Mehr als 6000 Lichtjahre von der Erdoberfläche entfernt sprengt ein schnell rotierender Neutronenstern namens Black Widow Pulsar mit Strahlung seinen braunen Begleitzwergstern, während die beiden sich alle 9 Stunden gegenseitig umkreisen. Von unserem Planeten aus könnte man denken, dass man nur ein Beobachter dieses gewaltigen Balletts ist. Aber in Wirklichkeit ziehen uns beide Sterne an. Und wir ziehen an ihnen, verbunden über Trillionen von Kilometern durch die Erdanziehungskraft.
More than six thousand light years from the surface of the earth, a rapidly spinning neutron star called the Black Widow pulsar blasts its companion brown dwarf star with radiation as the two orbit each other every 9 hours. Standing on our own planet, you might think you’re just an observer of this violent ballet. But in fact, both stars are pulling you towards them. And you’re pulling back, connected across trillions of kilometers by gravity.
Die Erdanziehungskraft ist die anziehende Kraft zwischen zwei Objekten mit Masse -- jeden zwei Objekten mit Masse. Das bedeutet, dass jedes Objekt im Universum jedes andere Objekt anzieht: jeder Stern, jedes schwarze Loch, jedes menschliche Wesen, Smartphone und Atom ziehen sich ständig gegenseitig an. Wieso fühlen wir also nicht, dass wir in Milliarden von Richtungen gezogen werden? Aus zwei Gründen: Masse und Abstand.
Gravity is the attractive force between two objects with mass— any two objects with mass. Which means that every object in the universe attracts every other object: every star, black hole, human being, smartphone, and atom are all constantly pulling on each other. So why don’t we feel pulled in billions of different directions? Two reasons: mass and distance.
Die ursprüngliche Gleichung der Anziehungskraft zwischen zwei Objekten wurde 1687 von Isaac Newton aufgestellt. Das Verständnis von Wissenschaftlern hat sich seitdem entwickelt, aber Newtons Gesetz der Universalgravitation ist immernoch eine gute Annäherung in den meisten Situationen. Sie geht wie folgt: die Anziehungskraft zwischen zwei Objekten ist gleich die Masse eines Objekts hoch die Masse des anderen, multipliziert mit einer sehr kleinen Zahl, der Gravitationskonstanten, und geteilt durch den Abstand zwischen ihnen hoch 2. Würde man die Masse von einem verdoppeln, würde sich die Kraft zwischen ihnen auch verdoppeln. Würde sich der Abstand verdoppeln, wäre die Kraft um 1/4 stärker.
The original equation describing the gravitational force between two objects was written by Isaac Newton in 1687. Scientists’ understanding of gravity has evolved since then, but Newton’s Law of Universal Gravitation is still a good approximation in most situations. It goes like this: the gravitational force between two objects is equal to the mass of one times the mass of the other, multiplied by a very small number called the gravitational constant, and divided by the distance between them, squared. If you doubled the mass of one of the objects, the force between them would double, too. If the distance between them doubled, the force would be one-fourth as strong.
Die Anziehungskraft zwischen uns und der Erde zieht uns zu ihrem Kern. Das ist eine Kraft, die man als Gewicht kennt. Sagen wir mal, diese Kraft beträgt etwa 800 Newton, wenn man auf Meeresebene steht. Würde man zum Toten Meer reisen, würde die Kraft um einen winzigen Teil eines Prozents steigen. Würde man auf die Spitze des Mount Everest klettern, würde die Kraft sinken - aber auch wieder um einen winzigen Teil.
The gravitational force between you and the Earth pulls you towards its center, a force you experience as your weight. Let’s say this force is about 800 Newtons when you’re standing at sea level. If you traveled to the Dead Sea, the force would increase by a tiny fraction of a percent. And if you climbed to the top of Mount Everest, the force would decrease— but again, by a minuscule amount.
Je höher, umso größer ist die Auswirkung auf die Anziehungskraft, entfliehen kann man ihr aber nicht. Die Schwerkraft wird durch Schwankungen in der Krümmung der Raumzeit erzeugt -- den drei Dimensionen von Raum und Zeit -- die sich um jedes Objekt mit Masse biegen. Die Erdanziehungskraft erreicht die internationale Raumstation, 400 km über der Erde, mit fast ihrer ursprünglichen Stärke. Würde die Raumstation auf der Spitze einer riesigen Säule stehen, würde man dort immernoch 90 % der Anziehungskraft spüren, die auf der Erde herrscht. Astronauten erleben die Schwerelosigkeit nur, da die Raumstation ständig zur Erde hin fällt. Glücklicherweise umkreist sie den Planeten schnell genug und fällt nie auf die Erde.
Traveling higher would make a bigger dent in gravity’s influence, but you won’t escape it. Gravity is generated by variations in the curvature of spacetime— the three dimensions of space plus time— which bend around any object that has mass. Gravity from Earth reaches the International Space Station, 400 kilometers above the earth, with almost its original intensity. If the space station was stationary on top of a giant column, you’d still experience ninety percent of the gravitational force there that you do on the ground. Astronauts just experience weightlessness because the space station is constantly falling towards earth. Fortunately, it’s orbiting the planet fast enough that it never hits the ground.
Wenn man die Oberfläche des Monds erreicht, etwa 400.000 km entfernt, beträgt die Erdanziehungskraft weniger als 0,03 % als was man auf der Erde spürt. Die einzige spürbare Anziehungskraft wäre die des Mondes, welche etwa 1/6 so stark wie die der Erde ist. Würde man weiter reisen, würde die Erdanziehungskraft kontinuierlich sinken, aber niemals Null sein.
By the time you made it to the surface of the moon, around 400,000 kilometers away, Earth’s gravitational pull would be less than 0.03 percent of what you feel on earth. The only gravity you’d be aware of would be the moon’s, which is about one sixth as strong as the earth’s. Travel farther still and Earth’s gravitational pull on you will continue to decrease, but never drop to zero.
Sogar sicher auf der Erde verankert ist man Gegenstand der schwachen Anziehung von Himmelskörpern und nahen Erdkörpern. Die Sonne übt eine Kraft von etwa einem halben Newton auf uns aus. Wenn man ein paar Meter von einem Smartphone entfernt ist, erlebt man eine gegenseitige Kraft von ein paar Piconewton. Das ist in etwa so viel wie die Anziehungskraft zwischen uns und der Andromeda Galaxie, die 2,5 Mio Lichtjahre entfernt ist, aber etwa eine Billion mal größer ist als die Sonne.
Even safely tethered to the Earth, we’re subject to the faint tug of distant celestial bodies and nearby earthly ones. The Sun exerts a force of about half a Newton on you. If you’re a few meters away from a smartphone, you'll experience a mutual force of a few piconewtons. That’s about the same as the gravitational pull between you and the Andromeda Galaxy, which is 2.5 million light years away but about a trillion times as massive as the sun.
Beim Thema der Flucht vor der Erdanziehung gibt es ein Schlupfloch. Wenn alle Masse um uns herum uns ständig anzieht, wie würde sich die Erdanziehung verändern würde man tief unter der Oberfläche graben, mit der Annahme, dass man dabei nicht gekocht oder zerdrückt wird? Würde man die Mitte einer kreisrunden Erde aushöhlen -- was sie nicht ist, aber nehmen wir es an -- würde man eine gleichmäßige Anziehung von allen Seiten erleben. Man würde schweben, schwerelos sein, nur auf die winzige Anziehung von anderen Himmelskörpern treffen. Also könnte man der Erdanziehungskraft in solch einem Gedankenversuch entkommen-- aber nur, wenn man genau darauf zusteuert.
But when it comes to escaping gravity, there’s a loophole. If all the mass around us is pulling on us all the time, how would Earth’s gravity change if you tunneled deep below the surface, assuming you could do so without being cooked or crushed? If you hollowed out the center of a perfectly spherical Earth— which it isn’t, but let’s just say it were— you’d experience an identical pull from all sides. And you’d be suspended, weightless, only encountering the tiny pulls from other celestial bodies. So you could escape the Earth’s gravity in such a thought experiment— but only by heading straight into it.