La gravedad es una fuerza fundamental bastante impresionante. Si no fuera por el cómodo 1 g de la Tierra, que hace que los objetos caigan hacia la Tierra a una velocidad de 9,8 m/s², todos flotaríamos en el espacio. Y sin ella, todas las especies terrestres nos iríamos marchitando y muriendo lentamente a medida que nuestros músculos degeneraran, nuestros huesos se volvieran frágiles y débiles, y nuestros órganos dejaran de funcionar correctamente.
Definición
Para desglosarlo, la gravedad es un fenómeno natural en el que todas las cosas que poseen masa se acercan unas a otras, es decir, asteroides, planetas, estrellas, galaxias, supercúmulos, etc. Cuanto más masa tenga un objeto, más gravedad ejercerá sobre los objetos que lo rodean. La fuerza gravitatoria de un objeto también depende de la distancia, es decir, la cantidad que ejerce sobre un objeto disminuye al aumentar la distancia.
La gravedad es también una de las cuatro fuerzas fundamentales que rigen todas las interacciones en la naturaleza (junto con la fuerza nuclear débil, la fuerza nuclear fuerte y el electromagnetismo). De estas fuerzas, la gravedad es la más débil, siendo aproximadamente 1038 veces más débil que la fuerza nuclear fuerte, 1036 veces más débil que la fuerza electromagnética y 1029 veces más débil que la fuerza nuclear débil.
Como consecuencia, la gravedad tiene una influencia insignificante en la materia a las escalas más pequeñas (es decir, las partículas subatómicas). Sin embargo, a nivel macroscópico -el de los planetas, estrellas, galaxias, etc. – la gravedad es la fuerza dominante que afecta a las interacciones de la materia. Provoca la formación, la forma y la trayectoria de los cuerpos astronómicos y rige el comportamiento astronómico. También desempeñó un papel importante en la evolución del universo primitivo.
Fue la responsable de que la materia se aglutinara para formar nubes de gas que sufrieron un colapso gravitatorio, formando las primeras estrellas, que luego se unieron para formar las primeras galaxias. Y dentro de los sistemas estelares individuales, hizo que el polvo y el gas se fusionaran para formar los planetas. También gobierna las órbitas de los planetas alrededor de las estrellas, de las lunas alrededor de los planetas, la rotación de las estrellas alrededor del centro de su galaxia y la fusión de las galaxias.
Gravitación universal y relatividad
Dado que la energía y la masa son equivalentes, todas las formas de energía, incluida la luz, también causan gravitación y están bajo su influencia. Esto es coherente con la Teoría General de la Relatividad de Einstein, que sigue siendo el mejor medio para describir el comportamiento de la gravedad. Según esta teoría, la gravedad no es una fuerza, sino una consecuencia de la curvatura del espaciotiempo causada por la distribución desigual de la masa/energía.
El ejemplo más extremo de esta curvatura del espaciotiempo es un agujero negro, del que nada puede escapar. Los agujeros negros suelen ser el producto de una estrella supermasiva que se ha convertido en supernova, dejando un remanente enano blanco que tiene tanta masa que su velocidad de escape es mayor que la velocidad de la luz. Un aumento de la gravedad también da lugar a una dilatación gravitacional del tiempo, en la que el paso del tiempo se produce más lentamente.
Sin embargo, para la mayoría de las aplicaciones, la gravedad se explica mejor mediante la Ley de Gravitación Universal de Newton, que establece que la gravedad existe como una atracción entre dos cuerpos. La fuerza de esta atracción puede calcularse matemáticamente, donde la fuerza de atracción es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos.
La gravedad terrestre
En la Tierra, la gravedad da peso a los objetos físicos y provoca las mareas oceánicas. La fuerza de la gravedad terrestre es el resultado de la masa y la densidad del planeta: 5,97237 × 1024 kg (1,31668×1025 lbs) y 5,514 g/cm3, respectivamente. Esto hace que la Tierra tenga una fuerza gravitatoria de 9,8 m/s² cerca de la superficie (también conocida como 1 g), que naturalmente disminuye cuanto más lejos se está de la superficie.
Además, la fuerza de la gravedad en la Tierra en realidad cambia dependiendo del lugar en el que te encuentres. La primera razón es porque la Tierra está girando. Esto significa que la gravedad de la Tierra en el ecuador es de 9,789 m/s2, mientras que la fuerza de gravedad en los polos es de 9,832 m/s2. En otras palabras, pesas más en los polos que en el ecuador debido a esta fuerza centrípeta, pero sólo un poco más.
Por último, la fuerza de la gravedad puede cambiar dependiendo de lo que haya bajo la Tierra debajo de ti. Las mayores concentraciones de masa, como las rocas o los minerales de alta densidad pueden cambiar la fuerza de gravedad que sientes. Pero, por supuesto, esta cantidad es demasiado pequeña para ser perceptible. Las misiones de la NASA han cartografiado el campo gravitatorio de la Tierra con una precisión increíble, mostrando variaciones en su fuerza, dependiendo de la ubicación.
La gravedad también disminuye con la altitud, ya que estás más lejos del centro de la Tierra. La disminución de la fuerza al subir a la cima de una montaña es bastante mínima (un 0,28% menos de gravedad en la cima del monte Everest), pero si estás lo suficientemente alto como para llegar a la Estación Espacial Internacional (ISS), experimentarías el 90% de la fuerza de gravedad que sentirías en la superficie.
Sin embargo, como la estación está en estado de caída libre (y también en el vacío del espacio) los objetos y los astronautas a bordo de la ISS son capaces de flotar. Básicamente, dado que todo a bordo de la estación está cayendo a la misma velocidad hacia la Tierra, los que están a bordo de la ISS tienen la sensación de no tener peso, aunque siguen pesando alrededor del 90% de lo que pesarían en la superficie de la Tierra.
La gravedad de la Tierra también es responsable de que nuestro planeta tenga una «velocidad de escape» de 11,186 km/s (o 6,951 mi/s). Esencialmente, esto significa que un cohete necesita alcanzar esta velocidad antes de poder esperar liberarse de la gravedad de la Tierra y llegar al espacio. Y en la mayoría de los lanzamientos de cohetes, la mayor parte de su empuje se dedica únicamente a esta tarea.
Debido a la diferencia entre la gravedad de la Tierra y la fuerza gravitatoria de otros cuerpos -como la Luna (1,62 m/s²; 0,1654 g) y Marte (3,711 m/s²; 0,376 g)-, los científicos no saben cuáles serían los efectos para los astronautas que fueran en misiones de larga duración a estos cuerpos.
Aunque los estudios han demostrado que las misiones de larga duración en microgravedad (es decir, en la ISS) tienen un efecto perjudicial para la salud de los astronautas (incluyendo la pérdida de densidad ósea, la degeneración muscular, daños en los órganos y en la vista) no se han realizado estudios sobre los efectos de los entornos de menor gravedad. Sin embargo, dadas las múltiples propuestas para volver a la Luna y la propuesta de «Viaje a Marte» de la NASA, esa información debería estar al alcance de la mano
Como seres terrestres, los humanos tenemos la bendición y la maldición de la fuerza de gravedad de la Tierra. Por un lado, hace que ir al espacio sea bastante difícil y caro. Por otro lado, garantiza nuestra salud, ya que nuestra especie es el producto de miles de millones de años de evolución de las especies que tuvieron lugar en un entorno de 1 g.
Si alguna vez esperamos convertirnos en una especie verdaderamente espacial e interplanetaria, será mejor que averigüemos cómo vamos a lidiar con la microgravedad y la baja gravedad. De lo contrario, es probable que ninguno de nosotros salga del mundo por mucho tiempo.
0 comentarios