Axina

Sedmnáctá epizoda druhé série amerického dokumentárního televizního seriálu Tajemný vesmír je věnována gravitaci.

Axina

Gravitace je univerzální silové působení mezi všemi formami hmoty. Gravitace je přitažlivou silou mezi tělesy. Má nekonečný dosah. Gravitace vytváří náš svět.

Naše Slunce vzniklo z rozsáhlého oblaku plynu, který se gravitačně smršťoval. Podobně i naše Země vznikla gravitačním přitahováním malých částic, které postupně rostly ve větší a větší objekt. Přitažlivá síla gravitace řídí chod a pohyb veškeré hmoty ve vesmíru. Členové hmotných soustav obíhají vždy kolem společného těžiště. Měsíce kolem planet, planety kolem svých hvězd, hvězdy kolem středu galaxie. Kolem společného těžiště obíhají navzájem i galaxie nebo kupy galaxií.

Vědci jsou po staletí posedlí ovládnutím a praktickým využitím této neúprosné síly. Galileo Galilei, italský astronom 17. století, jako první rozpoznal přítomnost gravitace. Zjistil, že tělesa s různými hmotnostmi padají stejnou rychlostí.

Na základě analýzy pohybu Měsíce kolem Země, planet kolem Slunce a na základě znalosti Keplerových zákonů formuloval  Isaac Newton, anglický matematik a fyzik 17. století, svoji gravitační teorii. Vyjádřil ji Newtonovým gravitačním zákonem: Přitažlivá síla gravitace závisí na hmotnosti a vzdálenosti těles. Její velikost je přímo úměrná součinu hmotností těles a tzv. gravitační konstanty a nepřímo úměrná druhé mocnině vzdálenosti mezi tělesy. Newtonův gravitační zákon je důležitou částí klasické fyziky. Je však použitelný pouze pro slabá gravitační pole, v nichž se tělesa pohybují malými rychlostmi ve srovnání s rychlostí světla.

Isaac Newton zjistil, jak gravitace funguje. Ale bylo potřeba geniality Alberta Einsteina, německého teoretického fyzika 20. století, abychom odhalili, proč tak funguje. Einstein pochopil, že gravitace je způsobena obrovskými objekty (jako jsou hvězdy a planety), které zakřivují prostor. Einstein odhalil, že dráhy planet kolem hvězd jsou přímým výsledkem tohoto zakřivení prostoru. To, co nazýváme dráhou planety, je ve skutečnosti pohybem po přímé čáře. Když něco padá volným pádem, pohybuje se to po přímé čáře v časoprostoru. Zakřivení časoprostoru ohýbá tento pohyb do podoby uzavřené eliptické dráhy. 

Potvrzením Einsteinova revolučního objevu je chování hvězd a planet na jejich oběžných drahách v pozorovatelném vesmíru. Nejlépe to bylo prokázané na pohybu Merkuru, planety nejbližší Slunci. Velká poloosa dráhy Merkuru se stáčí o přibližně 5600 obloukových vteřin za století ve směru oběhu. To je z 99,23 % vysvětlitelné Newtonovým gravitačním zákonem. Zbývající odchylka 43 vteřin za století byla vysvětlena až obecnou teorií relativity. Naměřená odchylka dráhy se tak stala jedním z důkazů platnosti této teorie.

Einstein zjistil, že hmota ohýbá nejen prostor, ale i čas. Prohlásil, že fyzikové by neměli hovořit odděleně o prostoru a času, ale o časoprostoru jako celku. Einsteinovo poznání, že prostor je zakřivený a že čas a prostor jsou ve skutečnosti propojeny, se stalo základem současné definice gravitace.
Pro silná pole a velké rychlosti (relativistické, blížící se rychlosti světla) se tedy používá k popisu gravitace obecná teorie relativity. (Ta platí i pro slabé pole a malé rychlosti).

Kvantovou teorii gravitace se zatím nepodařilo vytvořit. Hledaná kvantová teorie gravitace předpokládá existenci další elementární částice zvané graviton.
 

V roce 2013 byl uveden do kin sci-fi thriller Gravitace, natočený v koprodukci USA a Velké Británie. V hlavních rolích Sandra Bullock a Goerge Clooney. Režie Alfonso Cuarón. Oficiální trailer s českými titulky zde.

29.01.2017, 11:32:03   Publikoval Axinakomentářů: 11