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.
Yeryüzüne, altı bin ışık yılından fazla bir uzaklıkta "Black Widow Pulsar" isimli hızla dönen bir nötron yıldızı, her 9 saatte birbirlerinin etrafında dönerken yörüngesindeki kahverengi cüce yıldızı radyasyonla bombalıyor. Dünya'dan bu olayı gözlerken, bu vahşi dansın sadece bir izleyicisi olduğunuzu düşünebilirsiniz. Ama aslında iki yıldız da sizi kendilerine çekiyor. Siz de onları çekiyorsunuz, kilometrelerce uzaktan etkili yer çekimi sayesinde.
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.
Yer çekimi kütlesi olan iki nesne arasındaki çekim kuvvetidir— kütlesi olan herhangi iki nesne. Bu da demektir ki evrendeki her nesne diğer bütün nesneleri kendine çeker. Her yıldız, kara delik, her insan, akıllı telefon ve atom sürekli çekim içindelerdir. Öyleyse neden dört bir yandan çekildiğimizi hissetmiyoruz? iki nedenden ötürü: Kütle ve mesafe.
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.
İki nesne arasındaki yer çekimi kuvvetini açıklayan ilk denklemi 1687'de Isaac Newton yazmıştır. Bilim insanlarının yer çekimini anlayışı günümüze kadar değişti ama Newton'un evrensel kütle çekim yasası çoğu durumda iyi bir yaklaşım. Denklem şöyle: İki nesne arasındaki yer çekimi nesnenin kütlesi çarpı ikinci nesnenin kütlesi, yer çekim değişmezi olarak adlandırılan çok küçük bir sayının çarpımının iki nesne arasındaki mesafenin karesine bölünmesine eşittir. Eğer nesnelerden birinin kütlesini iki katına çıkarırsanız, aralarındaki çekim de iki katına çıkar Eğer aralarındaki mesafe iki katına çıkarsa aralarındaki çekim dörtte birine düşer.
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.
Sizin ve dünyanın arasındaki yer çekimi sizi dünyanın merkezine doğru çeker, bu çekimi ağırlık olarak tecrübe ederiz. Bu çekimin deniz seviyesinde durduğunuzda 800 Newton olduğunu varsayalım. Eğer Ölü Deniz'de dursaydınız, çekim kuvveti çok az miktarda artardı. Ya da Everest Dağı'nın zirvesinde olsaydınız, yine çok az bir miktarda çekimin kuvveti azalırdı.
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.
Daha da yükseğe tırmanmak yer çekiminin daha çok azalmasına yol açardı, ama kaçmaya yetecek kadar değil. Yer çekimi uzay-zamanda oluşan bükülmeler arası fark sonucu oluşur— uzayın üç boyutu ve zaman— kütlesi olan her nesnenin etrafında bükülür. Dünya'nın yer çekimi 400 kilometre yükseklikte olan Uluslararası Uzay İstasyonu'na neredeyse Dünya'daki oranda etki eder. Eğer uzay istasyonu devasa bir kolonun üzerinde sabit dursaydı, yine de yeryüzündeki çekim kuvvetinin yüzde doksanını hissederdi. Astronotların ağırlıksız hissetmesinin sebebi uzay istasyonun sürekli Dünya'ya düşmesinden kaynaklanır. Neyse ki istasyonun yörüngedeki hızı Dünya'ya düşmemesini sağlıyor.
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.
400.000 kilometre uzakta olan Ay'ın yüzeyine vardığınızda, Dünya'nın üzerinizdeki yer çekimi Dünya'da hissettiğinizin yüzde 0,03'üne iner. Hissettiğiniz tek yer çekimi Dünya'nın çekiminin altıda biri gücündeki Ay'ın çekimi olur. Daha da uzaklaştıkça Dünya'nın üzerinizdeki çekimi azalmaya devam eder, ancak asla ortadan tamamen kaybolmaz.
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.
Güvenle Dünya'ya bağlıyken bile uzaktaki gök cisimlerinin ve dünyadakilerin zayıf çekimine uğruyoruz. Güneş size yarım Newton'luk bir çekim uyguluyor. Eğer akıllı telefonunuzdan birkaç metre uzaktaysanız, birkaç piconewton kuvvetinde karşılıklı bir çekim uygularsanız. Bu çekim, 2,5 milyon ışık yılı uzakta ama güneşten bir trilyon kat büyük olan Andromeda Galaksisi ile aranızdaki çekimle aynı kuvvettedir.
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.
Konu yer çekiminden kaçmaya geldiğinde bunun ilginç bir yolu var. Eğer etrafımızdaki her şey bizi aynı anda çekiyorsa, Dünya'nın merkezine kazdığınızda, bunu ezilmeden ya da pişmeden yapabildiğinizi varsayarsak, yer çekimi bundan nasıl etkilenirdi? Eğer kusursuz küre şeklinde olan dünyanın merkezine bir çukur kazsaydınız, Dünya'nın şekli öyle değil ama olduğunu varsayalım, tüm yönlerden eşit derecede bir çekim hissederdiniz ve sadece diğer gök cisimlerinin uyguladığı az çekim gücü ile asılı, ağırlıksız kalırdınız. Yani böyle bir düşünce deneyinde Dünya'nın yer çekiminden kaçmak mümkün— ama ancak ona doğru giderek.