Как гравитация притягивает предметы к Земле?

Исаак Ньютон был одним из первых ученых, выяснивших правила поведения гравитации. История гласит, что он сидел под яблоней, когда один из плодов упал. Увидев, как яблоко падает на землю, он задумался, почему бы ему не подняться в небо.
После множества экспериментов и очень умных размышлений он выяснил, что сила гравитации зависит от веса предметов и что сила притяжения между предметами становится тем меньше, чем дальше они друг от друга. Чтобы узнать, как работает гравитация в нашей Вселенной, мы отправимся в путешествие, сделав по пути несколько остановок.
Для начала мы отправимся в парк и сыграем в футбол. Когда вы подбрасываете футбольный мяч в воздух, земное притяжение тянет его обратно вниз. Но это не единственное, что происходит: гравитация футбольного мяча также тянет Землю. Дело в том, что Земля очень тяжелая – гораздо тяжелее футбольного мяча, – поэтому на нее не действует притяжение футбольного мяча, в то время как сам футбольный мяч притягивается обратно к Земле.
Наша следующая остановка – Луна, а когда мы поднимемся в космос, велика вероятность, что вы увидите Солнце. Солнце намного, намного больше Земли, а значит, его притяжение очень мощное.
Возможно, вы зададитесь вопросом, почему Земля (и все остальные планеты) просто не падают на Солнце, как футбольный мяч падает на Землю. Ответ заключается в том, что все планеты движутся, и баланс между силой гравитации и скоростью их движения (которая возникла, когда они только были созданы, около 4,5 миллиарда лет назад) заставляет их кружиться вокруг Солнца.
Когда мы прибудем на Луну, вы увидите, что сила притяжения не везде одинакова. Оно зависит от того, насколько тяжел или массивен объект. Если вы прыгнете на Луну, то сможете подняться гораздо выше, чем на Земле. Это происходит потому, что Земля больше Луны, поэтому сила, действующая между вами и Землей – то, что мы называем весом, – больше, чем сила, действующая между вами и Луной. На Луне вы весите меньше, чем на Земле, поэтому можете прыгнуть выше.
Наша последняя остановка – на берегу моря. Сидя на пляже, вы можете видеть, как море постепенно приближается к вам все ближе и ближе – это наступает прилив. Через некоторое время море, кажется, отдаляется – теперь прилив уходит. Но на самом деле море не движется внутрь и наружу – оно движется вверх и вниз. Когда уровень моря повышается, вода становится ближе к вам, потому что пляж, на котором вы сидите, наклоняется вверх от моря. А когда уровень моря понижается, вода становится все дальше от вас.
Это тоже эффект гравитации, и происходит он потому, что Луна находится близко к Земле. В отличие от футбольного мяча, Луна достаточно тяжелая, чтобы оказывать влияние – совсем небольшое, потому что Земля все же намного тяжелее, – но его достаточно, чтобы мы могли заметить, наблюдая за приливами и отливами. Когда уровень воды поднимается, она притягивается к Луне, и наступает прилив. Затем прилив уходит, и уровень воды падает, поскольку Луна вращается вокруг Земли.
Интересен вопрос, почему у нас нет огромных приливов, вызванных тем, что Солнце тянет Землю. Мы знаем, что Солнце намного больше Луны, поэтому, конечно, оно должно притягивать воду к себе? На самом деле это так – но гораздо меньше, чем Луна. Это происходит потому, что, хотя Солнце намного больше Луны, оно находится намного, намного дальше, а гравитационное притяжение тем слабее, чем больше расстояние между объектами.
Так что в следующий раз, когда вы будете пинать футбольный мяч в парке, вы будете знать, как гравитация возвращает его на Землю.
Перевод статьи Theconversation Моники Грейди