Sólin Sólin Rís 08:43 • sest 17:39 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 17:44 • Sest 21:56 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 11:28 • Síðdegis: 24:04 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 04:53 • Síðdegis: 17:54 í Reykjavík

Af hverju svífur fólk í geimnum?

Sigurður Örn Stefánsson

Hér er einnig svarað spurningunum:

  • Hvernig er þyngdarleysi? (Sturla Skúlason, f. 1995)
  • Er hægt að yfirvinna þyngdarafl jarðar án þess að fara út í geim? Hvernig? (Jón Geir Sveinsson, f. 1991)

Á milli allra hluta verkar aðdráttarkraftur sem kallast þyngdarkraftur. Hann verkar bæði milli stórra hluta, eins og reikistjarna, og smárra, eins og epla og appelsína.

Stærð þyngdarkraftsins er í réttu hlutfalli við massa (efnismagn) hlutanna sem koma við sögu og er vart merkjanlegur nema ef einhverjir þeirra hafa mjög mikinn massa. Við finnum til dæmis ekki þyngdarkraft frá eplum en þyngdarkraftur frá jörðinni er greinilegur; jörðin togar í okkur þannig að við höldumst á henni en svífum ekki út í geim. Þyngdarkraftur er líka háður fjarlægð en því fjær sem við erum frá hlutum því minni þyngdarkraft finnum við frá þeim. Til dæmis verkar margfalt minni þyngdarkraftur á okkur frá sólinni en jörðinni, þó svo að sólin sé mun stærri en jörðin, einfaldlega vegna þess að hún er svo langt í burtu. Hins vegar er það þyngdarkraftur frá sól sem stýrir hreyfingu jarðarinnar á braut hennar um geiminn. -- Þetta felst allt saman í hinu fræga þyngdarlögmáli Newtons.

Ljóst er af því sem sagt var að ofan að með því að fara þangað sem minni massi er finnum við minni þyngdarkraft. Til að mynda er tunglið talsvert minna en jörðin og þyngdarkrafturinn þar einungis um 1/6 af kraftinum sem við finnum á jörðinni. Geimfarar á tunglinu geta því stokkið hærra og lengra en á jörðinni og þá er líkt og þeir svífi. Með því að fara langt út í geim getum við verið fjarri öllum stórum hlutum þannig að lítill sem enginn þyngdarkraftur verkar á okkur. Þá værum við í bókstaflegri merkingu í þyngdarleysi og svifum í lausu lofti í geimfarinu.


Þessi skemmta sér greinilega vel við að svífa um.

Enn er ekki öll sagan sögð því að óþarfi er að fara langt út í geim til að svífa. Til að mynda eru geimstöðvar alls ekki svo hátt yfir yfirborði jarðar miðað við stærð hennar. Alþjóðlega geimstöðin er til að mynda í um 350 km hæð yfir jörðu en geisli jarðar (fjarlægð frá yfirborði að miðju) er um 6400 km. Í Alþjóðlegu geimstöðinni er þyngdarkraftur frá jörðinni mjög svipaður og við yfirborð jarðar, eða um 90% af þyngdarkrafti við yfirborð. Engu að síður svífa íbúar geimstöðvarinnar í lausu lofti.

Þetta kann að hljóma einkennilega því að oft er talað um að fólkið í geimstöðinni svífi í þyngdarleysi; í raun virkar samt álíka mikill þyngdarkraftur á það og okkur hin við yfirborð jarðar. Ástæðan fyrir því að það svífur er að geimstöðin og íbúar hennar ganga á sömu braut um jörðu og þyngdarkrafturinn er eini krafturinn sem verkar á þau. Við á yfirborðinu finnum hins vegar ekki eingöngu fyrir þyngdarkrafti heldur ýtir jörðin einnig undir fætur okkar með krafti.

Í raun er jafnvel hægt að svífa í lausu lofti án þess að fara nokkuð út í geim. Það eina sem þarf er að vera inni í farartæki eða klefa sem er í frjálsu falli. Þá falla allir hlutir inni í klefanum jafnhratt til jarðar og okkur virðist sem við svífum. Til að mynda eru til flugvélar sem geta steypt sér niður þannig að farþegunum finnist þeir svífa. Slíkar vélar eru meðal annars notaðar til að þjálfa geimfara en geta einnig gefið okkur hinum möguleika á að prófa þyngdarleysi án þess að fara út í geim.

Frekara lesefni á Vísindavefnum

Ítarefni og mynd

Höfundur

Sigurður Örn Stefánsson

prófessor í stærðfræði við HÍ

Útgáfudagur

27.4.2007

Spyrjandi

Helena Sigurhansdóttir, f. 1996

Tilvísun

Sigurður Örn Stefánsson. „Af hverju svífur fólk í geimnum?“ Vísindavefurinn, 27. apríl 2007. Sótt 23. október 2020. http://visindavefur.is/svar.php?id=6614.

Sigurður Örn Stefánsson. (2007, 27. apríl). Af hverju svífur fólk í geimnum? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=6614

Sigurður Örn Stefánsson. „Af hverju svífur fólk í geimnum?“ Vísindavefurinn. 27. apr. 2007. Vefsíða. 23. okt. 2020. <http://visindavefur.is/svar.php?id=6614>.

Chicago | APA | MLA

Spyrja

Sendu inn spurningu LeiðbeiningarTil baka

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Senda grein til vinar

=

Af hverju svífur fólk í geimnum?
Hér er einnig svarað spurningunum:

  • Hvernig er þyngdarleysi? (Sturla Skúlason, f. 1995)
  • Er hægt að yfirvinna þyngdarafl jarðar án þess að fara út í geim? Hvernig? (Jón Geir Sveinsson, f. 1991)

Á milli allra hluta verkar aðdráttarkraftur sem kallast þyngdarkraftur. Hann verkar bæði milli stórra hluta, eins og reikistjarna, og smárra, eins og epla og appelsína.

Stærð þyngdarkraftsins er í réttu hlutfalli við massa (efnismagn) hlutanna sem koma við sögu og er vart merkjanlegur nema ef einhverjir þeirra hafa mjög mikinn massa. Við finnum til dæmis ekki þyngdarkraft frá eplum en þyngdarkraftur frá jörðinni er greinilegur; jörðin togar í okkur þannig að við höldumst á henni en svífum ekki út í geim. Þyngdarkraftur er líka háður fjarlægð en því fjær sem við erum frá hlutum því minni þyngdarkraft finnum við frá þeim. Til dæmis verkar margfalt minni þyngdarkraftur á okkur frá sólinni en jörðinni, þó svo að sólin sé mun stærri en jörðin, einfaldlega vegna þess að hún er svo langt í burtu. Hins vegar er það þyngdarkraftur frá sól sem stýrir hreyfingu jarðarinnar á braut hennar um geiminn. -- Þetta felst allt saman í hinu fræga þyngdarlögmáli Newtons.

Ljóst er af því sem sagt var að ofan að með því að fara þangað sem minni massi er finnum við minni þyngdarkraft. Til að mynda er tunglið talsvert minna en jörðin og þyngdarkrafturinn þar einungis um 1/6 af kraftinum sem við finnum á jörðinni. Geimfarar á tunglinu geta því stokkið hærra og lengra en á jörðinni og þá er líkt og þeir svífi. Með því að fara langt út í geim getum við verið fjarri öllum stórum hlutum þannig að lítill sem enginn þyngdarkraftur verkar á okkur. Þá værum við í bókstaflegri merkingu í þyngdarleysi og svifum í lausu lofti í geimfarinu.


Þessi skemmta sér greinilega vel við að svífa um.

Enn er ekki öll sagan sögð því að óþarfi er að fara langt út í geim til að svífa. Til að mynda eru geimstöðvar alls ekki svo hátt yfir yfirborði jarðar miðað við stærð hennar. Alþjóðlega geimstöðin er til að mynda í um 350 km hæð yfir jörðu en geisli jarðar (fjarlægð frá yfirborði að miðju) er um 6400 km. Í Alþjóðlegu geimstöðinni er þyngdarkraftur frá jörðinni mjög svipaður og við yfirborð jarðar, eða um 90% af þyngdarkrafti við yfirborð. Engu að síður svífa íbúar geimstöðvarinnar í lausu lofti.

Þetta kann að hljóma einkennilega því að oft er talað um að fólkið í geimstöðinni svífi í þyngdarleysi; í raun virkar samt álíka mikill þyngdarkraftur á það og okkur hin við yfirborð jarðar. Ástæðan fyrir því að það svífur er að geimstöðin og íbúar hennar ganga á sömu braut um jörðu og þyngdarkrafturinn er eini krafturinn sem verkar á þau. Við á yfirborðinu finnum hins vegar ekki eingöngu fyrir þyngdarkrafti heldur ýtir jörðin einnig undir fætur okkar með krafti.

Í raun er jafnvel hægt að svífa í lausu lofti án þess að fara nokkuð út í geim. Það eina sem þarf er að vera inni í farartæki eða klefa sem er í frjálsu falli. Þá falla allir hlutir inni í klefanum jafnhratt til jarðar og okkur virðist sem við svífum. Til að mynda eru til flugvélar sem geta steypt sér niður þannig að farþegunum finnist þeir svífa. Slíkar vélar eru meðal annars notaðar til að þjálfa geimfara en geta einnig gefið okkur hinum möguleika á að prófa þyngdarleysi án þess að fara út í geim.

Frekara lesefni á Vísindavefnum

Ítarefni og mynd

...