrurilor foarte mici, cea a atomilor. Iar galaxiile se rotesc de parcă ar avea mult mai multă materie decât vedem. Nimeni nu știe încă ce e „materia întunecată” sau dacă există cu adevărat.
Testul lui Kokodel
- Newton I. Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica, 1687.
- NASA Goddard Space Flight Center. Planetary Fact Sheet (NSSDCA).
- International Astronomical Union. Resolution B5: Definition of a Planet in the Solar System, 2006.
- NOAA National Ocean Service. Tides and Water Levels.