Особенности протекания физических явлений на земле и в космосе

Тонкие эффекты гравитации

Измерение кривизны пространства на орбите Земли (рисунок художника)

Помимо классических эффектов гравитационного притяжения и замедления времени, общая теория относительности предсказывает существование других проявлений гравитации, которые в земных условиях весьма слабы и поэтому их обнаружение и экспериментальная проверка весьма затруднительны. До последнего времени преодоление этих трудностей представлялось за пределами возможностей экспериментаторов.

После интенсивной работы по анализу и извлечению помех измерений, окончательные итоги миссии были объявлены на пресс-конференции по NASA-TV 4 мая 2011 года и опубликованы в Physical Review Letters. Измеренная величина геодезической прецессии составила−6601,8±18,3 миллисекунды дуги в год, а эффекта увлечения — −37,2±7,2 миллисекунды дуги в год (ср. с теоретическими значениями −6606,1 mas/год и −39,2 mas/год).

Альтернативные теории всемирного тяготения и причины их создания

В настоящий момент доминирующей концепцией гравитации является ОТО. С ней согласуется весь существующий массив экспериментальных данных и наблюдений. В то же время она имеет большое количество откровенно слабых мест и спорных моментов, поэтому попытки создания новых моделей, объясняющих природу гравитации, не прекращаются.

Все, разработанные к настоящему моменту теории всемирного тяготения можно разбить на несколько основных групп:

• стандартные;
• альтернативные;
• квантовые;
• теории единого поля.

Попытки создания новой концепции всемирного тяготения предпринимались еще в XIX столетии. Разные авторы включали в нее эфир или корпускулярную теорию света. Но появление ОТО поставило точку на этих изысканиях. После ее публикации цель ученых изменилась — теперь их усилия были направлены на улучшение модели Эйнштейна, включение в нее новых природных явлений: спина частиц, расширения Вселенной и др.

К началу 80-х годов физики экспериментальным путем отвергли все концепции, за исключением тех, которые включали в себя ОТО как неотъемлемую часть. В это время в моду вошли «струнные теории», выглядевшие весьма многообещающе. Но опытного подтверждения эти гипотезы так и не нашли. За последние десятилетия наука достигла значительных высот и накопила огромный массив эмпирических данных. Сегодня попытки создать альтернативные теории гравитации вдохновляются в основном космологическими исследованиями, связанными с такими понятиями, как «темная материя», «инфляция», «темная энергия».

Одной из главных задач современной физики является объединение двух фундаментальных направлений: квантовой теории и ОТО. Ученые стремятся связать притяжение с остальными видами взаимодействий, создав таким образом «теорию всего». Именно этим и занимается квантовая гравитация – раздел физики, который пытается дать квантовое описание гравитационного взаимодействия. Ответвлением данного направления является теория петлевой гравитации.

Несмотря на активные и многолетние усилия, достичь этой цели пока не удается. И дело даже не в сложности этой задачи: просто в основе квантовой теории и ОТО лежат абсолютно разные парадигмы. Квантовая механика работает с физическими системами, действующими на фоне обычного пространства-времени. А в теории относительности само пространство-время — это динамическая составляющая, зависящая от параметров классических систем, находящихся в ней.

Наряду с научными гипотезами всемирного тяготения, существуют и теории, весьма далекие от современной физики. К сожалению, в последние годы подобные «опусы» просто заполонили интернет и полки книжных магазинов. Некоторые авторы таких работ вообще сообщают читателю, что гравитации не существует, а законы Ньютона и Эйнштейна – это выдумки и мистификации.

Примером могут служить труды «ученого» Николая Левашова, утверждающие, что Ньютон не открывал закон всемирного тяготения, а гравитационной силой в Солнечной системе обладают только планеты и наш спутник Луна. Доказательства этот «русский ученый» приводит довольно странные. Одним из них является полет американского зонда NEAR Shoemaker к астероиду Эрос, состоявшийся в 2000 году. Отсутствие притяжения между зондом и небесным телом Левашов считает доказательством ложности трудов Ньютона и заговора физиков, скрывающих от людей правду о гравитации.

Что такое невесомость и бывает ли она на Земле

Невесомость не равно антигравитация. Это популярное заблуждение. В 400 км от Земли, где со скоростью почти 8 км/с летит Международная космическая станция (МКС), сила притяжения сохраняется на 90% от привычной. Космонавты и предметы парят в воздухе, потому что вместе с МКС находятся в состоянии свободного падения, одновременно опускаясь и смещаясь в сторону. Наша планета их постоянно притягивает: корабль непременно рухнул бы, но поскольку Земля круглая, сохраняется орбитальное движение и постоянная высота. За счет формы планеты МКС постоянно «промахивается» мимо поверхности и продолжает двигаться по орбите дальше. Иначе говоря, падает и не может упасть.

Эффект свободного падения можно ощутить на аттракционах вроде «американских горок» или в скоростном лифте, который стремительно спускается с высокого этажа. На секунды они дарят состояние невесомости или, как ее еще принято называть, микрогравитации.

На некоторых аттракционах высота сначала набирается, а потом резко сбрасывается, вызывая ощущение свободного падения или невесомости. Горки Goliath (Six Flags Great America)

(Фото: June Ryan Lowry for TIME)

Чуть дольше — около 25 секунд — в невесомости можно оказаться в специальном самолете-лаборатории ИЛ-76 МДК. Он поднимается до 6 тыс. метров, после за 15 секунд с резким ускорением под углом 45º набирает высоту до 9 тыс. метров, а потом по плавной дуге (баллистической траектории) при отключенном моторе уходит вниз. В этот момент и наступает невесомость. На высоте 6 тыс. метров двигатели снова заводят и самолет переводится в обычный горизонтальный полет. Пилот выполняет такие «горки» (так называемые параболы Кеплера) 10-15 раз, он удерживает штурвал, не допуская даже малейших отклонений, что физически очень непросто.

Взлетает ИЛ-76 МДК с военного аэродрома «Чкаловский» в Подмосковье. Поучаствовать может любой более-менее здоровый человек, этим занимаются специальные коммерческие агентства, стоимость полета — ₽280 тыс.

В 2016 году альтернативная рок-группа Ok Go из Чикаго сняла в ИЛ-76 МДК клип на песню Upside down and Inside Out. Это первое профессиональное музыкальное видео в условиях невесомости. Самолет-лаборатория имитировал салон пассажирского S7 Airlines, роль стюардесс исполняли многократные призеры чемпионатов по художественной гимнастике Анастасия Бурдина и Татьяна Мартынова.

Для съемок клипа потребовался 21 полет или 2 часа 15 минут невесомости — больше, чем стандартная норма космонавтов в процессе подготовки.

Космос для детей дошкольного возраста: опыты, стихи, видео

Космос для детей дошкольного возраста, какая интересная тема! А самое главное, что нам родителям даже не нужно увлекать ею детей. Они сами интересуются Луной, планетами солнечной системы, что там в небе, насколько далеко от нас звезды и имеют ли они названия (имена). Дошкольники обладают очень пытливым умом и наша задача дать им ответы в игровой форме. У нас с сыном собралась уже целая серия занятий-игр о космосе. Если вы собираетесь дать своему дошкольнику ответы на вопросы, уверена, что в одной из моих статей вы найдете об этом информацию, которая даст ответ на уровне развития вашего ребенка. В конце статьи вы увидите список на всю серию занятий.

Итак, летим дальше, нам так понравились наши путешествия и знания полученные в процессе, что чувствует мое сердце нас вынесет за пределы галактики.

Из статьи космос для детей дошкольного возраста вы узнаете

1. Невесомость: как ее почувствовать
2. Опыт для детей дошкольного возраста с запуском ракеты
3. Стихи о космосе для самых маленьких
4. Изучаем с ребенком туманности в космосе
5. Видео для детей о космосе

Кстати о космическом пространстве. Недавно просматривала папку творческих работ, куда я собираю работы Александра и подписываю дату их исполнения. Так вот, там я нашла одну замечательную картину, которая поразила меня и мужа до глубины души. Александру нравятся блестящие материалы для рисования, мы много их использовали к новогодним праздникам. И вот 5 месяцев назад (сами понимаете разгар весны) Александр выпросил у меня все тюбики с блестками. Чтобы не было гигантских потерь я поставила на стол краски в палитре, воду, кисточки и ушла на кухню. Вот что нарисовал мой дошкольник.

Звездное небо рисунок3 года 6 месяцев

Невесомость: как ее почувствовать

Невесомость вещь, которую нелегко почувствовать на Земле. Она чувствуется на определенной глубине под водой – так тренируются космонавты, в современных скоростных лифтах также можно ее почувствовать, а для детей самый легкий способ это качели. Но не просто при катании на качелях, а почти при 90 градусном наклоне, когда мягкое место ребенка как бы отрывается от сиденья. Вот в эти доли секунды и чувствуется невесомость.

Изучая невесомость в рамках проекта космос для детей дошкольного возраста, мы посмотрели пару видео. Они рассчитаны на детей постарше – школьников, но нам всё равно было интересно.

Урок из космоса: Физика невесомости

Опыты дилетанта: Невесомость на Земле

После просмотра второго видео Александр понял, что космонавты в течении года тренируются для полета в космос. Одна из главных тренировок – это вестибулярный аппарат. Который, как мы с вами знаем, заканчивает свое развитие в 7-10 лет
, а сейчас моему дошкольнику всего 3 года 11 месяцев. При последних походах в парк, я заметила, что мой юный космонавт старается бежать там где он раньше ходил пешком, хочет выше “лететь” на качелях и даже нашел в нашем парке вот такую установку для катания на досках, где он старается добежать до самого верха. Но пока это ему не удается.

О том какие упражнения в домашних условиях мы делали для тренировки вестибулярного аппарата, можно прочитать в отдельной статье.

Опыт для детей дошкольного возраста с запуском ракеты

Я хотела завершить наш полет на Луну, о котором мы говорили в посте Луна – спутник Земли, запуском лунохода. Но не луноход, никакая другая из 276 машинок Александра не захотели двигаться при помощи воздушного шарика
. Хорошо, что я пробую всё сама до показа ребенку, иначе бы разочарование постигло нас обоих. Ничего, значит запустим шарик в виде ракеты! И даже если все мамы планеты уже провели этот трюк со своими детьми, я всё равно хотела повторить, так как эмоции ребенка этого стоят
.

Попробовав в детской комнате, я поняла, что ее длины не достаточно для восхитительного запуска. Поэтому наш опыт был перенесен в зал, где один конец шерстяной нити (можно использовать любую) я привязала к двери на террасу, а второй к детскому стульчику. Длина полета примерно 5 метров. Заранее я одела на нить пластмассовую  трубочку и скотч, чтобы шарик прикреплялся к трубочке.

Эт

Сон в космосе

Всего за сутки экипаж МКС встречает 16 рассветов — Солнце встаёт и садится каждые полтора часа. Из-за этого спать космонавтам становится не комфортно. Поэтому специально для команды был разработан свой собственный часовой пояс, усредненный по времени между Москвой и Хьюстоном — двумя главными земными центрами управления полётами. Специальные защитные шторки на иллюминаторах погружают МКС в определённые часы во тьму, создавая иллюзию ночи.

Процесс сна в космосе проходит не так комфортно, как может показаться на первый взгляд. Даже искусственно созданная иллюзия ночи не может компенсировать отсутствие гравитации: космонавтам приходится спать пристёгнутыми, чтобы не парить во время сна в невесомости. Кроме этого, на МКС очень шумно из-за большого количества оборудования, всевозможных насосов, вентиляторов и фильтров. Но несмотря на все нюансы, в невесомости сон более спокойный, чем на Земле. А в некоторых случаях во время сна в невесомости космонавты даже избавляются от храпа.

Источники

• https://rosuchebnik.ru/material/interesnye-fakty-o-zhizni-kosmonavtov-na-mks/https://historicaldis.ru/blog/43276035654/ZHizn-kosmonavtov-na-orbite?nr=1&utm_referrer=mirtesen.ruhttps://ria.ru/20081120/155541072.htmlhttp://galspace.spb.ru/orbita/13.htm

Что такое энергия

В последнее время я всё чаще стал проводить обучение ОВД . На этой школе, кроме непосредственной передачи техники остановки внутреннего диалога, я выдаю курс лекций, помогающие ученикам разобраться в том, как быстрей войти в состояние медитации и внутренней тишины, а также как работает наше тело, как оптимизировать его работу в плане здоровья. Ранее я никогда не публиковал эту информацию по разным причинам. И самая главная из них заключается в том, что школа – это такой формат, в котором я даю ученику объяснение чего-либо в ситуации, когда человек находится в несколько изменённом состоянии сознания, которое позволяет ему воспринимать информацию не умом, а внутренним Я . Данный способ передачи информации позволяет в сотни раз сократить количество слов на пояснение даже очень сложных вещей. Подобный сдвиг в создании достигается посредством медитаций, которые я провожу в процессе обучения. Параллельно медитативным практикам, я делюсь с учеником своей внутренней энергией, которая также позволяет усваивать информацию на более глубинном уровне. Об этом ранее я писал в статье « Энергетический толчок ». Словом, на школах объяснять некоторые вещи в разы проще, т.к. если что-то невозможно пояснить словами, это всегда можно показать и дать ощутить во время проводимой мной медитации.

Невесомость — что это простыми словами

Для того чтобы понять, что такое невесомость, нужно сначала познакомиться с понятием веса.

Вес — это сила, с которой тело действует на опору или подвес. Очень часто понятие вес путают с массой. Вес обозначается P — давление, оказываемое телом на подвес или опору. F — сила упругости, оказываемая подвесом на предмет. Они равны по модулю, но противоположны по направлению.

Невесомость возникает в том случае, если тело не давит на опору или подвес. Еще Готфрид Лейбниц отметил изменение веса шарика в свободном падении в жидкости. В 1892 — 1893 г.г. профессором МГУ Любимовым Н. А. было поставлено несколько опытов, доказывающих возникновение невесомости в состоянии свободного падения. В своих экспериментах Любимов использовал маятник. Маятник, выведенный из положения равновесия при свободном падении, не качался.

Кипящий пузырь

Ученые примерно понимали, что будет происходить на орбите с пламенем еще до того, как космонавты провели реальные эксперименты в невесомости. А вот насчет поведения жидкостей у них такой уверенности не было — это вообще один из самых сложных разделов физики с уравнениями, которые зачастую не влезают на журнальную страницу. Выяснить, что произойдет на орбите с содержимым закипающего чайника, решили исследователи из Мичиганского университета. Они придумали множество экспериментов, которые экипажи пяти миссий космических шаттлов выполняли с 1992 по 1996 год. Вместо воды астронавты использовали хладагент на основе фреона, который кипит при низких температурах, — наука наукой, а лечить ожоги на орбите куда сложнее, чем на Земле.

Какова микрогравитация на вкус?

Когда вы впервые окажетесь в состоянии невесомости, вы почувствуете следующее:

— тошнота;

— дезориентация;

— головная боль;

— потеря аппетита;

— запор;

— еще кое-что…

Чем дольше вы будете оставаться в условиях микрогравитации, тем слабее будут ваши мышцы и кости. Эти ощущения будут вызваны различными изменениями в системах вашего организма. Давайте подробно рассмотрим, как тело реагирует на невесомость.

Космическая болезнь

Тошнота и дезориентация, которая на вкус как сосущее чувство в желудке, когда автомобиль «летит» вниз по трассе или вас подхватывает на карусели. Только на борту корабля это чувство будет длиться несколько дней. Это чувство космической болезни, слабость моторики, когда ваш мозг получает противоречивую информацию от вестибулярных органов, расположенных в вашем внутреннем ухе. Ваши глаза видят, куда двигаться вверх и вниз в корабле, но ваша вестибулярная система полагается на силу тяжести, определяя направления, что не работает в невесомости. Поэтому ваши глаза могут говорить мозгу, что вы движетесь сверху вниз, но мозг этого не поймет. Это вызывает дезориентацию и тошноту, что может привести к потере аппетита и рвоте. К счастью, спустя несколько дней мозг адаптируется и начнет реагировать исключительно на визуальные сигналы. Таблетки тоже помогут.

Одутловатое лицо и куриные лапки

В условиях микрогравитации ваше лицо будет одутловатым, а пазухи — перегруженными, что вызовет головную боль и нарушение моторики. На Земле это можно почувствовать, если стоять вверх ногами — кровь приливает к голове.

На Земле гравитация притягивает вашу кровь, в результате чего значительные ее объемы скапливаются в венах ног. Как только вы окажетесь в условиях микрогравитации, кровь сдвинется из ваших ног в грудь и голову. Лицо опухнет, а ноги, наоборот, уменьшатся в размерах.

Когда кровь переходит в грудь, сердце увеличивается в размерах и качает больше крови с каждым ударом. Почки отвечают на этот увеличенный кровоток производством большего количества мочи, будто вы выпили большой стакан воды. Кроме того, увеличение кровотока снижает уровень секреции гипофизом антидиуретического гормона (АДГ), что уменьшает жажду. Вы не будете хотеть пить столько же воды, сколько на Земле. В совокупности эти два фактора помогут вашей груди и голове избавиться от лишней жидкости за несколько дней, а поток жидкости вашего тела нормализуется (для космических условий). По возвращении на Землю, вы будете больше пить и чувствовать усталость, но это пройдет.

Космическая анемия

По мере того, как ваши почки выводят лишнюю жидкость, они также уменьшают секрецию эритропоэтина — гормона, стимулирующего производство красных кровяных тел клетками костного мозга. Снижение производства красных кровяных клеток сопровождается уменьшением объема плазмы, поэтому гематокрит (процент объема крови, занимаемого красными кровяными телами) такой же, как на Земле. По возвращении на Землю, ваш уровень эритропоэтина будет расти, так же как и количество красных кровяных тел.

Слабые мышцы

Когда вы находитесь в условиях микрогравитации, ваше тело принимает позу «зародыша»: вы немного сгибаетесь, ваши руки и ноги также принимают полусогнутое состояние. В таком положении вы не используете многие мышцы, особенно те, которые помогают вам поддерживать осанку (антигравитационные мышцы). По мере пребывания на борту МКС, ваши мышцы меняются. Их масса уменьшается, что приводит к «куриным лапкам». Ваше тело больше не нуждается в мышцах, которые медленно сокращаются, вроде тех, что используются в положении стоя. Нужны быстро сокращающиеся волокна, чтобы быстрее передвигаться по станции. Чем больше вы остаетесь на МКС, тем меньше у вас будет мышечной массы. Потеря мышечной массы ослабляет вас, и это, между прочим, является серьезной проблемой для длительных полетов, особенно после возвращения на Землю.

Остеопсатироз

На Земле ваши кости поддерживают вес вашего тела. Размер и масса костей тщательно сбалансированы. В условиях микрогравитации вашим костям больше не нужно поддерживать ваше тело, поэтому все ваши кости, особенно несущие, в районе бедер, ляжек и нижней части спины, используются меньше, чем на Земле. Размер и масса костей в невесомости уменьшаются примерно на 1% в месяц. В результате по возвращении на Землю они просто могут разрушиться. Неизвестно, каков процент восстанавливаемых костей после возвращения на Землю, но он точно не равен 100. Именно эта проблема вносит ограничения на время пребывания в космосе.

В дополнение к слабым костям, концентрация кальция в крови приводит к болезни почек, которым нужно этот избыточный кальций выводить. Могут образоваться камни в почках.

«Немножко непривычно»

Юрий Гагарин, достигший околоземной орбиты на корабле «Восток», провёл в невесомости 55 минут. В своём отчёте первый космонавт планеты описывал «чувство невесомости» как «немножко непривычное». Гагарину показалось, что он висит на ремнях в горизонтальном положении, из-за того, что подвесная система плотно прилегала к грудной клетке.

«Немножко необычно, но потом привыкаешь, приспосабливаешься, никаких плохих ощущений не было, во всяком случае», – писал первопроходец космоса.
Беседуя с врачом, Гагарин сравнил невесомость с ощущением полёта, какой бывает во сне. Но в целом, по словам космонавта, он чувствовал себя «превосходно».

Экипировка

Когда речь заходит об экипировке космонавтов, большинство представляют себе скафандр. И действительно, на заре пилотируемой космонавтики первопроходцы Вселенной были одеты в скафандры от старта до посадки. Но с началом длительных полетов скафандры стали использоваться только во время динамических операций — выведения на орбиту, стыковки, расстыковки, посадки. Все остальное время участники космических экспедиций носят привычную для них одежду.

Белье шьется по стандартным меркам, а комбинезоны — индивидуально. Опытные космонавты заказывают комбинезон со штрипками — в условиях невесомости одежда задирается. По той же причине космонавты на МКС носят довольно длинные футболки и рубашки. Не годятся для космонавтов и куртки-брюки: спина оголяется, и поясницу продувает. Ткани используют преимущественно натуральные, чаще всего стопроцентный хлопок.

Рабочие комбинезоны космонавтов снабжены множеством карманов, каждый из которых имеет свое, выверенное с точностью до миллиметра место и свою историю:

• нагрудные косые встречные карманы появились, когда психологи заметили, что у космонавтов в длительных полетах вырабатывается устойчивое движение прятать мелкие вещи за пазуху или даже за щеку, чтобы не разлетались;
• широкие накладные карманы на нижней части голени подсказал Владимир Джанибеков. Оказывается, в невесомости для человека самое удобное положение тела — поза эмбриона. А те карманы, которыми люди привыкают пользоваться на Земле, — в невесомости совершенно бесполезны.

В качестве фурнитуры для одежды используются кнопки, молнии и липучки. А вот пуговицы неприемлемы — они могут оторваться в невесомости и летать по кораблю, создавая проблемы.

Готовые изделия проверяет специальная служба обеспечения качества (одежду с неровным швом, например, отправляют на переделку). Затем швеи тщательно отрезают все ниточки, пылесосят одежду, чтобы лишняя пыль не забивалась в фильтры на станции, и заваривают изделие в герметичную упаковку.

После этого с помощью рентгена проверяется, не осталось ли в упаковке постороннего предмета (однажды там обнаружили забытую булавку). Затем содержимое пакета стерилизуют.

Что касается обуви, то на борту космонавты ее практически не носят, надевая кроссовки в основном лишь для занятий спортом. Делаются они обязательно из натуральной кожи. Очень важна жесткая подошва и крепкий супинатор, ведь в космосе стопе нужна поддержка. На весь полет, даже длительный, хватает одной пары обуви.

Космонавты носят в основном толстые, махровые носки. Учитывая многочисленные пожелания космонавтов, космические кутюрье сделали в области подъема стопы специальный двойной вкладыш. В условиях невесомости, когда в процессе работы не на что опереться, космонавты цепляются подъемом стопы за различные выступы, из-за чего верх стопы быстро травмируется. Вкладыши обеспечивают защиту ног во время работы.

Плюс к зрению, минус к памяти

Даже когда человек адаптировался к невесомости физически, он не застрахован от трудностей. Это подробно описано в дневнике космонавта Валентина Лебедева, который пробыл в космосе 211 суток. Ему требовалось прилагать психологические усилия, чтобы убедить себя, что «пол» – там, где ноги, а где голова – там «потолок». В одном и том же пространстве для человека сосуществовало несколько комбинаций интерьера в зависимости от положения тела. По описанию Лебедева, «как бы в одной обставленной комнате можно видеть несколько разных комнат». Вначале это было для него неприятно. Космонавту также потребовалось освоить особую технику перемещения.

«По станции не ходим, а летаем, причём соизмеряем силу толчка с расстоянием, которое надо пролететь», – писал Лебедев. Он сравнивал себя с «космической амфибией» в «аквариуме» орбитальной станции.

Есть и другие наблюдения о необычных ощущениях человека на орбите. Астронавт Эдвард Хиггинс Уайт свидетельствовал, например, об усилении остроты зрения. Учёные считают, что причина этому – изменение параметров дрожания сетчатки.

Поэтому утверждения о том, что из космоса можно видеть Великую китайскую стену – не совсем выдумка. Конечно, на обычных фотоснимках с МКС такой объект неразличим. Но человек с изменённым невесомостью зрением иногда опознаёт даже более мелкие объекты. Астронавт Гордон Купер рассказывал, что, находясь на борту одноместной капсулы «Меркурий», видел грузовик, ехавший вдоль американо-мексиканской границы.

Что это означает для нас

Мы не замечаем движения нашей планеты, но, если бы Земля внезапно остановилась, это имело бы плачевные последствия. Наша орбита установилась под влиянием солнечного притяжения и собственного движения планеты. Увеличение в несколько раз первого параметра и/или уменьшение второго приведет к тому, что Земля упадет на Солнце. Обратная ситуация, где солнечная гравитация исчезнет или существенно уменьшится, а планета начнет двигаться сильнее — опасна тем, что мы по касательной улетим в открытое космическое пространство.

А беспокойство о скором столкновении галактик являются преждевременными. Скорость движения Млечного Пути является относительно небольшой. На расстояние равное собственному диаметру он смещается не менее, чем за 200-300 млн лет.

Определение состояния невесомости, физические особенности

Простыми словами, состояние невесомости — отсутствие давления на предмет и его части, т.е. гравитационные силы в этом случае уравновешиваются.

Физическая формула веса (P) при ускоренном движении опоры имеет следующий вид:

P=m(g-a),m — масса тела,g — ускорение свободного падения,a — ускорение опоры.При равенстве g и a, P=0, достигается невесомость.

Динамическая невесомость возникает и на Земле. Невесомы пловцы-ныряльщики, летящие в воду с вышки. Лыжники во время прыжка с трамплина невесомы в течение нескольких секунд. Невесомы падающие камнем вниз парашютисты, пока они не раскрыли парашюты. При тренировках космонавтов на тридцать – сорок секунд создают невесомость в самолете.

Современное представление о гравитации

Научные исследования в области гравитации продолжаются. Теория относительности Эйнштейна объясняет некоторые аномалии в ньютоновской гравитации; однако открытия в атомной, ядерной физике и физике элементарных частиц показали, что ее нельзя отнести к взаимодействиям в квантовой физике. Проще говоря, эйнштейновская теория не работает в микромире. В связи с этим получило развитие направление «квантовой гравитации» или квантового описания гравитационного взаимодействия.

Однако теория квантовой гравитации пока не построена. Основная трудность заключается в том, что две физические теории, которые она пытается связать воедино, — квантовая механика и общая теория относительности — опираются на разные наборы принципов. Первая описывает временну́ю эволюцию физических систем (например, атомов или элементарных частиц) на фоне внешнего пространства-времени. Во второй внешнего пространства-времени вообще нет — оно само является динамической переменной в теории.

В квантовой гравитации развиваются два основных направления — это теория струн и петлевая квантовая гравитация. В первой теории вместо частиц и фонового пространства-времени выступают струны и их многомерные аналоги — браны.

Во второй делается попытка сформулировать квантовую теорию поля без привязки к пространственно-временному фону; пространство и время по этой теории состоят из дискретных частей. Это маленькие квантовые ячейки пространства, которые определенным способом соединены друг с другом, так что на малых масштабах времени и длины они создают дискретную структуру пространства, а в больших масштабах плавно переходят в непрерывное гладкое пространство-время. Предполагается, что именно петлевая квантовая гравитация может описать сам процесс взрыва, который предшествовал образованию Вселенной.

Сотрудники Университета штата Пенсильвания с 1980-х годов разрабатывают парадигму, основанную на представлении о петлевой квантовой гравитации. Она описывает все современные крупные структуры во Вселенной как квантовые флуктуации пространства-времени, имевшие место при рождении мира.

Существующая теория Большого взрыва, как уже говорилось, не объясняет, что было до зарождения Вселенной. Ученые из Пенсильвании придерживаются альтернативной гипотезы Большого отскока, согласно которой текущая расширяющаяся Вселенная возникла из распада предыдущей вселенной. Для описания этого состояния они объединили квантовую механику и теорию относительности. Авторы работы утверждают, что смогли описать космическое излучение, которое возникло непосредственно после зарождения Вселенной. Они заявили, что в эйнштейновскую ткань пространства-времени вплетены квантовые нити. Именно это в будущем может позволить объяснить, почему галактики и материя распространены во Вселенной неравномерно.

В 1990-х годах астрономы обнаружили, что расширение Вселенной ускоряется. Это противоречит предсказаниям общей теории относительности, согласно которой гравитация должна замедлять расширение. Чтобы объяснить это явление, космологи начали ссылаться на «темную энергию», силу, которая составляет почти три четверти материи и энергии во Вселенной и поэтому раздвигает ее. Но происхождение темной энергии по сей день остается загадкой. Некоторые исследователи пытаются объяснить ускорение расширения Вселенной без темной энергии, предполагая, что если общая теория относительности неверна, а гравитация ослабевает в космических масштабах. Но до сих пор никто не придумал способ проверить данную теорию.

Существует и такое понятие как антигравитация — предполагаемое противодействие, которое гасит или даже превышает гравитационное притяжение путем отталкивания.

Нынешний подход к антигравитации заключается в том, чтобы освободить объект от действия силы тяжести, чтобы он какое-то время не был подвержен гравитации. Например, полет человека в аэродинамической трубе обеспечивается за счет того, что силе тяжести противодействует поток воздуха.

Полет в аэротрубе

(Фото: FlyStation)

Пока вопрос существования антигравитации как самостоятельного явления остается открытым, так как само явление гравитации только изучается.

Полёты по орбите

Искусственные спутники Земли выводятся на орбиту с помощью ракет, обладающих скоростью, способной преодолеть притяжение. Космическому кораблю придаётся определённое направление, по которому он и будет работать продолжительное время. В пилотируемых аппаратах живут и проводят свои исследования космонавты. Вся жизнь в космосе у них проходит в невесомости. Здесь не действует сила притяжения из-за удалённости от Земли.

Чтобы пилотируемая станция постоянно удерживалась на одной и той же орбите, она должна лететь с определённой скоростью. Пуля, выпущенная на Земле, рано или поздно упадёт. В космосе тоже происходят падения спутников на поверхность планеты, однако дальность полёта и временной интервал там гораздо больше. Полёт в вакууме, не встречая сопротивления, можно осуществлять с постоянной скоростью. Предмет будет лететь над земным шаром, как бы огибая его и снижаясь по спирали.

Исключить падение можно благодаря вращению планеты и её собственному движению в пространстве. Получается, что спутник всё время как бы догоняет Землю. Кроме того, скорость орбитального объекта должна быть равной или больше скорости Земли. Именно это обстоятельство является тем, что удерживает космическую станцию с людьми, не давая им возможности упасть. В случае удаления космического аппарата с космонавтами от планеты сила притяжения совсем перестанет действовать.

Режим дня космонавтов

Чтобы быт не так сильно «доставал» космонавтов, их рабочий день расписан буквально по минутам.

Ну а после окончания рабочего дня служебный модуль легко превращается в тренажерный зал (стоит лишь достать из пола беговую дорожку или велосипед) или кают-компанию, где за космическим столом члены экипажа собираются для совместных обедов и ужинов. На столе – множество резиночек для закрепления продуктов.

Однако на борту МКС возможны и свои праздники, в том числе и свадьбы

Со своей будущей женой Екатериной российский космонавт Юрий Маланченко познакомился в Хьюстоне, где готовился к очередному полёту в космос. Молодые люди решили сыграть свадьбу после возвращения жениха из космической экспедиции. Однако, уже находясь в космосе, Юрий узнал, что его полёт продлили ещё на три месяца. И недолго думая, пара решила пожениться заочно: он в космосе, она на Земле. Клятву верности они произнесли по видеосвязи.

А российскому космонавту Михаилу Тюрину однажды пришлось сыграть в гольф на МКС, находясь возле станции в открытом космосе. Оригинальная рекламная акция была придумана «Роскосмосом» и канадской компанией-производителем спортивного инвентаря. Шар для космического гольфа был сделан из специального материала и оборудован датчиками местоположения. После удара клюшкой шар целых три дня провёл в космосе на земной орбите!