Невесомость самолет: Полет в невесомости от оператора авиа-космического туризма компании «Страна Космического Туризма»

В чем идея «Полета в Невесомости на ИЛ-76 МДК»

Мы часто задаемся вопросом, что же такое невесомость (отсутствие гравитации), почему она есть только в Космосе и как ее испытать в реальной жизни на Земле? В наше время, реальную невесомость испытывают только космонавты находясь в Космосе. Они живут и работают в состоянии невесомости. Перед длительным пребыванием в космосе, каждый космонавт проходит специальные тренировки, имитирующие невесомость на Земле. Эти тренировки называются

Полеты в Невесомости для сборных групп:

Ближайший 27 — 28 Августа 2020 г.

(Точные даты и Стоимость участия в полете уточнять у организаторов) 

Полеты в Невесомости будут проводится на аэродроме Чкаловский (30 км. от Москвы) 

Запись на участие в полете проводится по эл. почте: [email protected]

Как происходят режимы невесомости на борту ИЛ-76?

Самолет лаборатории ИЛ-76 МДК поднимается на высоту 6000 м. и потом под углом 45 градусов с максимальной скоростью набирает высоту до 9000 м. В это время на борту самолета туристы чувствуют перегрузку в 2G. Во время переваливания самолета через вершину параболы для последующего снижения и возникает режим невесомости длительностью около 25 до 30 секунд.  В дальнейшем самолет снижается до высоты  6000  метров и летит некоторое время в горизонтальном полете. Далее все повторяется – самолет набирает высоту до 9000 метров, возникает режим невесомости и последующее снижение!  Туристы, находящиеся на борту периодически ощущают перегрузку до 2G.

В процессе полета самолета ИЛ-76 МДК может выполняться от 10 до 15 режимов невесомости. Во время полёта на борту ИЛ-76 МДК так же находятся группа специалистов  и инструкторов российского Центра подготовки космонавтов, которые контролируют проведение мероприятия и обеспечивают безопасность туристов во время  Полета в Невесомости. 

Количество участников полета не должно превышать 14 человек! Это позволит сделать Полёт в Невесомости для всех туристов комфортным, безопасным и весёлым!

Цены на Полет в Невесомости на самолете ИЛ-76МДК!

Полет в Невесомости на ИЛ-76 МДК для туристов — является одним из элементов космического туризма! Это одно из самых популярных и крутых Приключений во всем мире! Испытав на себе чувство Невесомости, Вы почувствуете себя свободной птицей парящей в свободном пространстве самолета… Ведь каждый из нас всегда мечтал уметь летать или стать космонавтом!

Сейчас, Вы можете воплотить свою мечту в реальность, приняв участие в уникальном космическом Приключении «Полет в Невесомости на самолете ИЛ-76 МДК» в России, которое проводится совместно с Центром подготовки космонавтов на аэродроме Чкаловский рядом с Москвой! Эмоции и впечатления на всю жизнь, мы Вам гарантируем!

Цена полета в Невесомости – 280 000 руб (цена за 1 человека при участии в Сборной группе).

Для граждан СНГ цены — под запрос

Так что, вперед за мечтой, к новым эмоциям и незабываемым ощущениям — ведь это идеальный подарок для любимого человека, друга или коллеги. Не дарите скучные и банальные подарки, дарите уникальные и экстраординарные эмоции, которые точно запомнятся на всю жизнь!!! Менеджеры нашего аэроклуба с радостью ответят на все Ваши вопросы, звоните нам 8 (925) 230-36-48, 8 (977) 257 49 60, 8 (495) 532-74-06.

Полет в стратосферу (состояние невесомости) официльно от ROSKOCMOC.RU

Полеты в Стратосферу(Состояние Невесомости) официально от ROSKOCMOC.RU

Каждый из нас в своей жизни мечтал о том, чтобы летать. У  нас нет крыльев, как у птиц, но оказывается, человек может летать и без крыльев! Это становится возможным в состоянии невесомости, смоделированной в  земных условиях. У Вас есть шанс воплотить свою мечту, совершив полет на  самолете-лаборатории ИЛ-76 МДК, как это делают космонавты, готовясь к работе в космосе.

За один полет может быть выполнено 10 режимов невесомости средней продолжительностью 25−27 секунд каждый. Длительность полета на  невесомость составляет 1,5 — 2 часа.

После выполнения полета Вас ждет интересная экскурсионная программа в Центре подготовки космонавтов им. Ю.А. Гагарина. Вы узнаете об  истории создания Центра подготовки космонавтов, а также сможете посетить уникальные объекты технической территории ЦПК, где осуществляется реальная подготовка космонавтов к полетам в космос. Вам представится возможность увидеть точную копию огромной орбитальной станции «Мир», затопленной в Тихом океане. Вы  сможете оценить масштабность уникальной гидролаборатории, где в условиях безопорного пространства космонавты приобретают и совершенствуют навыки работы в открытом космосе. Также экскурсия включает посещение единственной в мире по  своим характеристикам центрифуги ЦФ-18, которая используется для моделирования перегрузок на всех этапах космического полета.

Программа:

• Прибытие в Звездный городок

• Переезд на аэродром «Чкаловский»

• Предполетный медицинский осмотр. Инструктаж внутри самолета по технике безопасности и правилам поведения при возникновении нештатных ситуаций. Подгонка снаряжения. Знакомство с инструкторами.

• Полет на самолете ИЛ – 76 МДК с выполнением 10−ти режимов невесомости

• Вручение памятных сертификатов о выполнении полета

• Переезд с аэродрома в Звездный городок

• Экскурсия в ЦПК им. Ю.А. Гагарина

• Отъезд из Звездного городка

Примечание:

Порядок оформления:

• Не менее чем за 10 дней подать заявку на выполнение программы с приложенным типовым списком всех участников.

• Программы проводятся только в будние дни. В программе могут участвовать лица, достигшие 18−ти лет.

• Участники программы должны пройти медицинский осмотр в  Центре Подготовки Космонавтов. По результатам медицинского осмотра участники получают допуск по медицинским показаниям. В случае если участник программы не  получит допуска по медицинским показаниям, платеж возвращается за вычетом стоимости медицинского осмотра.

• Перед выполнением программы ее участники обязаны подписать Соглашение об освобождении от ответственности

Так же

ROSKOCMOC.RU предлагает Вам уникальный и эксклюзивный VIP-тур!
Вы сможете, потратив всего 3-4 часа и отъехав недалеко от Москвы, ощутить реальное состояние Невесомости, которое знакомо только космонавтам, слетавшим в космос. За все время существования Программы искусственной невесомости в ней участвовало не более 900 россиян (в том числе и готовящихся космонавтов).
ПРИСОЕДИНЯЙТЕСЬ!!!

Изготовленные на базе широкофюзеляжного аэробуса Ил-76МДК летающие лаборатории обеспечивают возможность достижения кратковременной невесомости. При полетах по кривой Кеплера во время перехода с горизонтального полета на восходящий участок кривой и движении самолета через ее вершину создается режим кратковременной невесомости продолжительностью до 25 секунд за один режим. В одном полете продолжительностью 1,5 часа выполняется до 15 режимов невесомости, то есть общее пребывание в невесомости составляет примерно 450 секунд.

Базовая программа «Полет в невесомости» включает в себя:
— Трансфер на аэродром базирования самолета-лаборатории ИЛ-76 МДК.
— Медицинское обследование
— Предполетная подготовка к полету в невесомости на самолете – лаборатории ИЛ-76 МДК.
— Полет в невесомости на самолете – лаборатории ИЛ-76 МДК (10 режимов невесомости)
— Подведение итогов программы «Полет в невесомости»
— Встреча с руководством и специалистами Центра подготовки космонавтов.
— Услуги гида
— Оформление допуска обучаемых на аэродром Чкаловский и ЦПК

Общее время проведения Программы – до 4-х часов.

Дополнительно может быть организовано:
— Размещение в гостиницах Москвы. трансферы, персональный автомобиль
— Обзорная экскурсия по ЦПК, с посещением Центрифуги ЦФ-18, макета станции МИР, планетария.
— Посещение музея космонавтики ЦПК
— Торжественный ужин с участием российских космонавтов
— Проведение видео и фото-сьемки
Более подробную информацию Вы можете получить, обратившись к нашим менеджерам.

Наша компания предлагает Вам уникальные туры на пилотируемые и не пилотируемые старты космических кораблей с космодрома Байконур в Казахстане.
Вы сможете присутствовать на старте космических кораблей, участвовать в пресс-конференции космонавтов, наблюдать все этапы подготовки космонавтов и старта космического корабля.
Вы сможете также посетить и внимательно осмотреть стартовые площадки и известные исторические места космодрома.

Базовая программа «Тур на космодром Байконур» включает в себя следующие элементы:
— Трансфер на аэродром Чкаловский в Москве
— Авиаперелет на «Байконур»
— Прохождение паспортной и таможенной проверки
— Трансфер в отель на космодроме Байконур
— Размещение в отеле
— Ознакомление в отеле с Программой пребывания
— Ужины, завтраки, обеды (на территории КАЗАХСТАНА)
— Обзорная экскурсия по космодрому «Байконур», Экскурсия на Гагаринский старт, Посещение музея истории космонавтики, Посещение Мемориальных домиков ю.Гагарина и С.Королева
— Посещение стартового комплекса «Союз»
— Посещение стартового комплекса «Протон»
— Посещение монтажно-испытательного корпуса «Протон»
— Посещение монтажно-испытательного корпуса РКК «Энергия»
— Участие в пресс-конференции экипажа
— Наблюдение за установкой на стартовой позиции
— Наблюдение за финальным медицинским осмотром экипажа
— Наблюдение за одеванием скафандров
— Наблюдение за докладом экипажа государственной комиссии о готовности к полету
— Наблюдение за стартом космического аппарата
— Трансфер на аэродром
— Прохождение паспортной и таможенной проверки
— Авиаперелет на аэродром Чкаловский
— Трансфер в Звездный городок
— Встреча с руководством и специалистами Центра подготовки космонавтов. Обзорная лекция о ЦПК.
— Услуги гида
— Оформление допуска на аэродром Чкаловский, ЦПК, на объекты космодрома Байконур
Дополнительно в Программу тура могут быть включены несколько дней пребывания в г.Москва и размещение в отелях г.Москвы, а также дополнительные трансферы или экскурсионная Программа по Москве.
Общая длительность базового тура на Байконур — 3 суток

Услуга предоставляется нашим партнером, подробнее по телефону +7 (495) 506-32-23 или на сайте http://starcity-tours.ru

Аттракцион полет в невесомости на самолете ИЛ-76 в Москве по выгодным ценам!

Космические полеты — тайное, непонятное для обычных людей, но желаемое и интересное событие, которое всегда привлекает массу внимания. Для обычных людей полеты в космос невозможны, ведь для этого требуется многолетняя подготовка и необходимое физическое состояние. Однако есть возможность испытать на себе, каково побывать в космосе благодаря такому явлению, как аттракцион невесомость.

Состояние невесомости — это уникальное, удивительное ощущение парения в воздухе, отсутствие чувства собственного веса. В обычной жизни возможности испытать на себе невесомость нет, однако при покупке подарочного сертификата на посещение аттракциона невесомости вы сможете пережить практически те же ощущения, что и космонавты.

Благодаря тому, что в земных условиях была смоделирована ситуация, при которой создается невесомость, у каждого из нас есть шанс глубже понять загадки космоса. Воплотить свою мечту вы можете, совершив полет на самолете ИЛ-76 МДК, который специализируется на подготовке космонавтов к пуску.

На полет в невесомости цена становится совершенно не важной, если у вас возникает шанс исполнить мечту детства. Это большая порция адреналина, сумасшедшие веселые кульбиты, ощущение настоящей свободы и отсутствие любых ограничений, привычных для людей.

Все полеты на невесомость производятся по особой траектории парабола Кеплера. Вы будете принимать участие в одном из таких полетов под руководством опытных профессиональных пилотов. Один сеанс невесомости продолжается около 28 секунд, но за это время вы можете испытать всю гамму чувств от страха до детского восторга. Как правило, один полет занимает примерно 1.5 часа и включает в себя 15 режимов невесомости. За один полет вы сможете ощутить невесомость в течение 450 секунд.

Ощущение радости и счастья, невероятной легкости и естественности, которое получает человек в состоянии невесомости, запомнится на всю жизнь. Презентовав возможность несколько минут жизни провести в условиях симуляции космоса, вы подарите бесценный шанс почувствовать себя космонавтом и окунуться в космическую жизнь. 

Безусловно, вам будет более весело, если невесомость вы испытаете в компании близких друзей или родственников: вы затем сможете долго обсуждать все особенности путешествия, а также сделаете прекрасные, веселые снимки, которые будут радовать вас всю жизнь и напоминать о самом необычном дне. 

Невесомость и ее влияние на космонавтов

Ощущение невесомости или невесомости возникает, когда не чувствуется влияние гравитации. Технически говоря, гравитация существует повсюду во Вселенной, потому что она определяется как сила, притягивающая два тела друг к другу. Но космонавты в космосе обычно не ощущают его воздействия.

Международная космическая станция , например, находится в постоянном свободном падении над Землей. Однако его поступательное движение примерно равно скорости его «падения» на планету.Это означает, что космонавтов внутри не тянет ни в каком конкретном направлении. Так они плывут.

Отсутствие веса на ногах звучит расслабляюще, но в долгосрочной перспективе с этим связано множество проблем со здоровьем. Кости и мышцы ослабевают, в организме происходят и другие изменения. Одна из функций МКС — изучить, как на здоровье космонавта влияют длительные периоды пребывания в невесомости.

Испытание невесомости

Вам не нужно покидать Землю, чтобы (ненадолго) вырваться из оков силы тяжести .Любой, кто взошел на вершину холма на быстрых американских горках или сидел в маленьком самолете, внезапно сброшенном ветром, на короткое время испытал невесомость.

Более продолжительные периоды возможны в самолетах, летящих по параболе. Например, программа NASA с уменьшенной гравитацией полета , например, запускает серию из 30-40 парабол, чтобы исследователи могли проводить эксперименты на борту. Каждый подъем создает силу, примерно в два раза превышающую силу тяжести в течение 30 секунд. Затем, когда самолет, также называемый «Рвотной кометой», потому что вызывает тошноту у некоторых пассажиров, достигает вершины параболы и снижается, пассажиры ощущают микрогравитацию примерно на 25 секунд.(Если вы хотите испытать это на себе, такие компании, как Zero G Corp., предлагают прогулки в невесомости на самолетах, конечно, по цене.)

Съемочная группа и актеры фильма «Аполлон-13» провели часы на борту летящего самолета. параболические полеты снова и снова. Это позволило актерам действительно «плавать» во время пребывания в космическом корабле фильма, а не полагаться на громоздкие провода.

Астронавты, однако, находятся в невесомости гораздо дольше. Самый продолжительный период пребывания в космосе пришелся на 1994-95 гг., Когда Валерий Поляков провел в космосе почти 438 дней.

Даже несколько дней в космосе могут вызвать временные проблемы со здоровьем, как обнаружила Хайдемари Стефанишин-Пайпер, проведя две недели в космосе во время STS-115 в 2006 году. Во время пресс-конференции после приземления Пайпер упала в обморок, так как она не была полностью восстановлена. к гравитации.

Временное воздействие на здоровье

Невесомость вызывает расслабление нескольких ключевых систем тела, поскольку они больше не борются с силой тяжести. По словам НАСА, у астронавтов возникает путаница, потому что вестибулярная система больше не может определять, где находятся земля и потолок.Конструкторы космических кораблей учитывают это; у ISS, например, все надписи на стенах указывают в том же направлении .

Члены экипажа также испытывают нарушение своей проприоцептивной системы, которая сообщает, где руки, ноги и другие части тела ориентированы относительно друг друга. «В первую ночь в космосе, когда я засыпал, — сказал один астронавт« Аполлона »в интервью НАСА, — я внезапно осознал, что потерял из виду … свои руки и ноги.Насколько я мог судить, моих конечностей там не было ».

Эта дезориентация может вызвать у астронавтов тошноту в течение нескольких дней. Один известный пример имел место во время Аполлона 9 в 1969 году. Расти Швейкарту пришлось изменить запланированный выход в открытый космос. потому что он плохо себя чувствовал.Обеспокоенность заключалась в том, что, если его вырвало, когда он был в скафандре, жидкость могла распространиться через его шлем (что сделало его трудно видеть) или помешать дыхательному аппарату и привести к тому, что он потенциально задохнется.

Космический аппарат также должен быть спроектирован с учетом микрогравитации. Например, во время выхода в открытый космос астронавтам требуются дополнительные опоры для рук и опоры на внешней стороне своего космического корабля, чтобы они могли закрепиться и не уплыть. (Астронавты также прикрепляют к ним привязи на случай, если они потеряют хватку.)

Долгосрочные последствия для здоровья

Астронавты, находящиеся в космосе от недель до месяцев, могут столкнуться с проблемами. Кальций в костях выделяется с мочой. По мере ослабления костей космонавты более подвержены их переломам, если они поскользнутся и упадут, как и люди с остеопорозом.Мышцы тоже теряют массу.

Но время на Международной космической станции помогло НАСА провести исследования того, как время в невесомости влияет на здоровье космонавта. Агентство уже внесло изменения. Например, в 2008 году он заменил временное устройство для резистивных упражнений (iRED) на усовершенствованное устройство для упражнений с сопротивлением в 2008 году, что позволило астронавтам заниматься поднятием тяжестей, не превышая свой максимальный вес. ARED связан с лучшими результатами в отношении плотности костей и силы мышц, хотя все выводы из космоса сделать трудно (в общем, поскольку), поскольку популяция астронавтов уже приспособлена и чрезвычайно мала.

Астронавтам обычно выделяется два часа в день для физических упражнений в космосе, чтобы противодействовать этим эффектам; это время включает в себя не только сердечно-сосудистые упражнения и поднятие тяжестей, но и время, чтобы переодеться и установить или снять оборудование. Несмотря на физические упражнения, после типичного шестимесячного космического полета, чтобы адаптироваться на Земле, все еще требуются месяцы реабилитации. Совсем недавно врачи обнаружили изменения глазного давления на орбите. НАСА отслеживает изменений зрения у астронавтов, которые были на космической станции , но ничего настолько серьезного, чтобы вызывать беспокойство.Его причина все еще исследуется, хотя один из возможных виновников — спинномозговая жидкость, которая остается постоянной в условиях микрогравитации, а не обычное смещение, которое происходит на Земле, когда вы ложитесь или встаете. Помимо спинномозговой жидкости, в исследовании 2017 года отслеживались изменения у космонавтов как коротких, так и дальних полетов. Некоторые исследования также указывают на то, что астронавты испытывают на станции немного повышенный уровень углекислого газа из-за системы фильтрации; этот газ также может вызывать проблемы с глазами.

Бывший астронавт НАСА Скотт Келли участвовал в редкой однолетней миссии на Международную космическую станцию ​​в 2015–16 годах. Его брат-близнец и бывший астронавт НАСА Марк (который ушел на пенсию раньше Скотта) согласился участвовать вместе со Скоттом в нескольких «экспериментах с близнецами», чтобы сравнить здоровье Скотта в космосе с здоровьем Марка на земле.

Предварительные результаты одного исследования, опубликованного в октябре 2017 года, показали, что в космосе включаются и выключаются разные гены. Другие исследования, обсуждавшиеся ранее в том же году, также выявили незначительные изменения.Например, теломеры (которые замедляют разрушение хромосом) у Скотта временно удлинились в космосе. У Скотта также было небольшое ухудшение когнитивных способностей (скорости и точности мышления) и формирования костей, хотя этого было недостаточно, чтобы беспокоиться.

Ученые, работающие с экспериментами по здоровью в условиях микрогравитации, отмечают, что часто изменения, наблюдаемые на орбите, имитируют то, что происходит с естественным старением людей, хотя часто процессы отличаются. Группа канадских исследователей, некоторые из которых обладают опытом в области космической медицины, имеют доступ к медицинскому учреждению для пожилых людей в Университете Ватерлоо.Там исследователи могут измерять пожилых людей в их домах, а не приводить их в лабораторию, где условия являются искусственными и могут маскировать или преувеличивать определенные состояния здоровья.

невесомость | Определение, эффекты и факты

Невесомость , состояние при свободном падении, при котором действие силы тяжести нейтрализуется инерционной (например, центробежной) силой, возникающей в результате орбитального полета. Термин невесомость часто используется для описания такого состояния. Исключая космический полет, истинную невесомость можно испытать лишь на короткое время, как если бы самолет двигался по баллистической (т. Е. Параболической) траектории.

Экипажи космических кораблей подвержены проблемам невесомости. Во время первых советских и американских пилотируемых полетов стало известно, что во время относительно коротких полетов наблюдается снижение частоты сердечных сокращений и дыхания, а также прогрессирующая потеря веса тела и кальция в костях. Однако по возвращении на Землю происходит обращение большинства этих эффектов. Во время более поздних полетов с длительным сроком действия, например, с участием космических станций США «Скайлэб» и «Салют», были предприняты обширные биомедицинские исследования.Их выводы показали, что периодические физические упражнения с использованием правильно спроектированного оборудования необходимы для поддержания здоровья и что человеческому организму требуется около 40 дней, чтобы приспособиться к условиям невесомости. В такой среде телесные жидкости перераспределяются, причем меньше в нижних конечностях и больше в верхней части тела; высота увеличивается; масса тела обычно, но не всегда, уменьшается с потерей мышечной ткани; слабеют вены и артерии ног; и возникает анемия, сопровождающаяся значительным снижением показателей крови.По возвращении на Землю возникает чувство слабости и потеря чувства равновесия. Выздоровление от всех этих эффектов относительно быстрое и почти полное примерно через неделю. Однако серьезным поводом для беспокойства является потеря кальция в костях, которая увеличивается с увеличением продолжительности миссии и не имеет признаков прекращения. Возможность непоправимого ухудшения состояния в будущих космических полетах большой продолжительности указывает на необходимость искусственной гравитации. Использование центробежной силы во вращающемся космическом корабле соответствующей конструкции — очевидный способ имитации гравитации.

Помимо изучения влияния продолжительной невесомости на мышечное напряжение, кровообращение и вестибулярные функции, ученые исследовали их влияние на метаболизм клеток, циркадные ритмы, формирование паутины и рост корней и ориентация в растениях.Также были проведены эксперименты для определения влияния силы тяжести и последствий ее отсутствия в физических, химических и металлургических процессах. Смешивание сплавов и химических реагентов без расслоения, которое происходит на Земле, смешение газов и металлов с получением вспененных металлов с необычными свойствами, а также образование больших совершенных кристаллов иллюстрируют некоторые из возможностей технологии невесомости.

Узнайте больше в этих связанных статьях Britannica:

Невесомость самолета на Coub

• Домой
• Горячий
• случайный

• Подробнее …

  Показать меньше

• Мне нравится
• закладки
• Сообщества
• 

  Животные и домашние животные

• 

  Мэшап

• 

  Аниме

• 

  Фильмы и сериалы

• 

  Игры

• 

  Мультфильмы

• 

  Искусство и дизайн

• 

  Музыка

• 

  Новости и политика

• 

  Спорт

• 

  Наука и технологии

• 

  Знаменитости

• 

  Природа и путешествия

• 

  Мода и красота

• 

  Танец

• 

  Авто и техника

• 

  NSFW

• 

  Coub of the Day

• Темная тема

от невесомости к кривизне «Einstein-Online

Так что же такое гравитация в теории Эйнштейна? Ответ: отчасти иллюзия; отчасти аспект геометрии.

Статья Маркуса Пёсселя

Что такое гравитация? Общая теория относительности Эйнштейна дает необычный ответ на этот вопрос, который будет исследован в этой статье.Отчасти гравитация — это иллюзия. Частично это связано с величиной, называемой «кривизной». В целом гравитация тесно связана с геометрией пространства и времени.

Неуловимость гравитации

Одна из главных особенностей гравитации — то, что она не делает различий. По крайней мере, в вакууме (где нет сопротивления воздуха) объекты, которые вы помещаете в одно и то же место, падают с одинаковым ускорением — мышь или слон, перо или пушечное ядро.

Эта, казалось бы, безобидная собственность имеет далеко идущие последствия.Представьте себе ученого в небольшом лифте; точнее, в небольшом отсеке без окон, который выглядит как кабина лифта). Этот ученый с большим трудом определяет, находится ли он в свободном пространстве, вдали от всех источников гравитации или в свободном падении в гравитационном поле. В обоих случаях она парила в лифте в невесомости, как и все предметы вокруг нее.

Большинство читателей видели кадры, показывающие подобные ситуации, например, с участием астронавтов на борту международной космической станции МКС.Эти астронавты не избежали земной гравитации — они переживают совершенно особый вид свободного падения, свободное падение по орбите вокруг Земли. В качестве примера на следующем рисунке показан астронавт-ученый Майкл Фоул на борту МКС вместе с двумя плавающими грейпфрутами:

Астронавт К. Майкл Фоул на МКС
© NASA

В этих обстоятельствах физические законы, которые регулируют все, что происходит в свободно падающем лифте или в любой другой небольшой комнате, которая находится в свободном падении, такие же, как и законы специальной теории относительности, законы, которые справедливы для свободно дрейфующего наблюдателя. вдали от всех источников гравитации.(Это утверждение известно как принцип эквивалентности, и оно подробно рассматривается в выделенном тексте «Лифт, ракета и гравитация: принцип эквивалентности».)

Означает ли это, что гравитация — всего лишь иллюзия? Для обычной постоянной гравитационной силы, которую мы знаем из повседневной жизни на Земле, это, похоже, так. Это становится очевидным, если мы посмотрим на несколько иную ситуацию, изображенную на следующем рисунке:

Разные наблюдатели в космосе

Мы, экипаж космического корабля, показанного справа, свободно плаваем в космосе вдали от всех основных источников гравитации.Теперь представьте, что на космическом корабле находится еще один наблюдатель, показанный слева: ракетный двигатель космического корабля этого наблюдателя работает и развивает ускорение 9,8 метра (32 фута) в секунду в квадрате. Этот ускоренный наблюдатель кажется таким же тяжелым, как и на Земле, поскольку гравитационное ускорение, с которым объект на Земле падает на землю, имеет точно такое же значение.

У нашего ускоренного наблюдателя есть четкое понятие «вверх» и «вниз» — когда он смотрит вверх, он видит, что все свободно дрейфующие наблюдатели и их космические станции «падают вниз» в направлении пола его собственного космического корабля.«Вверх» — это направление, в котором его космический корабль ускоряется. Но в этой ситуации нет серьезности. Все наблюдатели на свободно дрейфующих космических кораблях (с выключенными ракетными двигателями) согласны: тот факт, что ускоренный наблюдатель видит, что объекты «падают», является просто артефактом, вызванным ускорением его космического корабля — он исчезает, как только вы покидаете ускоренный эталон. раму и перейдем к свободно падающей.

Верно ли то же самое и для гравитации здесь, на Земле? Является ли это артефактом неестественной ускоренной системы отсчета, из которой мы наблюдаем мир, и исчезает ли она, как только мы переходим в свободно падающую систему отсчета?

Остатки гравитации

На самом деле гравитация Земли не исчезает полностью даже в свободно падающей системе отсчета (ее нельзя «преобразовать», как сказали бы физики).

Чтобы понять почему, взгляните на этот свободно падающий лифт гигантских размеров с двумя свободно плавающими гигантскими сферами внутри. На следующей анимации показано, как лифт падает на землю под действием силы тяжести нашей планеты:

В этих условиях становится важным отметить, что тела, падающие на землю, не все движутся в одном направлении («вниз») — они движутся к одной и той же точке в пространстве, а именно к центру тяжести Земли. ,Вот почему даже наблюдатель внутри падающего лифта увидит в действии некоторую остаточную силу земного тяготения: он не замечает нисходящего притяжения — в конце концов, он падает вместе со всеми другими объектами внутри лифта. Но она замечает тот факт, что расстояние между двумя сферами неуклонно сокращается, мало-помалу, с течением времени.

Причина сокращения дистанции? Гравитационная сила тянет левую сферу в немного другом направлении, чем правое — просто потому, что обе сферы притягиваются к центру Земли.Именно эта разница в направлениях отвечает за уменьшение расстояния между двумя сферами, разность сил, которую физики называют приливной силой . (Почему приливы? Именно такая разница в гравитационном притяжении Луны на Земле и на земных океанах является причиной приливов.)

Приливные эффекты становятся еще более сильными, если наблюдатель рассматривает падающие тела на противоположных сторонах земли. Конечно, падающие тела рядом с ним все еще плавают, как будто нет никакой гравитации.Но тела на противоположной стороне Земли ускоряются к нашему наблюдателю с вдвое большим гравитационным ускорением!

Все это служит для того, чтобы показать разницу между наблюдателем на Земле и ускоренным наблюдателем в свободном от гравитации пространстве: ускоренному наблюдателю нужно просто изменить свою систему отсчета — например, выключить свой ракетный двигатель. Немедленно то, что он считал постоянной «гравитационной силой», исчезает. Невозможно заставить Землю исчезнуть, просто отпустив ее и упав.Конечно, если мы ограничимся ограниченным периодом наблюдения в небольшой, свободно падающей кабине, мы не заметим разницы в свободном плавании в свободном от гравитации пространстве. Но чем больше наш лифт, чем дольше мы наблюдаем, тем выше наши шансы заметить остаточную гравитацию — приливные силы.

Плоскости и криволинейные поверхности

Как ни странно, эта неуловимость гравитации имеет аналог в чистой математике, точнее, в теории искаженных или искривленных поверхностей.

Плоскость — это простейшая из двумерных поверхностей — как лист бумаги, но бесконечно протяженная во всех направлениях. На плоскости, как и на бумаге, кратчайшее соединение между двумя точками — прямая линия. Прямые линии можно использовать для построения более сложных геометрических объектов, например, треугольников:

Плоскость с треугольником, сумма углов которого составляет 180 градусов

Свойства геометрических объектов подчиняются ряду жестких законов. Например, сумма всех углов данного треугольника всегда будет 180 градусов, а для треугольников с прямым углом верна теорема Пифагора.

Совершенная плоскость — это всего лишь простейший пример поверхности. Из повседневного опыта мы знаем об искаженных, искривленных поверхностях — скажем, поверхность сферы, седла или волнистую поверхность, оставшуюся на песке после того, как паводок отступил. На этих более общих поверхностях законы геометрии несколько иные. В качестве примера возьмем поверхность, которая сама по себе довольно проста: сфера. На сфере нет прямых линий — все, что можно построить, это — прямых.Математики называют такие прямые, насколько это возможно, геодезическими. В случае сферы их также называют большими кругами, поскольку это самые большие круги, которые можно построить на этой поверхности, наиболее известным примером является экватор. Кратчайшее соединение между двумя точками на сфере всегда будет соответствовать некоторой части правильно выбранной большой окружности.

На следующем рисунке показана сфера, а также зеленый треугольник, образованный тремя пересекающимися геодезическими:

Сфера с геодезическим треугольником

Два угла треугольника, которые лежат вдоль экватора (красная линия), являются прямыми углами — в сумме они составляют 180 градусов.Общая сумма, включающая угол на северном полюсе, очевидно, больше 180 градусов. Фактически, излишек может использоваться для определения меры кривизны сферы (и, следовательно, разницы между ее геометрией и геометрией плоскости).

Неуловимость кривизны

Но, несмотря на различия в геометрии, по-прежнему сохраняется следующее: если вы посмотрите на крошечный участок поверхности сферы, вам будет трудно найти разницу между ним и соответствующей областью на плоскости.Фактически, это то, что мы делаем каждый день: мы рисуем карты городов, на которых изображена сравнительно небольшая часть земной поверхности, как если бы город имел ту же геометрию, что и тот плоский лист бумаги, на котором мы рисуем:

Это работает неплохо, хотя на самом деле район города является частью не гигантской плоскости, а поверхности гигантской сферы, земли. Только когда вы посмотрите на более крупные области, вы заметите, что поверхность на самом деле изогнута; чем больше область, тем отчетливее признаки кривизны.

То же самое верно и для любой искривленной поверхности: крошечный участок такой поверхности выглядит почти так же, как часть плоскости. Эта неразличимость в точности аналогична неуловимости гравитации, которая была описана выше: для очень маленькой области пространства-времени, скажем, лифта свободно падающего наблюдателя, гравитация отсутствует. В течение короткого периода наблюдения внутренняя часть лифта выглядит так, как если бы она была частью пространства-времени специальной теории относительности, где гравитация отсутствует вообще.Только в большей области пространства-времени различия становятся измеримыми. В игру вступают остаточная гравитация, приливные силы. Это полностью аналогично геометрической кривизне: чем больше область нашей искривленной поверхности, тем больше отклонения от плоской геометрии, например, от закона, согласно которому углы треугольника всегда составляют в сумме 180 градусов.

Эйнштейн серьезно отнесся к этой аналогии и обнаружил, что может сделать ее намного точнее.

Геометрия силы тяжести

В «плоском» пространстве-времени специальной теории относительности, где гравитация отсутствует, законы механики принимают особенно простую форму: до тех пор, пока на объект не действует внешняя сила, он будет двигаться по прямой в пространстве-времени: постоянная скорость на прямом пути.

Теперь мы добавим гравитации к ситуации, например, поместив массивную сферу где-нибудь в космосе. Согласно теории гравитации Ньютона, эта сфера будет воздействовать на все остальные массы вокруг себя с силой и единиц. Если мы поместим пробную частицу поблизости, мы увидим, что ее движение отклоняется от обычной прямой линии пространства-времени — ее путь будет изогнут к сфере, и она будет ускоряться, поскольку чувствует притяжение сферы.

В геометрической теории гравитации Эйнштейна ситуация описывается совершенно иначе: масса, которую мы помещаем в область пространства, приведет к искажению пространства-времени .Пустое пространство-время плоское — оно выглядит в точности как пространство-время специальной теории относительности. Пространство-время в присутствии масс искривлено. В искривленном пространстве-времени нет прямых линий — так же, как нет прямых линий на поверхности сферы. Самое близкое, что мы можем получить к понятию прямой, — это геодезическая, кривая пространства-времени, которая является как можно более прямой. Пробные частицы в окрестности массивной сферы следуют за этими геодезическими. Гравитация не отражает их по прямым линиям — она ​​заново определяет, что значит двигаться по максимально прямой линии.

Вселенная Эйнштейна исполняет непрекращающийся космический танец, в котором взаимодействуют материя и пространство-время: данная конфигурация материи искажает геометрию пространства-времени. Эта искаженная геометрия заставляет материю двигаться определенным образом. Движение изменяет конфигурацию материи, поскольку источники гравитации меняют свое местоположение. С изменением конфигурации материи меняется и геометрия пространства-времени. Теперь, когда геометрия пространства-времени немного изменилась, оно также по-другому действует на материю: материя движется, изменяется геометрия и так далее в бесконечном танце.

Так что же такое гравитация во вселенной Эйнштейна? Вообще говоря, любое искажение геометрии пространства-времени. Точнее, у гравитации есть две стороны: отчасти гравитация — это артефакт наблюдателя: ее можно заставить исчезнуть, войдя в свободное падение. Большая часть гравитации, которую мы испытываем здесь, на Земле, когда видим объекты, падающие на землю, относится к этому типу, который мы могли бы назвать «относительной гравитацией». Остальная часть гравитации, «внутренняя гравитация», если хотите, проявляется в приливных силах и связана со специфическим свойством геометрии: кривизной пространства-времени.

Дополнительная информация