Автор: Земля весит около 60 миллионов триллионов тонн, однако при этом выглядит как изящный голубой шар, «плывущий» в космосе. Почему же она не падает вниз? Какая сила удерживает её на месте?
Содержание
Гравитация ≠ Падение
Первым, кто дал на это объяснение, был Исаак Ньютон. Он показал, что вес сам по себе не означает движение вниз. Вес — это сила, с которой тело притягивается к другому объекту, например, к Земле. Но в космосе практически нет воздуха и нет «низа» и «верха» — всё относительно.
Земля не «лежит» на какой-то поверхности и не «висит» в пустоте. Она непрерывно движется по орбите вокруг Солнца и находится в состоянии динамического равновесия. Или, говоря проще: Земля постоянно падает в сторону Солнца — но из-за своей скорости никогда не достигает его.
Почему Солнце не притягивает Землю к себе?
Ответ — центробежная сила. Земля движется по почти круговой орбите со скоростью около 29,78 км/с. Эта скорость создаёт центробежную силу, которая в точности уравновешивает солнечное притяжение. В результате Земля остаётся на стабильной орбите и превращается в спутник Солнца.
По первому закону Ньютона, тело сохраняет движение, пока внешняя сила не изменит его. В космосе нет сопротивления, поэтому Земля может двигаться по орбите бесконечно — если ничто не вмешается.
Если бы вдруг гравитация Солнца исчезла, Земля бы вышла из орбиты по касательной и продолжила бы свободный полёт в космосе.
Земля — не только спутник Солнца
Помимо движения вокруг Солнца, Земля вместе с ним вращается вокруг центра Галактики — Млечного Пути:
- Скорость: примерно 220 км/с
- Один оборот занимает 250 миллионов лет
- Центральная чёрная дыра Галактики в 4,4 миллиона раз массивнее Солнца
И здесь действует та же логика: гравитация чёрной дыры уравновешена центробежной силой, а воздействие межзвёздного газа и тёмной материи настолько незначительно, что не влияет на орбиту Земли.
Почему спутники и МКС не падают на Землю?
На поверхности Земли действует гравитация, и все тела падают вниз. Но в космосе, вдали от массивных объектов:
- Орбитальные станции и спутники движутся с такой скоростью, что оказываются в состоянии свободного падения, совпадающего с кривизной планеты.
- Это создаёт эффект невесомости, хотя гравитация продолжает действовать.
Гравитация и расширение Вселенной — несовместимы?
В далёком будущем между ними может возникнуть конфликт. Вселенная продолжает ускоренно расширяться, а это значит, что:
- Отталкивающие силы между галактиками со временем станут сильнее
- Галактики начнут разрушаться
Хорошая новость: это произойдёт не скоро. У Солнца осталось около **5 миллиардов лет**, а у Млечного Пути — около **3,7 миллиардов лет** до слияния с галактикой Андромеды.
То, что произойдёт потом — уже не будет касаться человечества, если оно не переживёт этот срок.
Когда Земле грозит настоящий конец?
Есть два сценария:
- Гравитационные возмущения от Андромеды могут выбросить Землю из Солнечной системы.
- Когда Солнце станет красным гигантом, его атмосфера расширится до орбиты Марса:
- Земля окажется внутри внешней оболочки Солнца
- Увеличится сопротивление среды
- Орбитальная скорость снизится
- Планета упадёт в солнечное пламя
Что может нас спасти? Антигравитация!
В фильме «Интерстеллар» человечество спасает технология антигравитации. Если однажды мы научимся управлять гравитацией и искривлять пространство:
- Станет возможным строительство огромных орбитальных городов
- Это позволит нам перейти на уровень второй цивилизации по шкале Кардашева
- А затем приблизиться к третьей, способной использовать энергию всей галактики