Tyngdekraft

Sofie M. Koksbang

Description

Ved jorden at blive, det tjener os bedst, siger de rodfaste. Men faktisk har vi ikke noget valg. For tyngdekraften forhindrer kaffekopper, tennisbolde og børnebørn i at svæve ud i tomrummet mellem stjerner og planeter. Den bøjer lyset, baner vejen for månen og holder på atmosfæren, så vi kan trække vejret. Ifølge Sofie Marie Koksbang, jordbunden astrofysiker på Syddansk Universitet, former den sågar galakserne og fortæller insekter, hvor store de kan blive. Alligevel er den tiltrækkende naturkraft en af videnskabens uløste gåder. Og det hele starter med et æble, der falder.

Sujets

• Philosophie et théologie
• Philosophy

Informations

• Publié par: Aarhus University Press
• Date de parution: 03 octobre 2022
• Nombre de lectures: 0
• EAN13: 9788772199641
• Langue: Danish

Extrait

SOFIE MARIE KOKSBANG
T N
KE
PAU
SE
R
TYNGDEKRAFT
T nkepause 102
Sofie Marie Koksbang og Aarhus Universitetsforlag 2022
Tilrettel gning og omslag: Camilla J rgensen, Trefold
Forfatterfoto: Anders Bach
Forlagsredaktion: Jakob J rgensen Vestergaard
Bogen er sat med FS Ostro og Gotham
E-bogsproduktion: Narayana Press
Isbn 978 87 7219 964 1 (epub)
T nkepauser
- viden til hverdagen
Se t nkepauser.dk
EN UBEM RKET KRAFT
VI VILLE SAVNE DEN, HVIS DEN FORSVANDT
I 2020 fik den internationale rumstation ISS et nyt toilet, som kostede omkring 150 millioner kroner. Den h je pris skyldtes blandt andet en avanceret st v suger i bunden af toiletkummen. Uden st vsugeren ville astronauternes efterladenskaber sv ve forstyrrende rundt mellem computere, m leinstrumenter og andre dingenoter, omkring 400 km over jordens overflade.
P rumstationen m rker astronauterne og deres efterladenskaber nemlig ikke den tyngdekraft, der hver dag p virker alle os, der er knap s h jtflyvende med benene fast plantet her p jorden. Vi bem rker den ikke til daglig, fordi vi er s vant til den. Den store kugle, vi kalder jorden, tr kker helt automatisk alle ting nedad, ind mod sin kerne med et konstant, ub nh rligt tr k. Det sikrer, at vi, vores kaffekop, badebold og b rneb rn ikke bare letter og langsomt sv ver ud i det ydre rum. Selv om vi ikke bem rker tyngdekraften, er den her alts hele tiden.
Den er der, n r vi tager vores f rste skridt og falder. Den er der, n r vi f rste gang hopper - lidt op, og s hurtigt ned igen. Vi m rker den, n r vi leger p legepladsens gynger, vipper og rutsjebaner. Vi k mper mod den en varm sommermorgen p cykelturen op ad bakke til arbejde, og vi gl der os over dens hj lp, n r vi senere p dagen cykler hjem og kan trille ned ad bakken uden besv r.
Vi har l rt at overvinde tyngdekraften, hvor vi finder den mest ubelejlig. De fleste af os flyver j vnligt til fjerne destinationer, selv om vi mennesker ligesom brumbassen jo slet ikke kan. Vi form r ogs at udnytte tyngdekraften til egen fordel. I vandkraftv rker fosser kubikmeter efter kubikmeter af vand ned igennem turbiner og genererer gr n str m. Ogs for vindenergi spiller tyngdekraften en v sentlig, men m ske lidt overraskende, rolle.
Luft har forskellig massefylde afh ngigt af dens temperatur. Det betyder, at den samme volumen luft - en kubikmeter for eksempel - vejer noget forskelligt ved forskellige temperaturer. Derfor p virkes luften forskelligt, n r den er henholdsvis varm og kold.
FULD AF VARM LUFT
Tyngdekraften tr kker mere i den tungere og derved koldere luft. Det er grunden til, at varm luft stiger opad, og det er et f nomen, jeg nogle gange observerer lidt for godt i mine for ldres sommerhus i Thy. Huset er opvarmet af en enkelt varmepumpe i stueetagen, og n r den k rer for fuld udbl sning om vinteren, bliver der n rmest ulideligt varmt p f rstesalen, mens stueetagen stadig er t nderklaprende kold.
P samme m de er det forskelle i luftens temperatur, der skaber vind. Det nyder strandg ster godt af p de allervarmeste solskinsdage. Solen opvarmer strandsandet, som igen opvarmer den overh ngende luft. Den varme luft stiger til vejrs og giver plads til, at den koldere havluft kan tr kke ind over strandg sterne som en k lig brise. Og tr kker vinden videre ind over vindm ller, f r vi gr n str m ud af det.
Ogs vand har forskellig massefylde afh ngigt af dets temperatur, og jordens tyngdefelt tr kker derfor forskelligt i koldt og varmt vand. Det er dermed tyngdekraften, der skaber de store havstr mme. Tidevandet skyldes ligeledes tyngdekraften, men denne gang er det tyngdep virkningen fra andre himmellegemer, der er p spil. Det er prim rt solen og m nen, som tr kker i jordens havvand, s det for en kort bem rkning str kker sig ud mod det ydre rum forskellige steder p kloden.
Luften indeholder altid en del vandmolekyler, der ligesom resten af luftens bestanddele p virkes af tyngdekraften. Vandmolekylerne holdes oppe i luften af p virkningen fra andre molekyler, s f rst n r vandmolekylerne klumper sig sammen i tilstr kkeligt store dr ber af vand, vil de ikke l ngere kunne modst tr kket fra jordens tyngdefelt. S falder skyerne bogstaveligt talt ned i hovedet p os.
S n r jeg cykler op ad bakke p vej hjem fra arbejde, og en regnbyge bl ser ind med kold og v d modvind i mit ansigt, kan jeg ikke lade hver med at smile, fordi jeg ved, at tyngdekraften er p spil p hele tre forskellige m der. Det hj lper selvf lgelig ogs lidt p hum ret, d r ved foden af bakken, at jeg har en elcykel, s jeg kan n nogenlunde t rskoet hjem. Men der er faktisk situationer, hvor tyngdekraften ikke tr kker os ned til jordens overflade.
I L S V GT
Som barn boede jeg nogle r i USA, hvor min familie og jeg ofte tog p mindre roadtrips. En weekend tog vi ind til nationalparken Zion i den varme rkenstat Utah. Zion er is r kendt for sin vandrerute Angels Landing , som er stejl og har lodrette fald p flere hundrede meter p begge sider af en smal sti.
Under turen formanede min mor mine s skende og mig om, at faldt vi ned der, ville vi falde i s lang tid, at vi ville n at t nke over, hvad der skete, inden vi ramte jorden og blev sl et ihjel. Jeg var temmelig r dselsslagen. Ser vi bort fra, hvordan s dan et fald ville ende, er situationen imidlertid interessant i forhold til tyngdekraften. Hvis jeg skvattede ud over kanten, ville jeg v re i v gtl s tilstand. D t er mennesker og alt andet nemlig, n r vi falder frit i et tyngdefelt s som jordens. Det har de fleste pr vet i korte jeblikke, hvis vi for eksempel springer ud fra tremetervippen eller hopper op og ned p en trampolin.
N r mennesker er i v gtl s tilstand, m rker vi ikke tyngdekraften. Det kan v re en sv r situation at navigere i, blandt andet fordi vores fornemmelse for op og ned i h j grad stammer fra tyngdekraftens p virkning af vores hjerner.
Inden Andreas Mogensen i 2015 blev den f rste dansker i rummet med en 10 dage lang mission p ISS, m tte han s ledes tr ne intensivt til missionen i en Airbus A300. Flyvemaskinen lavede en serie af s kaldte parabolflyvninger, hvor den skiftevis fl j opad og dykkede nedad. Selve dykket er et frit fald mod jorden, hvor flyet kun p virkes af tyngdekraften mellem den selv og jorden. Astronauterne inde i maskinen oplever i op til 22 sekunder ad gangen derfor det samme, som jeg ville have oplevet, hvis jeg var faldet ud over skr nten i Zion. V gtl shed.
P ISS er der stadig en tyngdekraftsp virkning fra jorden, om end kun 90 % af den p virkning, vi m rker, n r vi vandrer i en nationalpark i Utah. Tyngdekraften imellem to legemer, s som jorden og et menneske, bliver med andre ord mindre, jo l ngere de er fra hinanden. Selv om der s ledes er en tyngdekraftsp virkning fra jorden p ISS, befinder astronauterne sig alligevel i v gtl s tilstand. Det g r de, fordi rumstationen konstant er i frit fald i jordens tyngdefelt, p samme m de som jordens bane omkring solen skyldes, at den er i frit fald i solens tyngdefelt.
Det lyder m ske lidt underligt. Hvis rumstationen er i frit fald, hvorfor falder den s ikke ned? Hvis jeg stiller mig op i toppen af Rundet rn og kaster en bold vandret ud i luften, vil bolden bev ge sig nedad, fordi tyngdekraften tr kker i den. Men der vil g lidt tid, f r bolden n r jorden. Jo hurtigere bolden bev ger sig i vandret retning, n r jeg slipper den, desto l ngere n r den v k fra t rnet, inden den rammer jorden.
Samtidig krummer jordens overflade, da jorden som bekendt er rund. S hvis jeg giver bolden tilpas stor fart p , n r den at falde hele vejen rundt om kloden og ramme mig i nakken. P samme m de kan en planet, satellit eller rumstation v re i kredsl b omkring en stjerne eller planet ved simpelthen at falde hurtigt nok rundt om objektet.
KR FTER, DER KVALMER
Ligesom de fleste af os har v ret v gtl se i korte jeblikke, har mange ogs oplevet, hvordan get tyngdekraft f les. Det sker for eksempel i Bakkens forlystelse Kaffekopperne, hvor den roterende bev gelse giver os en f lelse af en kraft, som tr kker os udad mod koppernes rygl n. Og muligvis en let kvalme. Da kopperne tr kker os udad og ikke nedad, t nker vi m ske ikke over, at tr kket svarer til en tyngdekraft. At det imidlertid er tilf ldet, illustreres smukt i science fiction-dramaet Interstellar fra 2014, hvor menneskeheden transporteres gennem universet i et rumskib udformet som en roterende cylinder.
Rotationen har en fart, der f r beboerne til at m rke et tr k, der svarer til den tyngdekraft, vi er vant til p jorden. Derfor kan menneskene i filmen g , hoppe og spille baseball p indersiden af cylinderen, pr cis som hvis de stadig befandt sig p vores solsystems bl planet og ikke var p vej gennem det ydre rum.
Det er ikke kun rotationer, der f r os til at f le en tyngdekraft , men enhver accelereret bev gelse. For eksempel presser det os tilbage i bils det, hvis chauff ren trykker lige lovlig h rdt p speederen. I jagerfly kan s dan en falsk tyngdekraft p virke piloterne med et tr k, der er op til ni gange st rre end jordens. Vi siger, at jagerpiloten uds ttes for 9 g, hvor g er jordens tyngdeacceleration - det vil sige den acceleration, vi falder med, n r vi er i frit fald i jordens tyngdefelt.
Selv om vi alts oplever tyngdekraftens effekter hele tiden i vores hverdag og i virkeligheden godt ved, hvordan den f les , t nker de fleste meget sj ldent over den. Det g r fysikere til geng ld, for vi vil gerne finde ud af, hvad den egentlig er for en st rrelse.
ELEMENTARPARTIKLERNE HAR FIRE SANSER
Tyngdekraften er en af de fire naturkr fter: den st rke kernekraft, den svage kernekraft, den elektromagnetiske kraft og s tyngdekraften. Vi kan t nke p naturkr fterne som elementarpartiklernes sanser. Elementarpartiklerne er de mindste byggesten, som alt i universet er opbygget af, p samme m de som alle legoskulpturer i Legoland er bygget af enkelte grund elementer kaldet legoklodser.
Vi mennesker har fem sanser, som vi bruger til at kommunikere med vores omgivelser. Vi kan lugte, se, h re, f le og smage. Elementarpa