(Universul care se prăbușește sau Istoria găurilor negre)

Ediție:

azimov

Isaac Azimov. Doamna gravitațională a universului

Traducător: Radka Dinekova

Recenzent: Valeri Golev

Recenzori ai traducerii: Nadka Stoyanova, Krassimira Abadjieva

Editor: Valeri Golev

Artist de copertă: Vladimir Minchev

Artist-editor: Dimitar Petkov

Editor tehnic: Yordanka Ivanova

Corector: Slavka Krasteva

American. Ediția I.

Format 70X90/32 Cuptor. mașini 18.00 Ed. când 10.51 PEC 12.19

Editura de Stat Narodna Prosveta - Sofia, 1990.

Compania de stat „Polyprint” - Vratsa

Pe alte site-uri:

Cuprins

  • 1. Particule și forțe
    • 1
    • Cele patru forțe
    • Atomi
    • Densitate
    • Gravitatie
  • 2. Planetele
    • Pământul
    • Celelalte planete
    • Viteza de evitare
    • Densitatea și formarea planetelor
  • 3. Materie densă
    • Intestinele planetelor
    • Rezistența la presiune
    • Stelele
    • Materie degenerată
  • 4. Pitici albi
    • Giganți roșii și sateliți întunecați
    • Superdensitate
    • Schimbarea la roșu a lui Einstein
    • Formarea piticilor albi
  • 5. Materie explozivă
    • Big Bang-ul
    • Secvența principală
    • Nebuloasele planetare
    • Noile stele
    • Supernove
  • 6. Stele de neutroni
    • Dincolo de piticii albi
    • Dincolo de lumină
    • Pulsari
    • Proprietățile stelelor de neutroni
    • Efecte de maree
  • 7. Găuri negre
    • Victoria finală
    • Detectarea găurilor negre
    • Mini găuri negre
    • Utilizarea găurilor negre
  • 8. Sfârșiturile și începuturile
    • Sfarsit?
    • Lovituri de ciocănitoare * și găuri albe
    • Quasarii
    • Oul cosmic
  • Anexa 1. Exprimarea numerelor sub formă de grade
  • Anexa 2. Sistemul metric
  • Anexa 3. Scale de temperatură

Celelalte planete

Determinarea masei Pământului este importantă nu numai pentru ea însăși, ci și datorită faptului că a permis astronomilor să determine masele unui număr mare de alte obiecte din univers.

Luați, de exemplu, Luna, singurul satelit al Pământului la 384.000 de kilometri de noi care orbitează Pământul timp de 27 și 1/3 de zile.

Pentru a fi precis, Pământul și Luna au un centru de greutate comun. Legile mecanicii impun ca distanța de la fiecare corp la acest centru să depindă de masa acestuia. Cu alte cuvinte, dacă masa Lunii este 1/2 din cea a Pământului, trebuie să fie de 2 ori mai departe de centrul de greutate decât Pământul. Dacă masa Lunii este 1/3 din Pământ, ar trebui să fie de 3 ori mai departe de centrul de greutate etc.

Poziția centrului gravitațional al sistemului Pământ-Lună a fost determinată de astronomi și se află la 1650 km sub suprafața pământului sau la 4720 km de centrul Pământului. (Amintiți-vă că centrul de greutate este esențial în procesele gravitaționale.) Luna orbitează în jurul acestui punct, la fel și Pământul. Centrul globului descrie un cerc mic în jurul centrului de greutate o dată la 27 și 1/3 zile.

Distanța de la centrul de greutate la centrul lunar este de 81,3 ori mai mare decât distanța sa față de centrul pământului, deoarece masa lunii este de 1/81,3 sau 0,0123 din masa pământului. Masa lunii este de fapt 7,36 X 10 25 g, dar este mai convenabil să o exprimați în părți ale masei pământului.

Astronomii exprimă masele altor planete din sistemul solar față de masa Pământului. O modalitate este de a compara influența planetei asupra satelitului său și influența Pământului asupra lunii.

Timpul în care un mic satelit orbitează planeta sa depinde doar de două lucruri: distanța dintre satelit și centrul planetei și intensitatea câmpului gravitațional al planetei.

De exemplu, planeta Jupiter are un satelit numit Io, care este aproape exact la aceeași distanță de Jupiter ca Luna de Pământ. Dar Io orbitează în jurul lui Jupiter timp de 1 și 3/4 zile, în timp ce Luna are nevoie de 27 și 1/3 zile.

Este ușor să calculăm că, pentru ca Jupiter să-l forțeze pe Io să o orbiteze atât de repede, gravitația trebuie să fie de 317,9 ori mai mare decât a Pământului. Cu alte cuvinte, Jupiter trebuie să fie de 317,9 ori mai masiv decât Pământul. Folosind metoda prin satelit, precum și alte metode, se pot determina masele tuturor obiectelor din sistemul solar suficient de mari.

Tabelul 5, în ordinea distanței lor față de Soare, arată masele și densitățile celor 9 planete din sistemul solar, precum și ale Lunii noastre.

Tabelul 5. Masele și densitățile planetelor Masă (Pământ = 1) Densitate (g/cm 3)
Mercur 0,055 5.4
Venus 0,815 5.2
Pământ 1.000 5.52
Luna 0,0123 3.3
Marte 0,108 3,96
Jupiter 317,9 1.34
Saturn 95.2 0,71
Uraniu 14.6 1.27
Neptun 17.2 1.7
Pluton 0,1 4.0

Intensitatea câmpului gravitațional al fiecăruia dintre aceste corpuri este proporțională cu masa lor și, după cum se poate observa, Pământul nu are nici cea mai mare intensitate gravitațională, nici cea mai mare masă dintre planetele din sistemul solar. Există patru planete mai masive decât Pământul - Jupiter, Saturn, Uranus și Neptun. Jupiter este gigantul sistemului planetar. Este de aproximativ 2,5 ori mai masiv decât toate celelalte 8 planete combinate.

Intensitatea câmpului gravitațional al planetelor (sau a oricărui corp) scade odată cu pătratul distanței, ceea ce înseamnă că intensitatea relativă a câmpului gravitațional al a două corpuri de mase diferite rămâne neschimbată la orice distanță.

De exemplu, o navă spațială la milioane de kilometri de centrul lui Jupiter își va simți câmpul gravitațional de 317,9 ori mai puternic decât cel al Pământului dacă se află la aceeași distanță de centrul Pământului.

Dacă nava spațială își dublează distanța față de centrul lui Jupiter, de exemplu de la un milion de kilometri la două milioane, atunci în noul loc câmpul gravitațional al lui Jupiter va fi doar 1/4 din ceea ce era în locul precedent. Dacă nava spațială face aceeași manevră în jurul Pământului, atunci câmpul gravitațional al Pământului se va slăbi și la 1/4 din original. Câmpul gravitațional al lui Jupiter în noua locație a navei va rămâne de 317,9 ori mai puternic decât pe Pământ.

Astfel, câmpul gravitațional al lui Jupiter va fi de 317,9 ori mai puternic decât câmpul gravitațional al Pământului la fiecare pereche de puncte corespunzătoare. Dar dacă punctele nu se potrivesc?

Există un singur caz în care suntem obligați să stăm departe de centrul unei planete, care este diferit de distanța până la centrul altei planete. Acest lucru se întâmplă atunci când trebuie să aterizăm la suprafață mai întâi pe o planetă și apoi pe suprafața celeilalte, dimensiunile celor două planete fiind diferite.

Putem ilustra cel mai bine acest lucru comparând Pământul și Luna, deoarece oamenii au pus deja piciorul pe ambele lumi și predicțiile teoriei au fost confirmate.

Masa Pământului este de 81,3 ori mai mare decât cea a Lunii, iar intensitatea câmpului gravitațional al Pământului pentru puncte echidistante de centrele celor două corpuri este întotdeauna de 81,3 ori mai mare decât cea a Lunii.

Să presupunem că suntem la suprafața lunii. Prin urmare, suntem la 1738 km de centrul lunii. Și când suntem la suprafața Pământului, suntem de fapt la 6371 km de centrul pământului.

Intensitatea câmpului gravitațional de pe suprafața unui corp se numește gravitația de suprafață a corpului respectiv (un concept foarte important în drumul nostru spre găurile negre) și pentru a-l calcula, trebuie să ținem cont de diferențele de distanță față de centrele respective. . Distanța de la suprafața Pământului până la centrul său este de 3.666 ori distanța față de suprafața lunară de la centrul lunii.

Intensitatea gravitațională scade odată cu pătratul distanței, astfel încât gravitația suprafeței pământului va scădea de 3.666 X 3.666, sau de 13,44 ori din cauza diferenței de distanță. Prin urmare, trebuie să împărțim intensitatea totală a câmpului gravitațional al Pământului, care este cu 81,3 mai mare decât luna, cu 13,44 - obținem 6,05.

Astfel, Pământul are o masă de 81,3 ori mai mare decât masa Lunii, dar gravitația sa de suprafață este doar de 6,05 ori mai mare decât a Lunii. Cu alte cuvinte, gravitația suprafeței Lunii este de aproximativ 1/6 din cea a Pământului.

În același mod, putem calcula gravitațiile de suprafață ale tuturor corpurilor din sistemul solar. Cele patru planete uriașe creează probleme deoarece ceea ce vedem ca „suprafețe” ale lor sunt de fapt straturile exterioare ale vastei lor atmosfere, ale căror grosimi nu sunt ușor de determinat. Nici măcar nu suntem siguri dacă există o suprafață solidă sau lichidă undeva în interiorul lor. Cu toate acestea, dacă susținem că putem păși pe partea superioară a stratului de nor într-un fel și putem calcula intensitatea câmpului gravitațional în acest loc, putem numi valoarea rezultată „gravitația de suprafață”. Luând în considerare aceste considerații, putem compila Tabelul 6.