太阳的引力为什么这么大,引力为什么这么微弱
引力是否能够产生波?为什么?
感谢@头条科学派的邀请。引力是可以产生波的,那就是爱因斯坦在百年前预测,LIGO在前年直接探测到的引力波。在广义相对论看来,引力并非一种真正意义上的力,而是空间被物体弯曲之后产生的几何效应。无论是大如星系,还是小如蚂蚁,任何具有质量的物体都能弯曲空间。如果越大的质量集中在越小的空间中,该物体就能使周围空间发生弯曲的程度越大,所产生的引力作用也会越强。
当能够产生引力作用的物体在空间中加速运动时,这会造成空间曲率不断发生变化,从而辐射出引力波。这意味着正在走路的人、正在飞行的飞机和正在绕着太阳公转的地球都会制造出引力波,但这种效应极其微弱,根本没有办法探测到。而在宇宙中,有些极端的过程,例如,两个互相绕转的中子星或者黑洞发生合并、超新星爆发,它们都会辐射出足够强大的引力波。
引力为什么在四大基本力中是最弱的?
虽然,在平时我们感受不到空气的存在,但如果完全抽真空的话,一个大气压的压力却是大得惊人的。最为著名的例子,是两百多年以前,德国的一位市长为了证明空气的存在,用两匹马拉两个一人高的半球。这个由两个半球组成的球体被抽真空后,不仅粘合在了一起,而且竟然两匹马都没有把它们拉开。这是因为我们的地球被许多气体分子包裹着,这些气体分子具有无规运动的热能。
如果是一个开口的袋子,里外气体分子的无规碰撞是完全对称的,则该袋子并无异常。然而,如果抽真空的话,空气的对称性遭到了破坏,袋子就逐渐地被压缩,挤皱在一起。因此,在一定的范围内,抽真空的程度决定了实际气压的大小。所谓空间,就是物体存在的物理背景。不同的粒子集合,构成了不同的空间,它们对物体的影响也是不一样的。
例如,当我们游泳时,水是运动的空间,其会产生阻力。此时,空气是可以忽略不计的。同理,当我们百米赛跑时,空气是运动的空间,风阻的影响很大,而观众的影响却是完全不存在的。那么,是否有一种物理背景对所有的物体都会产生影响呢?当然有,该物理背景因此被称为我们宇宙的本底物理背景。这一物理背景一定是由不可再分的最小粒子构成的。
因为,无限可分的粒子等于无;而仍可被分割的粒子构成的空间,并不是本底物理背景。例如,水分子或气体分子构成的水或空气。我们的宇宙仅只是自然界的一部分,是一个相对独立的封闭体系。因此,在宇宙中,一定存在着不可再分的最小粒子,该粒子是宇宙的基石。问题是如何寻找这一最小粒子呢?实际上,德国物理学家普朗克早在1900年就已经给出了答案。
我们知道,能量是关于粒子运动能力的度量,只有存在着不可再分的最小粒子,能量才是不连续的。为了避免连续的能量产生紫外灾变,普朗克在其新建的黑体辐射公式中,添加了一个量纲为粒子角动量的物理常数h。于是,该公式消除了无穷大,可以准确地描述不同频率的光对外辐射的分布情况。所以,普朗克常数h定义和定量的粒子,就是我们寻找的最小粒子。
为了突出该粒子不可再分的特性,我们就称之为量子。所以,量子是宇宙的基石,无数个量子的集合构成了宇宙的本底物理背景,形成了量子空间。1965年宇宙的微波背景辐射温度的被发现,不仅证明了量子空间的存在,而且还具体地给出了单个量子的平均能量。虽然,量子空间的温度只有绝对温度2.7k,由此换算出单个量子的能量是非常小的;但是,集腋成裘,量子空间的密度极大。
所以,类似于空气和水的压力,量子空间的压力是异常巨大的。于是,各种相互作用力都是由量子空间的对称性破缺所产生的。说白了,就是空间量子对物体的不对称碰撞。之所以存在着不同的作用力以及它们的大小有着天壤之别,是因为造成量子空间不对称的方式不同,因而引起量子空间不对称的程度也是不一样的。如果用空气类比的话,就是抽真空的方式不同,抽真空的程度决定了实际的空气压力。
比如,量子空间在空间量子的间距处,是空间连续与不连续的分界线。此处极易产生量子空间的不对称,这就是强相互作用产生的原因。因而,最小原子核的半径,就近似地等于空间量子之间的距离。比如,物质是由高能量子的运动所形成的封闭体系,因而会对外辐射热能。于是,每个物质都会以自己为中心,使量子空间形成热的梯度分布。
当两个物质相遇时,热的梯度分布中心转移到了两者的质心。类似于两个漩涡相遇,合成了一个更大的漩涡。于是,这两个物质会受到量子空间的挤压,向它们的质心靠拢。这就是万有引力。好,现在我们可以回答题主的问题了。万有引力之所以远小于强相互作用力,是因为物质的热辐射对量子空间造成的不对称影响微乎其微。因此,只有巨大的天体,才能够显现出万有引力的作用。
为什么不根据万有引力来设计制造雷达?
谁提的这个问题呀,你给我出来一下,太有才了,膜拜一下大神。作为头条科学领域的优质作者,我觉得这个问题非常有科普价值,所以跑出来认真回答您一下。事实上,存在万有引力雷达,只是并不普及罢了。我们一起来看看,这个引力雷达是怎么回事。LIGO就是万有引力雷达传统的雷达有声音雷达和无线电雷达,这些雷达的共同特征是能够捕捉信号源发出的信号,通过天线收集后,对信号的强度、波形的相位进行分析,就可以了解信号源的种类和运动情况,实现对飞行物,比如飞机、人造卫星的跟踪和定位。
从这个角度来说,引力波探测器实际上完成的是相同的工作,它通过多次往返的激光,将反光镜之间的引力波动导致的镜面位置的变化,转变成激光的相位变化,从而被探测器检测到,它同样能定位信号源的某些性质,比如位置、距离。从数学角度,与无线电雷达并无区别。万有引力雷达不止一台LIGO是第一台真正探测到引力波的探测器,但它并不是第一台引力波探测器,也不会是最后一台探测器。
1916年,爱因斯坦首次提出引力波的概念,通过探测引力波,可以对广义相对论进行实验验证。1960年代起,多个引力波探测器陆续被建造与启用,并在探测器灵敏度上有不断的进步。现今,这些探测器已具备探测银河系以内与以外的引力波源的功能,是引力波天文学的主要探测工具。我国的天琴计划,就是空间引力波探测计划。为什么没有“引力波雷达”这里说的雷达当然是狭义概念上的雷达了,就如现在的电磁波雷达探测飞机或者是火炮那种。
这是因为,引力实在是一种太微弱的信号了。你可能会想,这太反常识了,引力是如此强大,以至于,用尽全身力气也不过能跳几尺高,从超过2楼掉下来,人就有可能率残、甚至摔死。然而,如果你把你的体重,与产生这个体重背后的地球作为背景来看的话,就不会这么想了。你60公斤力的体重背后,是地球这样一个庞大的星球对你的吸引力。
这意味着,如果我们要探测一架飞机产生的引力,最少需要用整个地球这样大质量的物质作为相互作用的天线。另一个原因是小质量物体引力波的波长太长了,什么意思呢?就是说,对于我们常见的物体,甚至对于地球这么大的天体来说,都会轻松绕射,不会产生任何涟漪。没有涟漪(波动)如何探测呢?第三个原因是背景噪音太大。如果我们关注一下电磁波雷达你会发现,在空中飞行的物体很少,能强烈反射电磁波的物体就更少,这样就很容易把飞行物和背景给区分开来。
但是一架飞行中的飞机呢?它产生的引力波淹没在宇宙星辰产生的引力波动的背景中,虽然天体距离我们都太远,可是引力是一种能够叠加的力。结束语虽然引力波雷达无法与电磁波雷达一样用于跟踪地球上的飞行器,但是引力波雷达可以作为一种宇宙学研究的手段。目前电磁波雷达可以探测到宇宙大爆炸之后20亿年左右的宇宙,但是引力波雷达可以探测更早的宇宙,因为尘埃不能阻挡引力波。
离开地面几十公里引力为什么消失那么快?
离地球几十公里,引力不会消失得那么快,甚至不会有多大变化,即使几百公里都不行。题主所说的离地几十公里引力消失很快,可能是说人到了太空会失重,但这和引力消失没有关系,引力是一种长程力,永远不会消失,而且会延伸到无穷远的地方。比如我们地球的引力,理论上你即使逃到宇宙边缘,也没法摆脱地球对你的吸引,只是这时候引力已极其微弱,不会对你产生任何可以感知的影响而已。
而在地球周围的太空轨道中失重,引力并没有消失,只是因为你随着飞行器一起绕地球高速旋转,地球对你的引力变成了向心力,从而让你四肢百骸平时感受的压力彻底消失,完全放飞了自我。换句话说,在离地心6371公里的地球表面,和离地心6371 100公里的近地轨道上,你的实际重量并没有多大的变化——如果你在地球表面体重100公斤的话,到100公里的外太空仍有97公斤重,只是因为你围绕地球高速运行,你的重力被偷走作为向心力,所以就完全失重了。
假如你突然停止运动,试图停留在地球某一点的上空,向心加速度突然消失,重力加速度马上就会接管你的世界,要不了多久,只听“duang”的一声,你就会扑进大地妈妈的怀抱,支离破碎。实际你感受到的重量并不是你受到的引力,因为引力永远不会消失,而在某些情况下,你的重量是可以消失的,比如你从高处跳下自由落体的时候,这究竟是怎么一回事呢?原来你的重量实际是你身体感受到的地表支撑你身体的力量,如果没有地表的支撑,你就会向着地心做自由落体运动;你也可以换个方向,比如吊在单杠上,这时候你感受的重量就是向下拉你的力量了。
正是因为你感受的重量并不一定就是你受到的万有引力,所以它才有可能消失。但引力确实会随着距离的增加而减弱,并且衰减得非常快,这在牛顿老爷子的定律里早就说了,两个物体之间的万有引力与它们的质量成正比,与它们距离的平方成反比。与距离平方成反比,就意味着在两倍距离处,引力会减弱到1/4,3倍处1/9……100倍处就只剩万分之一了。
这和我们身处三维空间有关,如果是二维空间的生物,它们感受的引力就是成比例线性减弱了;而如果是四维空间的生物,它们感受的引力就是与距离的立方成反比了。一些科学家认为,三维空间的引力有可能泄露到四维空间中,那么引力的衰减就不会是严格的平方反比律,所以可借此检测究竟有没有四维空间的存在。不过目前还没有任何仪器检测到这种衰减,所以你也没必要忧心忡忡,担心自己的体重实际可能还要更重一些,只是泄露了一些到四维空间,所以才显得像现在一样轻盈。
引力究竟是怎么来的?为什么有些人认为有质量的物体一定有引力?
与正负电荷的电磁力基本特性不同,万有引力是由电子做绕核运动,形成内部超真空状态下的原子体对外形成真空强度差时,所产生的真空连通效应,是电磁力的间接反应方式。一一一一每个原子体就是一个微真空单元。在量子范畴下,真空是无孔不入无处不连通的,原子间相互都是一个个天然的真空连通器,正是这些特点,使小至原子,大到天体之间,形成一个个吸附效应,既引力。
卡文迪许的扭称实验只是简单揭示了引力的存在,并没有解释引力产生的根本原因。把卡文迪许实验中的大铁球换成同体积的空心球,1,把它抽成超真空再做实验,你就会发现,它和实心球体的引力基本相当,2,而如果把整个实验室抽成超真空状态,你就会更惊讶的发现,卡文迪许两引力实验基本失效,联系到太空引力减小,种种数据指明,质量只是引力不可或缺的一个物质前提,原子体间微真空连通吸附效应才是引力的来源,广义相对论时空弯曲之于引力是一毛钱的关系也没有。
有人说银河系的中心引力无比巨大,为何人到了太空脱离地球引力后却漂浮着,没被银心吸走?
每个星球或星系产生的引力都是在一定的范围内起作用,例如,人造地球卫星是在地球的引力范围内,如果逃离地球的引力,就会受到其它星球的引力,受哪个星球的作用,起决于卫星的运动速度(大小和方向)。在绕着另一个星球运行时,还会受到太阳系中其它星球引力作用,只是其它星球的引力作用比较弱,准确的说,卫星的运动是受多个力的合运动。
如果你看过太空授课的画面,就会发现,太空舱中也是有微重力的作用,并不是完全不受力。所以,运动的物体是受到合力的运动,完全不受力的物体根本不存在!在星系与星系之间,距离是很大的,每个星系都有一个中心,银河系的中心是一个巨大的黑洞。整个的一个星系我们把看成物质的一个原子,原子核的引力较大,电子仍然可以自由移动,但两个原子之间的引力相对就微弱了。
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