Gravitace

Zdvihněte pétanqovou kouli a vyhoďte ji přímo vzhůru. Chvíli bude stoupat, brzy však začne padat k zemi. Co z toho lze vyvodit?

Na kouli působí nějaká síla, která ji zpomaluje, resp. urychluje směrem dolů. Jinak by se, v souladu se zákonem setrvačnosti, pohybovala konstantní rychlostí.

Tento efekt nelze vysvětlit pouhým odporem prostředí. Zaprvé by relativně aerodynamická koule zpomalovala daleko déle, zadruhé by vzdušný odpor spolu se zákonem setrvačnosti kouli padat zabránil, nikoli přinutil. Musí se tedy dít ještě něco jiného. The Flat Earth Society nabízí tři vysvětlení: hydrostatický vztlak, zrychlování Země či elektromagnetismus.

Začněme s elektromagnetickou teorií. Opírá se o paramagnetismus. Paramagnetické materiály, například hliník, baryum a vápník, jsou (jakýmkoli) vnějším magnetickým polem přitahovány. Země by tedy teoreticky nemusela působit gravitací, nýbrž vlastním magnetickým polem.

Avšak některé látky, například voda, měď či bismut, jsou čistě diamagnetické. Chovají se tedy přesně opačně - (jakýmkoli) vnějším magnetickým polem jsou odpuzovány. Pokud by tedy gravitace neexistovala a paramagnetické jevy by byly dostatečně silné, Země by některé předměty magneticky přitahovala, ale jiné by naopak vystřelila pryč.

Přejděme tedy k teorii hydrostatické. Zdrojem hydrostatické (resp. aerostatické) vztlakové síly je rozdíl hydrostatického tlaku pod a nad tělesem; pod ním je větší, než nad ním. Na těleso je tak zespoda vyvíjen tlak, který se projevuje jako vzestupná síla. V situaci, kdy neexistuje gravitace jako protisíla, se však objevuje několik problémů.

Zaprvé, síla nadnášející těleso by měla být větší, než jakou můžeme v realitě pozorovat. Zadruhé, větší tlak se prokazatelně vždy vyskytuje pod tělesem, hydrostatická vztlaková síla tak vždy míří vzhůru. Ve světě bez gravitace by naprosto tělesa v tekutině vždy stoupala, kdežto v našem světě některá levitují, či dokonce klesají.

Nejenže hydrostatická vztlaková síla nedokáže gravitaci napodobit, bez přítomnosti zemské přitažlivé síly ani nemůže existovat. Něco totiž musí neustále stlačovat tekutinu, jinak by v ní tlak nevznikal, nebo by se rovnoměrně rozprostřel. Neexistoval by tedy rozdíl tlaků, ani hydrostatická síla. Přitažlivá síla navíc musí působit vždy směrem dolů, jinak by se změnil i pozorovaný směr hydrostatického vztlaku.

Tato tvrzení podporují i experimenty. V jistých prostředích (například během parabolického letu či ve vesmíru) je dokázána absence hydrostatického tlaku i hydrostatické vztlakové síly, třebaže bez gravitace by pro to nebyl žádný důvod.

Můžete také nechat padat předměty ve vakuové komoře. V prostředí, kde není vztlak, tedy musí existovat nějaká další síla. Je možné, že by i v samotném vakuu vznikal nějaký vakuostatický tlak a vztlak? Zaprvé, pro takový jev chybí důkazy. Zadruhé, vakuostatická teorie přitažlivosti by se stále potýkala se stejnými nesnázemi jako teorie její "kolegyně" (viz předcházející odstavce). A zatřetí,  vakuostatický tlak by na různě husté předměty působil různě silně, a tak by padaly různě rychle. Ve skutečnosti však všechny předměty ve vakuu padají stejnou rychlostí.

Co teorie neustále zrychlující Země? Zaprvé, na všechny předměty ve stavu beztíže by muselo působit zrychlení asi 10 m/s² vzhledem k Zemi. To je však vyloučeno existencí kosmických lodí a stanic (např. dobře pozorovatelné ISS), které bez pochyb, i po značné době strávené ve stavu beztíže, na Zem nespadli.

Zadruhé, nedokáže vysvětlit různá tíhová zrychlení. I kdyby by jednotlivé zeměpisné šířky zrychlovaly rozdílně, tíhové zrychlení se mění například i s nadmořskou výškou či podle toho, jestli se pohybujete směrem na západ, nebo na východ (tzv. Eötvösův efekt).

Navíc i nepatrný rozdíl by plochou Zemi záhy roztrhal. Pro představu: za ani ne čtvrt hodiny zrychlování z nulové rychlosti by převýšení peruánské hory Mount Huascaran a hladiny Arktického oceánu, oblastí s nejextrémnějšími gravitačními zrychleními, bylo větší, než mezi  dnem Mariánského příkopu a Mt Everestu na stacionární Zemi, a do 29 hodin by činilo 384 000 km, stejně jako střední vzdálenost Měsíce a Země v heliocentrickém modelu.

Musí tedy existovat nějaká síla přitahující předměty k Zemi, nevyvolaná ani hydrostatickým vztlakem, ani teoretickým zrychlováním Země, ani elektromagnetismem.

Co mě vede k závěru, že se jedná právě o "Newtonovskou" gravitaci? Zaprvé, hmotné předměty se prokazatelně navzájem přitahují, viz například Cavendishův či Shiehallionský experiment. Zadruhé, síla zemské přitažlivé síly klesá s druhou mocninou vzdálenosti, v souladu s Newtonovým gravitačním zákonem. Zatřetí, síla "Newtonovy" gravitace odpovídá pozorované zemské přitažlivé síle. Začtvrté, gravitace vysvětluje množství přírodních jevů, například slapové jevy či prokázané fenomény předpovězené Einsteinovou obecnou teorií relativity.

Komentáře

Populární příspěvky z tohoto blogu

Gravity