一口氣搞懂25個重力的事實,探索宇宙的祕密。

一口氣搞懂25個重力的事實,探索宇宙的祕密。

發現維繫整個星系的基本力的祕密——重力


1.你的體重隨著你的加速而變化。

地球的引力迫使你朝向行星的中心,但是地面擋住了你下墜;它向上推著你,與引力相抵抗。

正是這種推動讓你感到沉重。 當您加速到過山車的頂部時,椅子會更加猛烈地靠在您的身體上,抵抗重力並使您感覺更重。 一旦你到達頂部並且過山車開始向下加速,你的身體自然希望繼續向上移動。 椅子遠離你的身體,你感覺更輕了。當過山車車繼續下降時,椅子的支撐物被完全移除,你在下降前會暫時感到失重。 這些間接的重量變化稱為“G力”。

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2. 沒有重力,你的身體就會開始出問題。

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我們的身體在地球表面進化,並在地球重力方面進行了適應和優化,但在微重力條件下,我們的系統無法正常運行。 如果承重我們的骨頭沒有重量,身體會開始去鈣,如果我們停止使用支撐我們的背部和腿部的肌肉,它們會變弱。

3.你會在地球中心感到失重。

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假設,如果你從地球的一側向另一側挖出隧道並跳入,你將向中心加速,達到每秒約7,900米的速度。 在中心,你會暫時失重,但慣性會繼續帶你穿過隧道。 然後你會在出去時減速,42分鐘後從另一端出現。

4.魚的頭上有石頭,告訴他們哪條路向上。

植物和動物已經進化出驚人的方式來感知地球的引力。 在海中,硬骨魚的頭部有漂浮的碳酸鈣沉積物,稱為“耳朵”,被重力拉下。 在陸地上,植物的根尖有澱粉粒,它們向地面下沉,有助於引導它們的根部向下。

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5. 在國際空間站上,你仍然可以感受到地球重力的90%

國際空間站在320到400公里的高度繞地球運行,但是雖然生活在裡面的宇航員和宇航員感到失重,但他們仍然處於微重力的影響之下。 地球的引力使得空間站保持在軌道上,但它的行進速度非常快,以至於它永遠不會下降到地面; 宇航員感到失重,因為他們在地球周圍不斷自由落體。

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6.重力可以彎曲光線

如果大量的物質位於地球和光源之間,光的路徑就會隨著它向我們移動而彎曲,形成汙跡、多幅圖像,甚至形成一個完整的愛因斯坦環。這就是所謂的引力透鏡效應,其實質是質量對宇宙結構的影響。

愛因斯坦解釋說,重力是巨大物體扭曲時空結構的結果,有點像坐在橡膠上的保齡球。當光經過一個巨大的物體時,它被迫繞著曲線運動,它的路徑就會彎曲。

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7.量子力學和重力不混淆

愛因斯坦的廣義相對論講述了宇宙如何大規模運作,而量子力學解釋了原子,分子和基本粒子如何相互作用。 麻煩的是這兩個想法並不混淆。 調和這兩種理論是現代物理學面臨的最大挑戰之一。

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8.一些細菌在微重力條件下生長得更好

在NASA航天飛機上生長的細菌菌落與地球上生長的相同細菌的表現非常不同。 它們以從未在地面上看到的形狀粘在一起,並設法以更高的密度存活。 瞭解這些變化有助於在長期太空飛行中保護宇航員免受危險的細菌生物膜的侵害。

9.月亮的引力使地球的海洋膨脹

月球的引力在拉動地球時有明顯的影響; 它導致海洋膨脹。 隨著地球和月球一起運行,由於離心力,行星另一側的水也向外凸出。 當地球在其軸上旋轉時,這些凸起會移動,從而引起潮汐。

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10.暗能量對抗重力

重力吸引力不足以無限期地將宇宙固定在一起。 自宇宙大爆炸以來宇宙一直在擴張,重力的拉動被所謂的暗能量所抵制。 重力僅在短距離內很強,但是暗能量被認為是均勻分佈的,導致宇宙的膨脹加速,並防止重力將所有東西拉回到一起。

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11.極端的重力可以將整個恆星系統撕成碎片

當一顆巨大的恆星死亡時,它留下了一個殘留的核心,其質量如此之大,以至於它在自身引力作用下坍塌,形成一個黑洞。 黑洞具有如此強大的引力,甚至光都不能逃脫。 它們可以將附近的恆星撕成碎片並完全撕碎它們的原子。

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12.牛頓沒有被蘋果擊中

牛頓關於引力的重要思想並非因敲擊頭部而引發。 只是看到一個蘋果倒在地上就足以讓他思考。

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13.重力或許不是一種力

根據愛因斯坦的說法,重力根本不是一種力量。時空結構被大質量物體彎曲,扭曲了其他物體的光徑,這是我們看到和感覺到的重力現象。

14.重力是一個方向

磁鐵可以吸引和排斥,但重力只能在一個方向上起作用。 它迫使大型物體聚集在一起,但無法逆轉以迫使它們分開。

15.重力範圍是無限的

重力可能是四種基本力量中最弱的,但具有無限的範圍。 當物體移動得更遠時,它的強度會迅速下降,但其範圍在理論上是無限的。

16.地球的引力是塊狀的

通過觀察山脈和山谷可以清楚地看到,地球並不是一個完美的球體,在地表之下,岩石和礦物的分佈是不均勻的,形成了密度不同的小塊,因此重力也不同。

美國宇航局一直在使用兩顆GRACE衛星探測地球的引力。 當第一顆衛星接近一個密集區域時,它被向前拉,稍微前進,當它向前移動時,它被向後拉。 通過測量兩者之間的距離,可以生成詳細的重力圖。

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17.牛頓和愛因斯坦並不是唯一一個對引力感到疑惑的人

世界上一些最偉大的思想家曾經思考過引力。在古希臘哲學中,亞里士多德教導說,所有物體都朝著它們的自然位置運動;有些像石頭,被吸引到地心;有些像蒸汽,被向上吸引到天空。

18.重力以光速傳播

根據牛頓的萬有引力理論,引力是瞬間產生的,但是根據愛因斯坦的理論,引力的作用是以光速傳播的,這意味著如果太陽突然消失,我們將繼續在一個空的空間裡繞軌道運行8分鐘以上。這個想法在2002年得到證實,當時第一次測量了重力的速度。

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19.你在地球上的重量幾乎是在火星上的三倍

質量是由構成你身體的所有原子組成的固定屬性;無論你是在地球上、在國際空間站內還是站在月球表面,質量都是一樣的。你的重量是作用在你的質量上的重力,它被定義為質量乘以重力引起的加速度。在其他行星上,引力是不同的,所以儘管你的質量完全相同,你的重量也會改變。

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20.重力可用於製作空間彈弓

將太空船送到太陽系的遠端需要大量的能量,因此太空機構使用一種稱為“重力輔助”的技術來提供幫助。 宇宙飛船不是直接前往目標,而是繞著地球,火星或木星等行星飛行,利用它們的軌道動量作為助推器。

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21.地球的引力實際上比冰箱磁鐵的拉力弱

重力是四種基本力量中最弱的一種。 地球的整個引力都無法與核強力競爭,後者將原子核保持在一起。 它不能抵抗將磁鐵固定在冰箱上的電磁力,也不能阻止導致放射性衰變的核弱力。

22.宇航員在飛機上練習失重

飛機可以做一種叫做拋物線弧的快速上下運動,以誘導短時間的失重狀態,讓人們為太空旅行進行訓練。

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23.科學家研究宇宙實驗室的引力

研究重力的最佳場所之一是在現成的外太空實驗室。 觀測到中子星和白矮星的緊密軌道對或三重軌道使科學家能夠測量重力的影響。

24.旋轉產生人造重力

在旋轉的遊樂場上,外牆提供了一種向內尋求中心的力量,使人們在一個圓圈中行進。這就是向心力,這種效果就像重力一樣。

25.大質量物體在移動時會產生引力波

根據愛因斯坦的相對論,大質量物體會破壞時空結構。 當這些物體移動時,它們會產生引力漣漪,就像水上船伕在池塘裡滑行一樣。

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