La nave espacial Mercury-bound MESSENGER capturó varias imágenes impresionantes de la Tierra durante una gravedad… ayudar a swingby de su planeta natal en agosto. 2, 2005. Varios cientos de imágenes, tomadas con la cámara de gran angular en el Mercury Dual Imaging System (MDIS) de MESSENGER, fueron secuenciadas en una película que documenta la vista desde MESSENGER mientras salía de la Tierra.,
NASA / Messenger mission
nuestro planeta no es el lugar estacionario que sentimos que está bajo nuestros pies, sino que se mueve de una manera increíblemente compleja a través del Universo. Giramos sobre nuestro eje una vez cada 24 horas, giramos alrededor del Sol una vez al año, mientras que todo el Sistema Solar orbita a 220 km/s alrededor de la Vía Láctea, que acelera hacia Andrómeda en el grupo Local, que a su vez se mueve en relación con la radiación sobrante del Big Bang. ¡Eso es mucho movimiento cósmico! Y sin embargo, no podemos sentirlo en absoluto., Esto preocupa a muchos, incluida la lectora Annie Bennett, que pregunta:
¡necesito desesperadamente tu ayuda! Por favor, ayúdame a explicar a mi marido por qué no puedes sentir la tierra volando a través del espacio!
hay una razón simple por la que no podemos sentirlo en nuestros cuerpos, pero no será intuitivo para nadie que esté acostumbrado a sus experiencias aquí en la Tierra.
Si sacas tus extremidades de un coche en movimiento, sentirás una fuerza mientras el aire pasa corriendo. Si tú… duplica tu velocidad, la fuerza se cuadruplica., Sin embargo, si estás en reposo en relación con el aire, no experimentarás ninguna fuerza en absoluto.
Pxhere / número de foto 151399
Si estás en un auto que se mueve a 15 millas por hora (mph) y sacas tus extremidades Por la ventana, sentirás que el viento sopla suavemente contra él. Es cierto que cuanto más rápido vayas, mayor será la fuerza que sentirás, pero la forma en que tu mano o pie siente la fuerza no es necesariamente intuitiva., Si acelera hasta moverse a 30 mph, la fuerza en su apéndice será cuatro veces más de lo que era a 15 mph; si acelera a 60 mph, esa fuerza aumenta a dieciséis veces más de lo que era a 15 mph.
pero esa fuerza solo existe porque tu mano, físicamente, se está moviendo a una velocidad relativa a las moléculas de aire con las que está chocando. Si, en cambio, tuvieras las ventanillas cerradas, tu mano no sentiría ninguna fuerza en absoluto. Y eso se debe a que el aire dentro del automóvil está estacionario en relación con su cuerpo. Es solo cuando dos objetos están en movimiento relativo el uno al otro que se puede sentir una fuerza.,
Un modelo preciso de cómo los planetas en órbita alrededor del Sol, que luego se mueve a través de la galaxia en una… diferente dirección de movimiento. Tenga en cuenta que todos los planetas están en el mismo plano, y no se arrastran detrás del sol ni forman una estela de ningún tipo.,
Rhys Taylor
Cuando la Tierra orbita el sol, o cuando el Sistema Solar orbita la galaxia, o cuando nuestra galaxia se mueve en relación con las otras galaxias de nuestro grupo Local, o cuando el grupo Local se mueve en relación con el resto del universo, no hay ningún efecto en nuestros cuerpos que seamos capaces de sentir.,
no hay ningún sensor de fuerza que podamos aplicar para detectar los efectos de este movimiento por una simple razón: todo lo que ejerce una fuerza sobre nuestro cuerpo, haciendo que aceleremos, también está ejerciendo una fuerza proporcional sobre la Tierra, haciendo que acelere exactamente a la misma velocidad. Al igual que usted no puede sentirse en movimiento en un coche sin problemas con las ventanas enrolladas, usted no puede sentir la tierra moviéndose a través del universo, siempre y cuando usted, también, está obligado al planeta Tierra., Esto se aplica a cualquier escala que puedas concebir, desde la dinámica del Sistema Solar hasta las escalas del universo entero.
Los efectos relativamente atractivos y repulsivos de las regiones sobredensas e infradensas en la Vía Láctea…. El efecto combinado se conoce como el repelente dipolo. A pesar de que nuestro grupo local se mueve a unos ~600 km/s en relación con el resplandor sobrante del Big Bang, no podemos sentirlo, ya que no hay movimiento relativo o fuerza entre nuestros cuerpos y el movimiento de la Tierra.
Yehuda Hoffman, Daniel Pomarède, R., Brent Tully, y Hélène Courtois, Nature Astronomy 1, 0036 (2017)
de hecho, la historia es aún más profunda que eso, como Einstein intuyó por primera vez hace más de 100 años. Llamándolo «su pensamiento más feliz», se dio cuenta de que cualquier cambio en el movimiento de un objeto parecería ser una aceleración, y que todas las formas de aceleración constante, incluida la gravitación, serían indistinguibles unas de otras.,
ahora llamamos a este principio de equivalencia de Einstein, y nos dice que cualquier marco de referencia acelerado no puede tener su causa de aceleración determinada por un objeto que es parte del sistema interno. En otras palabras, si eres parte de la Tierra (y lo siento, Annie, tú y tu esposo lo son) y la Tierra se está acelerando, entonces acelerarás también, y no podrás sentir los efectos de ninguna de las diferentes causas.,
esto fue realizado por primera vez por Galileo, quien entendió que una bola caída desde la Torre Inclinada de Pisa caería directamente hacia abajo, en lugar de quedarse atrás mientras la Tierra giraba, porque la atmósfera de la Tierra se movía junto con nuestro planeta.
El comportamiento idéntico de una pelota cae al suelo en una aceleración del cohete (izquierda) y en la Tierra… (derecha) es una demostración del principio de equivalencia de Einstein.
usuario de Wikimedia Commons Markus Poessel, retocado por Pbroks13
¡Este fenómeno se mantendría incluso si no estuvieras en la Tierra!, Si estuvieras en el espacio-en la Estación Espacial Internacional, por ejemplo — estarías absolutamente acelerando debido a la influencia de todo lo que te mueve a través del Universo. La Tierra tira de TI; el sol y los planetas tiran de TI; el resto de la galaxia y el universo ejercen una fuerza gravitacional sobre ti, también.
esas fuerzas hacen que aceleres. Pero esas mismas fuerzas también hacen que todos los objetos en su entorno, incluidos los otros astronautas que están con usted, los objetos inanimados (como la fruta) y la estación espacial misma, aceleren al mismo ritmo que usted., Estás en lo que experimentas como «caída libre», y también lo son todos los otros objetos allí. En relación con su entorno, no hay fuerza neta, y por lo tanto, no hay aceleración discernible.
los Astronautas, y de la fruta, a bordo de la Estación Espacial Internacional. Tenga en cuenta que la gravedad no se apaga,… pero que todo, incluida la nave espacial, se acelera uniformemente, lo que resulta en una experiencia de g cero. La ISS es un ejemplo de un marco de referencia inercial.,
imagen de dominio Público
Pero hay algunas excepciones que se puedan detectar, aunque es dudoso que su cuerpo es lo suficientemente sensible. Hay fuerzas que experimentamos por el hecho de que la Tierra es un gran objeto tridimensional, y estamos ubicados en un solo punto de su superficie. En relación con la Tierra, experimentamos algunas fuerzas de manera algo diferente de cómo la Tierra, en general, lo experimenta.
una de esas excepciones son las fuerzas de marea. Usted es un objeto tridimensional., Sus pies, en el suelo, están ligeramente más cerca del centro de la tierra que su cabeza, lo que significa que la fuerza gravitacional de la Tierra es ligeramente mayor en sus pies. Esto puede no ser lo suficientemente significativo como para que lo note, pero puede diseñar un experimento que sea lo suficientemente sensible a las pequeñas diferencias en la fuerza gravitacional. El PRIMERO en verlo fue el experimento Pound-Rebka, que fue una de las pruebas clásicas de la teoría de la gravedad de Einstein, verificándolo espectacularmente.,
El físico Glen Rebka, en el extremo inferior de las Torres Jefferson, Universidad de Harvard, llamando… Profesor Pound en el teléfono durante la configuración del famoso experimento Pound-Rebka.
Corbis Media / Harvard University
otro es el efecto de las mareas en la Tierra misma. La Tierra gira, y la Luna tira tanto de la corteza de la Tierra como de los océanos que la rodean. A medida que la Tierra gira, la fuerza de la Luna cambia en cada punto individual, causando que los océanos se abulten.,
aunque usted, como persona individual, no es lo suficientemente sensible como para detectar los cambios de fuerza, puede experimentar fácilmente las mareas que entran y salen, mientras la Tierra gira sobre su eje. El hecho de que tengamos dos protuberancias oceánicas, y que la Tierra gire una vez al día, significa que tenemos dos mareas bajas y dos mareas altas diariamente. Es posible que no pueda sentir las fuerzas de marea en su propio cuerpo, pero claramente puede experimentar sus efectos.
La Luna ejerce una fuerza de marea en la tierra, que no solo causa nuestras mareas, sino que causa el frenado de…, la rotación de la Tierra, y un alargamiento posterior del día. A medida que la Luna crea dos protuberancias de marea en la tierra, que a su vez gira una vez al día, experimentamos dos mareas bajas y dos mareas altas diariamente.
usuario de Wikimedia Commons Wikiklaas y E. Siegel
finalmente, el hecho de que la Tierra misma gire resulta en un tipo especial de fuerza experimentada por todo en su superficie: la fuerza de Coriolis. Debido a que la Tierra está girando en relación con una ubicación fija (i. e.,, sobre su eje), puntos a lo largo de su superficie en diferentes latitudes experimentarán una ligera fuerza que causa una rotación adicional.
la cantidad máxima de fuerza sería experimentada por un objeto en el Polo Norte o sur, lo que causaría que experimentara una rotación adicional de 360 grados sobre un objeto que no estaba en la Tierra. Pero los dos hemisferios diferentes experimentan rotación en direcciones opuestas: el Polo Norte siente una rotación en sentido contrario a las agujas del reloj, mientras que el Polo Sur siente una rotación en sentido contrario a las agujas del reloj., Para alguien en el ecuador, la fuerza cae a cero, y alguien en latitudes intermedias obtiene sOlo una rotación parcial en el transcurso de un día.
Los efectos de la Fuerza de Coriolis en un péndulo que gira a 45 grados de latitud Norte. Tenga en cuenta que el… péndulo toma dos rotaciones completas de la tierra con el fin de hacer una sola rotación completa en esta latitud.Cleon Teunissen / cleonis.,nl
La primera vez que se realizó este experimento fue de manera dramática en Francia por Léon Foucault, quien realizó su experimento de 1851 sujetando un enorme peso a través de una larga cuerda al techo del Panteón en París, Francia. Después de dejarlo ir en línea recta, fue monitoreado en el transcurso de un día, balanceándose y balanceándose. A medida que pasaban las horas, se hizo evidente que el péndulo no se movía en un simple movimiento de ida y vuelta, sino que giraba en relación con el resto del Panteón.,
Esta fue una prueba indiscutible de que la Tierra misma estaba girando, que la fuerza de Coriolis era real, y que las predicciones de una tierra giratoria fueron, de hecho, confirmadas por un experimento directo y fácilmente visible.
Este péndulo de Foucault, en la pantalla en acción en la Ciudad de las Artes y de las Ciencias de… Valencia en Málaga, España, gira en el transcurso de un día, derribando varias clavijas (mostradas en el suelo) mientras se balancea y la Tierra gira.,
Daniel Sancho/flickr
Como ser humano, los sensores de fuerza en nuestros cuerpos son primitivos, y solo funcionan en términos extremadamente cortos. Se necesitan los enormes efectos acumulativos que solo ocurren en el transcurso de un día para poder experimentar la rotación de la tierra, o mediciones de precisión que van mucho más allá de las capacidades de nuestro cuerpo, para detectar el movimiento de la Tierra.
pero este movimiento es real, y la razón por la que no puedes sentirlo no es porque no nos estamos moviendo, sino porque tu cuerpo humano está en constante movimiento uniforme con respecto a la Tierra misma., Si algo ejerciera una fuerza diferencial sobre ti desde la Tierra, lo sentirías inmediatamente. Pero en ausencia de eso, necesitarás un instrumento mucho más sensible que un mero cuerpo humano. En pocas palabras, eso es una gran parte de lo que se trata la ciencia: descubrir formas más allá de nuestros simples sentidos obvios para explorar y aprender sobre el universo. ¡La Tierra se mueve, y un péndulo de Foucault es como puedes ver sus efectos por ti mismo!
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