Ας εξερευνήσουμε μια βαριά ερώτηση - Έχει βαρύτητα το διάστημα;

Πάρτε ένα στυλό ή ένα κομμάτι χαρτί και ρίξτε τα. Τι συμβαίνει; Αν το διαβάζετε στον πλανήτη Γη, η απάντηση είναι πάντα η ίδια - η βαρύτητα τον τραβά προς τα κάτω, προκαλώντας την πτώση του. Η επιστήμη ορίζει τη βαρύτητα ως «την καθολική δύναμη έλξης που ενεργεί μεταξύ όλης της ύλης». Είναι αυτό που κρατά τα πόδια σας στο έδαφος και μας εμποδίζει να ξεφύγουμε στο διάστημα καθώς ο πλανήτης περιστρέφεται. Συχνά ξεχνάμε κάτι μέχρι να σκοντάψουμε και να πέσουμε ή να ρίξουμε κάτι εύθραυστο.

Μόλις φύγουμε από την ατμόσφαιρα της Γης, φαίνεται ότι η βαρύτητα σχεδόν παύει να υπάρχει. Οι αστροναύτες περνούν το χρόνο τους στο διάστημα, επιπλέοντας γύρω από τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό σε κατάσταση μικροβαρύτητας. Έχει βαρύτητα το διάστημα ή αυτό περιορίζεται στους πλανήτες;

Δημιουργία βαρύτητας

Πριν εξερευνήσουμε το σύμπαν αναζητώντας τη βαρύτητα, πρέπει να ξεκινήσουμε λίγο πιο κοντά στο σπίτι. Τι δημιουργεί τη βαρύτητα;

Στο σύμπαν μας, οτιδήποτε έχει μάζα δημιουργεί βαρύτητα. Αυτό σημαίνει ότι κάθε άνθρωπος θα μπορούσε, θεωρητικά, να δημιουργήσει τη μικροσκοπική βαρυτική του δύναμη - όσο μεγαλύτερη είναι η μάζα, τόσο ισχυρότερο είναι το βαρυτικό πεδίο. Κάθε πλανητικό σώμα είναι ικανό να παράγει τη βαρύτητά του, ευθέως ανάλογη με τη μάζα του.

Ο Άλμπερτ Αϊνστάιν περιέγραψε τη βαρύτητα ως μια καμπυλότητα του χωροχρονικού συνεχούς. Αν σκεφτείτε τον χωρόχρονο σαν ένα ελαστικό φύλλο που τεντώνεται σφιχτά ανάμεσα στα χέρια σας, κάθε πλανητικό σώμα ικανό να παράγει βαρύτητα θα κάθεται σε αυτό το φύλλο, στρεβλώνοντάς το με το βάρος του. Κάθε σώμα που παράγει βαρύτητα δρα στα πράγματα γύρω του, τραβώντας τα προς τα μέσα ή σπρώχνοντάς τα μακριά.

Ο μύθος της μηδενικής βαρύτητας

Βλέπουμε πάντα αστροναύτες να επιπλέουν όταν βλέπουμε πλάνα τους σε τροχιά ή στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό, αλλά αυτό δεν είναι έλλειψη βαρύτητας. Αντίθετα, αυτό που βιώνουν αυτοί οι αστροναύτες ονομάζεται μικροβαρύτητα. Συμβαίνει επειδή ο διαστημικός σταθμός βρίσκεται σε αέναη ελεύθερη πτώση πάνω από τον πλανήτη. Ταυτόχρονα, κινείται με περίπου 17.500 μίλια την ώρα σε τροχιά γύρω από τη Γη. Η προς τα εμπρός ορμή του είναι αρκετή για να αντιμετωπίσει την έλξη της βαρύτητας και να το κρατήσει σε τροχιά. Αυτή η αέναη ελεύθερη πτώση σημαίνει ότι το εσωτερικό του διαστημικού σταθμού — και κάθε διαστημόπλοιο που κινείται με την ίδια ταχύτητα — βρίσκεται σε κατάσταση μικροβαρύτητας.

Μπορούμε να επιτύχουμε το ίδιο αποτέλεσμα σε ένα αεροσκάφος για μικρά χρονικά διαστήματα. Ένα τροποποιημένο Boeing 727, με το παρατσούκλι Vomit Comet, επιτρέπει στους αστροναύτες και στους λάτρεις του διαστήματος να αισθάνονται τι σημαίνει να είσαι χωρίς βάρος, τουλάχιστον για 20-30 δευτερόλεπτα κάθε φορά. Το αεροσκάφος πετά σε παραβολές πάνω και κάτω — τεράστια σχήματα U. Όταν το αεροπλάνο πέφτει σε ελεύθερη πτώση - όχι σε αντίθεση με τον ISS - οι επιβάτες είναι για λίγο χωρίς βάρος.

Βλέποντας τον Αόρατο

Όταν κοιτάς ψηλά στον νυχτερινό ουρανό, μπορείς να δεις χιλιάδες αστέρια. Μερικές φορές μπορείτε να ρίξετε μια ματιά στις σκονισμένες ζώνες του Milky Way. Όλα όσα βλέπουμε στον νυχτερινό ουρανό είναι ένα απλό κλάσμα αυτού που υπάρχει στον γαλαξία μας. Περισσότερο από το 90% του Γαλαξία μας είναι αόρατο σε όλους τους τρέχοντες αισθητήρες και ανιχνευτές. Αυτό το 90% αποτελείται από σκοτεινή ύλη, η οποία δεν εκπέμπει φως ή ενέργεια. Ο μόνος λόγος που γνωρίζουμε ότι υπάρχει είναι ότι έχει μάζα και δημιουργεί ένα βαρυτικό πεδίο.

Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε βαρυτικά πεδία για να εντοπίσουμε άλλα ουράνια σώματα που διαφορετικά θα ήταν αόρατα. Οι μαύρες τρύπες, για παράδειγμα, δημιουργούν ένα τεράστιο βαρυτικό πεδίο που καταναλώνει οτιδήποτε μπορούν να βάλουν τα νύχια τους - συμπεριλαμβανομένου του φωτός. Δεδομένου ότι αυτά τα πηγάδια βαρύτητας δεν εκπέμπουν φως, πρέπει να χρησιμοποιήσουμε την επίδρασή τους στα γύρω ουράνια σώματα για να προσδιορίσουμε τη θέση και το μέγεθός τους.

Έχει βαρύτητα το διάστημα;

Άρα, το διάστημα έχει βαρύτητα; Η σύντομη απάντηση σε αυτή την ερώτηση είναι ναι. Υπάρχει βαρύτητα παντού. Η μακροσκελής απάντηση είναι λίγο πιο περίπλοκη.

Κάθε πλανητικό σώμα δημιουργεί ένα βαρυτικό πεδίο. Όσο πιο μακριά φτάσετε από αυτά τα φρεάτια βαρύτητας, τόσο πιο αδύναμη γίνεται η έλξη. Όταν ταξιδεύετε μέσα από τις τεράστιες εκτάσεις του διαστήματος μεταξύ των πλανητών, μπορεί να φαίνεται σαν να εξαφανίζεται, αλλά η βαρύτητα δεν εξαφανίζεται ποτέ πραγματικά. Η βαρύτητα μπορεί να είναι μια από τις θεμελιώδεις δυνάμεις της φύσης, αλλά είναι επίσης η πιο αδύναμη, χωρίς σχεδόν καμία επίδραση στα μοριακά και ατομικά επίπεδα.

Η μακρά απάντηση στο ερώτημα αν το διάστημα έχει βαρύτητα είναι επίσης ναι. Το αν αισθάνεστε ή όχι τα αποτελέσματά του εξαρτάται από την εγγύτητά σας σε μια βαρυτική πηγή. Δεν φεύγει ποτέ εντελώς.

Δημιουργία τεχνητής βαρύτητας

Ας υποθέσουμε ότι οι βαρυτικές δυνάμεις γίνονται τόσο αδύναμες που είναι πρακτικά ανύπαρκτες έξω από τη βαρύτητα ενός πλανήτη. Μπορούμε να δημιουργήσουμε τεχνητή βαρύτητα για να μας κρατά ασφαλείς στο κατάστρωμα ενός διαστημόπλοιου; Είναι μια συζήτηση μεταξύ επιστημόνων και συγγραφέων επιστημονικής φαντασίας εδώ και δεκαετίες. Κάποιοι θεωρούν ότι θα μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε κεντρομόλο δύναμη για να περιστρέψουμε ένα πλοίο και να δημιουργήσουμε βαρύτητα στο κύτος του σκάφους. Άλλοι, όπως η τεχνολογία που παρουσιάζεται στο The Expanse, θεωρούν ότι τελικά θα δημιουργήσουμε πλοία που δημιουργούν βαρύτητα υπό ώθηση.

Επί του παρόντος, μας λείπει η τεχνολογία για τη δημιουργία τεχνητής βαρύτητας. Εάν καταφέρουμε να σπάσουμε αυτό το μεταφορικό καρύδι, θα διευκολυνθεί ο σχεδιασμός μακροπρόθεσμων διαστημικών αποστολών χωρίς να ανησυχούμε για τις επιζήμιες συνέπειες των μεγάλων περιόδων που δαπανώνται στη μικροβαρύτητα.

Κοιτάζοντας προς τα αστέρια

Αν κάποιος ρωτήσει αν το διάστημα έχει βαρύτητα, μπορείτε να απαντήσετε ναι. Το αν το νιώθετε ή όχι εξαρτάται από την εγγύτητά σας σε ένα πλανητικό σώμα. Καθώς αφιερώνουμε περισσότερο χρόνο κοιτάζοντας προς τα αστέρια, ελπίζουμε ότι μπορούμε να εμβαθύνουμε την κατανόησή μας για τη βαρύτητα και την επίδρασή της σε οτιδήποτε γύρω μας.