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.
На расстоянии более шести тысяч световых лет от поверхности Земли стремительно вращающаяся нейтронная звезда под названием Пульсар Чёрная Вдова облучает радиацией своего компаньона, коричневого карлика, обращаясь вместе с ним вокруг общей оси за примерно 9 часов. Если находиться на нашей планете, можно подумать, что вы лишь свидетель некого захватывающего танца. Однако на самом деле обе звезды притягивают вас к себе. А на вас действует противоположная сила, и даже на расстоянии триллионов километров от звёзд вы связаны с ними гравитацией.
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.
Гравитация является силой, притягивающей два тела, обладающие массой, — это могут быть любые тела. Это означает, что любое тело во Вселенной притягивает другое тело, то есть любая звезда, чёрная дыра, человек, смартфон и атом постоянно притягивают друг друга. Тогда почему же мы не ощущаем притяжения в миллиарды сторон? Для этого существуют две причины: масса и расстояние.
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.
Первоначальное уравнение, описывающее гравитационную силу между двумя телами, сформулировал Исаак Ньютон в 1687 году. С тех пор представление учёных о гравитации изменилось, но с помощью Закона всемирного тяготения Ньютона до сих пор в упрощённом виде можно описать большинство процессов. То есть: гравитационная сила между двумя телами равняется произведению массы одного тела на массу другого, умноженному на число с малым значением, которое называется гравитационная постоянная, и делённому на квадрат расстояния между ними. Если массу одного из тел удвоить, то сила притяжения между ними также удвоится. Если удвоить расстояние, то данная сила составит одну четверть от первоначальной.
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.
Благодаря гравитационной силе, что существует между вами и Землёй, вы притягиваетесь к её центру, и это проявляется в том, что у вас есть вес. Предположим, что эта сила равняется примерно 800 ньютонам, а вы стоите на высоте уровня моря. Если вы переместитесь к Мёртвому морю, сила притяжения вырастет всего на доли процента. А если забраться на вершину Эвереста, данная сила уменьшится,
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.
но опять весьма незначительно. Если взлететь намного выше, то действие гравитации сильно уменьшится, но полностью избежать её не получится. Гравитация формируется изменением кривизны пространства-времени: трёх измерений пространства плюс времени, которые искривляются под действием любого объекта, имеющего массу. Земная гравитация достигает Международной космической станции на расстоянии 400 километров от поверхности Земли, практически не теряя своей силы. Если поместить космическую станцию на вершину гигантской колонны, то, находясь в ней, вы испытаете 90 процентов силы гравитации, как если бы вы находились на Земле. Космонавты испытывают невесомость, поскольку космическая станция находится в состоянии падения к поверхности Земли.
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.
Однако скорость вращения её вокруг планеты столь велика, что она не упадёт на Землю. Когда вы достигнете поверхности Луны, — а это примерно 400 000 километров, — притяжение Земли составит менее 0,03 процента от того, что вы испытали бы на её поверхности. Единственная сила, действие которой вы испытаете, будет лунная гравитация, которая составляет только шестую часть от земной. По мере вашего продвижения в глубины космоса действие притяжения Земли на вас продолжит ослабевать,
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.
но никогда не упадёт до нуля. Даже твёрдо стоя на Земле, мы испытываем на себе слабое притяжение как небесных, так и близлежащих земных тел. Солнце воздействует на вас с силой, равной примерно пол-ньютона. Если вы находитесь в нескольких метрах от смарфтона, то испытываете силу взаимного притяжения в несколько пиконьютонов, что примерно равняется силе притяжения, возникающей между вами и Галактикой Андромеды на расстоянии 2,5 миллиона световых лет,
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.
но вес которой примерно в триллион раз больше Солнца. Но для преодоления гравитации существует одна «лазейка». Если вокруг нас все тела, имеющие массу, оказывают на нас влияние, то как изменится гравитация Земли, если вы опуститесь вглубь её, — допустим, что вы всё же не сгорите и не расплющитесь. Если пробурить ход в самый центр идеальной по форме сферы Земли, — чем она, конечно же не является, но предположим, что это идеальная сфера, — то силы притяжения будут одинаково воздействовать на вас со всех сторон. И вы испытаете состояние невесомости, лишь изредка ощущая мельчайшие воздействия других небесных тел. Поэтому избежать действия сил гравитации можно лишь умозрительно и только отправившись в самый центр Земли.