[Cultura] De ce Luna nu cade pe Pamant, iar merele cad

[Guest Kovalski]

Raspunsul complet la intrebarea “De ce Luna nu cade pe Pamant, iar merele cad?”, s-a lasat asteptat pana la inceputul secolului trecut, cand Einstein a elaborat teoria generala a relativitatii. Un raspuns elementar provine de la legea gravita?iei din mecania clasica.

Toate corpurile din Univers sunt in miscare rectilinie uniforma (datorata Big Bang-ului). Galilei a fost primul care a introdus conceptul de acceleratie (variatia vitezei raportata la unitatea de timp). Studiind caderea corpurilor, el a observat ca toate corpurile in cadere si-au marit viteza cu aceeasi valoare (ceea ce implica o acceleratie constanta) indiferent de greutatea lor, ajungand la concluzia ca ipoteza prin care orice miscare este legata de actiunea unei forte, este falsa.

Newton a raspuns simplu la intrebarea „Cum sta Luna suspendata pe cer?” spunand ca exista o for?a gravita?ionala intre Pamant si Luna (care se propaga cu viteza infinita, ca un fel de “sfoara ce leaga” cele doua corpuri). Viteza de deplasare a Lunii insa, creeaza o forta egala, dar de sens contrar acestei forte gravitationale, numita forta centrifuga. Echilibrul dintre aceste doua forte tine Luna suspendata in jurul Pamantului pe orbita sa. Newton nu a putut explica insa de ce forta gravitationala a Lunii (identica cu forta centripeta datorata miscarii sale de rotatie) este totdeauna in echilibru cu forta centrifuga.

Doar Albert Einstein a oferit raspunsul la intrebarea “Cum si de ce sta Luna suspendata pe cer?” prin teoria generala a relativitatii care explica proprietatile spatiului si timpului in Univers. Spatiu-timpul este neted si plat (intocmai ca o suprafa?a unei mese) atata timp cat nu se afla in el obiecte cu masa. Prezenta masei curbeaza spatiu-timpul intocmai cum se curbeaza suprafa?a elastica a unei trambuline rotunde de joaca pentru copii atunci cand un copil sare pe ea, presand-o cu toata masa corpului sau. Astfel, masa Pamantului creeaza o panta in spatiu-timpul din jurul sau (in care se afla si Luna), iar masa lunii creeaza la randul ei o mica panta in spatiu-timpul din jurul sau, aparand astfel o mica curbura in acela?i spa?iu-timp, iar aceasta curbura (este cauza care) impiedica Luna aflata in miscare, sa cada pe Pamant.

Diferen?a dintre doua raspunsuri, este foarte subtila. “De ce Luna orbiteaza in jurul Pamantului”? Mecanica clasica, newtoniana spune ca trebuie sa acceptam pur si simplu aceasta realitate, fara a oferi o explicatie a cauzei, insa ne ofera posibilitatea sa intelegem „cum” orbiteaza Luna in jurul Pamantul. Teoria relativitatii generalizata explica nu doar “cum”, dar si “de ce” Luna orbiteaza in jurul Pamantului.

Daca dorim sa aflam cum putem pune pe orbita in jurul Pamantului un satelit, mai exact ce conditii trebuie indeplinite ca acesta sa nu cada pe Pamant, mecanica clasica ne ofera raspunsul spunand ca masa corpului in jurul caruia se orbiteaza inmultita cu constanta gravitationala universala trebuie sa fie egala cu patratul vitezei corpului ce orbiteaza (se misca in jurul Pamantului) inmultit cu raza orbitei (distan?a de la Pamant la satelit). Aceasta conditie rezulta din echivalenta dintre forta gravitationala si forta centripeta pentru corpul care orbiteaza ( G?m = v^2 ?r; unde G = constanta gravita?ionala universala, m = masa corpului in jurul caruia se orbiteaza, v = viteza de rota?ie a corpului ce orbiteaza si r = raza orbitei). Astfel, intrucat constanta gravitationala universala, masa corpului in jurul caruia se orbiteaza (Pamantul), precum si distanta la care dorim sa plasam satelitul sunt cunoscute, singurul parametru care trebuie calculat cu aceasta relatie este viteza ce trebuie sa o aiba satelitul pentru a sta pe orbita (distanta de Pamant) dorita. Observam astfel ca masa corpului care orbiteaza (satelitul) nu conteaza (nu apare in ecuatie), iar viteza de rotatie a satelitului este invers proportionala cu patratul distan?ei (razei orbitei).

Astfel, daca orbita este mai aproape de Pamant (distanta de la Pamant la satelit este mai mica), atunci viteza (de rotatie a) satelitului trebuie sa fie mai mare, altfel satelitul va cadea lovind Pamantul. Este intocmai ca la o ruleta din cazino. Bilei i se imprima initial o viteza pentru a se putea roti pe marginea ruletei in spatiul curbat al acesteia catre centru. Cu cat bila este mai aproape de centrul ruletei cu atat viteza ei de rotatie trebuie sa fie mai mare pentru a continua sa se roteasca. intrucat bila nu isi poate mentine o viteza constanta, viteza ei fiind in continua scadere, in cele din urma bila va cadea pe panta spre centrul ruletei (intrand in una din cele 36 de gauri ale ruletei), pe o traiectorie curba, deoarece directia "jos" (catre centru) se schimba continuu. Daca punem bila pe marginea ruletei fara sa ii imprimam nici o viteza, atunci ea nu se va roti ci va cadea pe panta inspre centrul ruletei, pe o traiectorie dreapta, intrucat directia "jos" nu se schimba (intrand direct in gaura ruletei ce se afla la capatul traiectoriei). Primul caz cand bilei i se imprima o viteza pentru a se putea roti corespunde plasarii satelitului pe orbita, iar al doilea caz cand bilei nu i se imprima nici o viteza corespunde caderii marului din pom.

Orbita Lunii fiind eliptica, directia de miscare a Lunii se schimba continuu datorita acceleratiei (acceleratia este o schimbare a vitezei, ceea ce inseamna ca acceleratia poate modifica fie numai viteza unui obiect, fie numai direc?ia lui, sau le poate modifica pe amandoua). Luna, ca orice alt satelit, este atrasa spre Pamant de forta gravitationala si are tendinta sa cada precum merele. insa, spre deosebire de mere, care in urma gravitatiei i?i modifica doar viteza, dar nu si directia, Luna si satelitii isi modifica doar directia, nu si viteza. Diferenta reala intre satelit si marul care cade din pom este aceea ca, pentru satelitul ce se afla in miscare, directia “jos” este in permanenta schimbare in schimb ce pentru mar nu. Este greu de crezut, insa satelitul chiar cade precum un mar din copac datorita gravitatiei. Un satelit din apropierea Pamantului are aproape aceeasi acceleratie ca un mar care cade. Daca acum satelitul este deasupra noastra, atunci in aproximativ 45 minute va cadea atat de jos incat va fi exact in partea opusa a Pamantului. Atunci insa, directia “jos” pentru el se va schimba complet (cu 180°) fiind tocmai in directia opusa, iar pentru observatorii de pe acea parte a Pamantului va continua sa cada, intorcandu-se la noi dupa aproximativ 90 de minute de la momentul cand l-am vazut prima data. Bineinteles ca el nu va lovi niciodata Pamantului datorita continuei schimbari a directiei “jos”, ca urmare a vitezei sale de deplasare. Luna, care spre deosebire de satelitul din exemplul de mai sus, este la o distanta mult mai mare de Pamant, iar gravita?ia la acea distanta este mult mai mica (reamintim ca gravita?ia este invers proportionala cu patratul distantei), are nevoie de doua saptamani sa cada dintr-o parte in alta a Pamantului si inapoi (ceea ce corespunde unei rotatii complete).

O orbita geosta?ionara (GEO) este o orbita geosincrona situata direct deasupra Pamantului la Ecuator (0° latitudine), cu o perioada egala cu perioada de rota?ie a Pamantului si o excentricitate orbitala de aproximativ zero. Un obiect aflat pe o orbita geosta?ionara apare nemiscat (intr-o o pozi?ie fixa) pe cer, pentru observatorii de la sol. Sateliti de comunicatii si satelitii meteo sunt plasati de obicei pe orbite geosta?ionare, astfel incat antenele de satelit de la sol care comunica cu acestia au o pozitie fixa. Datorita latitudinii constante (0°) si a faptului ca orbitele geostationare sunt circulare, pozitia satelitilor in GEO difera numai in longitudine.

Retinem ca fortele din mecanica clasica (forta gravitationala, forta centrifuga, forta centripeta) sun doar niste forte fictive, inventate pentru a putea explica unele fenomene ce au loc in Univers, intrucat ele explica doar “cum” au loc acestea nu si „de ce” (cauza lor). Doar teoria relativitatii generale raspunde la ambele intrebari.

Sursa

[seboo00111]

Teoria lui Newton si cea ai lui Einstein se bateau cap in cap; De aia multi nu inteleg acest fenomen; De ce in microcosmos(atmosfere,etc) gravitatia atrage lucrurile iar in macrocosmos ( gravitatia = energia neagra ) ea respinge sistemele solare (clusterele , etc); Raspunsu vine odata cu elaborarea String Theory;

Uitati-va la Michio Kaku pentru acest subiect

[Stefanae]

Undeva pe acolo exista o zona "neutra", unde nici nu mai atrage luna si nici nu mai respinge....

[em]

Undeva pe acolo exista o zona "neutra", unde nici nu mai atrage luna si nici nu mai respinge....

Si acum luna se dep?rteaz? de noi cam cu ~ 4cm pe an ?i nu e pe deplin în?eles [1]. Referitor la ce a zis axel mai sus, in general fizica explica doar cum, nu si de ce. Daca nu ma credeti incercati sa va explicati fenomenele din mecanica cuantica

[1] - http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/1999GL008348/abstract

[Stefanae]

Si acum luna se dep?rteaz? de noi cam cu ~ 4cm pe an ?i nu e pe deplin în?eles [1]. Referitor la ce a zis axel mai sus, in general fizica explica doar cum, nu si de ce. Daca nu ma credeti incercati sa va explicati fenomenele din mecanica cuantica

[1] - Lunar orbital evolution: A synthesis of recent results - Bills - 2012 - Geophysical Research Letters - Wiley Online Library

(4cm nu e mult:))) plus corpurile mari le atrag pe cele mici, cam asa functioneaza universul...

[Guest Kovalski]

4cm inseamna enorm de mult, si poate influenta viata pe pamant cum nici nu-ti poti imagina.

[Stefanae]

4cm inseamna enorm de mult, si poate influenta viata pe pamant cum nici nu-ti poti imagina.

Tehnologia,stiinta... a ajuns departe dar nu indeajuns sa stim totul si niciodata nu o sa.l stim, plus farmecul consta in descoperirea din aproape in aproape.

Sa fim seriosi acum 2 mii de anii nu se intreba nimeni de ce soarele nu mai este pe cer ptr. cateva min=eclipsa... Si s.a putut traii si nu stia nimeni unde se afla luna sau alte chestii. In concluzie daca stii ca se deplaseaza cu aia 4cm ce masuri adopti ptr. stoparea si rezolvarea problemei...

[Guest Kovalski]

a.. corect, nu prea ai cum sa previi indepartarea lunii de pamant, dar ar trebui sa fim constienti de fenomenul asta + multe altele gen incalzire globala topirea polilor etc, si sa ne pregatim pentru efectele acestor fenomene, sa nu fim luati din pat de inundatie si sa nu stim care-i cauza.

[Stefanae]

Asta inseamna CONSERVARE care se incearca sa educe gandirea umana

[Guest Kovalski]

Sigur ii educa pe regii, imparatii, fermecatorii, faraonii, bosii, jmecherii cu j, divele, printzesele cu z, printzi cu z si un singur i si ce dracu specimene mai avem noi prin manelica noastra.

[sado]

Si acum luna se dep?rteaz? de noi cam cu ~ 4cm pe an ?i nu e pe deplin în?eles [1]. Referitor la ce a zis axel mai sus, in general fizica explica doar cum, nu si de ce. Daca nu ma credeti incercati sa va explicati fenomenele din mecanica cuantica

[1] - Lunar orbital evolution: A synthesis of recent results - Bills - 2012 - Geophysical Research Letters - Wiley Online Library

nu cumva universul este intr-o continua expansiune?

[Stefanae]

Asa se spune dar nu stim cu adevarat...!

[StrXt]

nu cumva universul este intr-o continua expansiune?

[Corex]

Am citit cu atentie comentariile si subiectul pe care se discuta si am iesit la o concluzie destul de idioata.

Acest raportaj a fost facut cam degeaba de un nenea plictisit , haideti sa va argumentez de ce am spus asta.

Fiecare planeta are un camp gravitational , campul gravitational depinde foarte mult si de dimensiunea planetei

Ce sunt meteoritii? Meteoritii sunt sunt niste bucati de fier si roca , care nu au o orbita ci o traiectorie !

Luna este un satelit natural a pamantului citisem la un momendat intr-o carte de astronomie ca luna este formata din bucati din pamant acum miliarde de ani in urma dupa ce pamantul a fost lovit de un meteorit

In prima faza acele bucati din pamant orbitau in juru pamantului sub foma unor inele dar din cauza atractiei gravitationale a soarelui sau indepartat si asa sa creat luna.

Luna orbiteaza in 3 planuri

1) In juru pamantului

2) In jurul propriei axe

3) In jurul soarelui

Daca ne gandim putin mai logic ori ca pui intrebarea "de ce nu pica luna pe pamant" este echivalenta cu intrebarea "De ce nu pica satelitii pe pamant."

Exista un echilibru perfect intre luna / pamant sa spunem ca distantele sunt la limita deoarece luna are tangente cu forta gravitationala a pamantului dar tot odata si pamantul are tanenta cu forta gravitationala a lunii (cel mai concret exemplu sunt marianele flux / reflux) ca sa va fac sa intelegeti mai bine puneti doi magneti nord pe nord si o sa observati ca o sa se respinga dar o sa pastreze mereu aceiasi distanta.

Luna nu se departeaza cu 4cm / an , ca si pamantul traiectoria lunei in jurul pamantului este usor ovata nu perfect rotunda.

Edited March 16, 2014 by Corex

[BogdanNBV]

Si cred ca tot dintr-un episod din Vsauce am invatat ca luna se indeparteaza de noi, deci in nu stiu cate mii de ani mareele vor disparea si nu vor mai exista eclipse totale deoarece luna va fi mult prea departe si mica pe cer pentru ca umbra ei sa apara pe pamant.

[sado]

Am citit cu atentie comentariile si subiectul pe care se discuta si am iesit la o concluzie destul de idioata.

Acest raportaj a fost facut cam degeaba de un nenea plictisit , haideti sa va argumentez de ce am spus asta.

Fiecare planeta are un camp gravitational , campul gravitational depinde foarte mult si de dimensiunea planetei

Ce sunt meteoritii? Meteoritii sunt sunt niste bucati de fier si roca , care nu au o orbita ci o traiectorie !

Luna este un satelit natural a pamantului citisem la un momendat intr-o carte de astronomie ca luna este formata din bucati din pamant acum miliarde de ani in urma dupa ce pamantul a fost lovit de un meteorit

In prima faza acele bucati din pamant orbitau in juru pamantului sub foma unor inele dar din cauza atractiei gravitationale a soarelui sau indepartat si asa sa creat luna.

Luna orbiteaza in 3 planuri

1) In juru pamantului

2) In jurul propriei axe

3) In jurul soarelui

Daca ne gandim putin mai logic ori ca pui intrebarea "de ce nu pica luna pe pamant" este echivalenta cu intrebarea "De ce nu pica satelitii pe pamant."

Exista un echilibru perfect intre luna / pamant sa spunem ca distantele sunt la limita deoarece luna are tangente cu forta gravitationala a pamantului dar tot odata si pamantul are tanenta cu forta gravitationala a lunii (cel mai concret exemplu sunt marianele flux / reflux) ca sa va fac sa intelegeti mai bine puneti doi magneti nord pe nord si o sa observati ca o sa se respinga dar o sa pastreze mereu aceiasi distanta.

Luna nu se departeaza cu 4cm / an , ca si pamantul traiectoria lunei in jurul pamantului este usor ovata nu perfect rotunda.

haha, interesant ; si de ce ai tu dreptate si el nu?,

cand discuti un subiect ce tine de o ''stiinta exacta'', trebuie sa aduci argumente reale si dovedite.,

ar fi multe de povestit despre acest subiect..

Sunt sigur ca majoritatea cunosc faptul ca traiectoria luni fata de pamant nu are o forma perfect rotunda. Ideea era ca acea traiectorie isi mareste distanta cu 4 cm/an.

[quantum]

G = constanta gravita?ionala universala

Constanta gravitationala este in functie de masa corpului si nu are o valoare universala

[AsalT]

Aceasta indepartare se intampla de cand s-a format luna, in timp, indepartarea aceasta v-a avea un efect asupra pamantului si vietii de pe el.

Trebuie sa fim constienti ca, daca nu ar fi existat luna, viata pe pamant nu era la fel, cel putin, nu la fel ca cea pe care o cunoastem cu totii.

Cum a spus cineva mai sus, nu putem sa schimbam acest lucru, cel putin, nu cu cunostintele si tehnologia actuala.

Cat despre univers si marimea lui, unii astronomi(cred ca majoritatea) spun ca universul este finit, dar in continua expansiune,

asta pare a fi cea mai plauzibila teorie.

[bcman]

Accelera?ia gravita?ional? e aproximativ 9,8 ?i se noteaz? cu g. G e greutatea ?i este egal? cu masa corpului înmul?it? cu accelera?ia gravita?ional?, deci G=m*g

Edited March 21, 2014 by bcman
My bad, era tarziu :))

[eubest]

De ce nu cade bicicleta intr-o parte cand mergi cu ea...asa cum se intampla cand stai pe loc?

Intrebare retorica

[Heaton]

@Corex "2) In jurul propriei axe" - nimic mai fals Luna nu se roteste in jurul propriei axe => Dark side of the moon(partea lunii ce n-o vedem niciodata) luna e tot timpul cu aceeasi parte orientata spre Terra

[Corex]

@Corex "2) In jurul propriei axe" - nimic mai fals Luna nu se roteste in jurul propriei axe => Dark side of the moon(partea lunii ce n-o vedem niciodata) luna e tot timpul cu aceeasi parte orientata spre Terra

Informeaza-te , orice planeta / satelit natural are o miscare in prorpia axei.

Luna | Sistemul Solar

De ce vedem numai o fata a Lunii?

Partea din Luna apropiata de Pamant este mai mult atrasa decat cea departata la un moment dat pentru ca a fost lovita cu mult timp in urma de un meteorit foarte mare si s-a format un crater care ocupa 16% din suprafata Lunii. Acest impact a deplasat centrul Lunii, astfel ca o emisfera este mai grea si una mai usoara. Forta gravitationala a Pamantului este de 6 ori mai mare decat a Lunii si atrage tot timpul cu fata spre el emisfera mai grea. Aceasta a facut ca, in timp, miscarea de rotatie a Lunii in jurul axei proprii sa se incetineasca usor pana cand Luna a stat tot timpul cu aceeasi fata indreptata spre Pamant. Din acelasi motiv Luna se invarteste in jurul axei proprii in acelasi timp in care se invarteste in jurul Pamatului = sincronizare.

Edited March 20, 2014 by Corex

[poq]

De ce nu cade bicicleta intr-o parte cand mergi cu ea...asa cum se intampla cand stai pe loc?

Intrebare retorica

E ca si cum ai tinea ceva in mana, nu? Il tii, sta...il lasi, cade.

[quantum]

Gre?it. Are. De aceea îi ?i zice constant?. Bine, din câte am în?eles variaza în func?ie de unde te afli pe glob (distan?a fa?? de nucleu planetei), dar e aproximativ 9,8 ?i se noteaz? cu g. G reprezint? for?a gravita?ional? ?i este egal? cu masa corpului înmul?it? cu constanta gravita?ional?. Deci G=m*g

Pe Luna acel g este diferit, la fel pe Marte acel g este diferit deci valoare ei nu este aceeasi peste tot

[compile]

Gre?it. Are. De aceea îi ?i zice constant?. Bine, din câte am în?eles variaza în func?ie de unde te afli pe glob (distan?a fa?? de nucleu planetei), dar e aproximativ 9,8 ?i se noteaz? cu g. G reprezint? for?a gravita?ional? ?i este egal? cu masa corpului înmul?it? cu constanta gravita?ional?. Deci G=m*g

Faci confuzie intre constanta gravitationala, acceleratia gravitationala si greutatea. Acceleratia gravitationala g este aproximativ 9.8 si variaza in functie de distanta fata de centrul pamantului. Greutatea G=m*g. Constanta gravitationala e intr-adevar o constanta universala si este implicata in calculul fortelor de atractie dintre doua corpuri.

Ca sa intelegi cel mai usor de ce nu "cade luna" cel mai simplu e sa-ti imaginezi "tunul lui Newton". Daca tragi cu un tun orizontal fata de suprafata Pamantului, ghiuleaua va cadea la o oarecare distanta de tine, daca maresti viteza cu care porneste ghiuleaua aceasta va cadea din ce in ce mai departe ajungand pana la urma sa ocoleasca Pamantul si sa te loveasca in spate. In situatia asta exista trei posibilitati (de fapt mai multe dar nu intru in detalii):

1: viteza este perfecta si ghiuleaua se va roti la nesfarsit in jurul Pamantului

2: viteza este putin mai mica si se va apropia cate putin la fiecare rotatie pana cand va cadea inapoi pe Pamant (cum fac satelitii artificiali)

3: viteza este putin mai mare si ghiuleaua se va departa putin la fiecare rotatie pana cand scapa complet de atractia Pamantului si dispare in spatiu (cum face Luna)