Trong vũ trụ có tồn tại trọng lực không?
Các nhà du hành vũ trụ cũng như những người tham gia du lịch vũ trụ có thể thấy hào hứng và thích thú bởi cảm giác không trọng lượng trên các chuyến bay vũ trụ, nhưng bạn chớ có bị hiểu nhầm bởi thuật ngữ ''zero-gravity'' hay ''trọng lực không'' này. Mọi vật thể trong không gian đều bị hút bửi các vật thể khác, kể cả những nhà du hành vũ trụ, những người tự cho rằng họ đã vượt khỏi tầm kiểm soát của lực hấp dẫn của Trái đất.
Lực hút của Trái đất tác dụng lên mọi vật ở trên hay ở gần bề mặt của hành tinh này. Chúng ta cảm nhận được lực hấp dẫn của Trái đất thông qua khối luợng của chúng ta và lưc hấp dẫn đó tạo đựơc một gia tốc 9,8m/s2 hướng về tâm Trái đất.
Chính vì vậy mà các nhà du hành vũ trụ cần phải có những động cơ cực khỏe như của tầu Con thoi hay những tên lửa trên tầu Liên hợp của Nga để có thể đi vào quỹ đạo của Trái đất.
Làm thế nào để ''nổi'' ở trên đó?
Lực hấp dẫn biểu thị tương tác giữa 2 vật thể, độ lớn của lực đó phụ thuộc vào khối lượng của 2 vật và khoảng cách giữa chúng. Khối lượng càng lớn càng dẫn tới lực hút lớn hơn. Những người quá cân đang phải đấu tranh để giảm từng cân từng lạng một sẽ thấy rõ điều này.
Trái lại, khoảng cách giữa 2 vật càng lớn càng làm giảm nhanh lực hấp dẫn. Nhưng ở nơi mà các con tầu vũ trụ đang hoạt động ở khoảng 220 dặm hay 354km trên bê mặt trái đất, lực hấp dẫn vẫn còn khoảng 90 % so với những vật trên mặt đất. Lực hút của Trái đất vẫn tác dụng lên các nhà du hành vũ trụ khi họ bay trên quỹ đạo.
Một con tầu vũ trụ có thể chống lại lực hút của Trái đất bằng cách đạt được một vận tốc ngang đủ lớn sao cho con tầu luôn trượt theo chiều ngang trong khi cũng ''rơi'' xuống Trái đất cùng một lúc và do vậy tạo thành một quỹ đạo tròn (hoặc elip). Ví dụ tầu con thoi phải có tốc độ trung bình là 17000 tới 18000 dặm/giờ để có thể giữ được độ cao trên quỹ đạo. Sự rơi tự do liên tục xung quanh hành tinh như vậy đã tạo cho các nhà du hành cảm giác không trọng lượng.
Những thiên thể có khối lượng lớn có thể tạo vùng ảnh hưởng của lực hấp dẫn ở những khoảng cách rất xa. Mặt trăng vẫn liên tục duy trì trạng thái rơi tự do xung quanh Trái đất, và đến lượt mình, Trái đất vẫn đang rơi tự do xung quanh Mặt trời. Mặt trời của chúng ta chứa tới hơn 99% toàn bộ lượng vật chất có trong hệ Mặt trời do vậy mới có thể gây ảnh hưởng hấp dẫn và duy trì trong qũy đạo ổn định tới 8 hành tinh, một số hành tinh lùn và biết bao nhiêu các tiểu hành tinh, vành đai đá, băng và bụi v.v...
Một phi công vũ trụ đang chuyển động với tốc độ hàng ngàn dặm trên giờ cùng với tầu vũ trụ, thực ra đang trượt ngang và cùng lúc đang rơi về phía Trái đất. Kết hợp của hai chuyển động này giúp anh ta bay trong quỹ đạo và có được cảm giác không trọng lượng. Trên thực tế, ở độ cao 250 dặm như vậy, lực hút của Trái đất tác dụng lên nhà du hành vũ trụ vẫn còn khoảng 90% so với giá trị nếu anh ta đang ở trên mặt đất. Credit: NASA
Sao Mộc, hành tinh lớn nhất trong hệ cũng vươn cánh tay lực hấp dẫn của mình ra khoảng không gian rộng lớn xung quanh và giữ lại các tảng thiên thạch cũng như các vật thể khác đang lao vào khu vực bên trong của hệ Mặt trời và có thể sẽ đe doạ Trái đất nếu không bi sao Mộc ngăn lại. Mới đây một thiên thiên thạch đã lao vào sao Mộc và để lại một vết sẹo có kích thước bằng biển Thái bình dương. 15 năm trước, sao chổi Shoemaker Levy9 cũng đã đâm vào sao Mộc sau khi bị chính hành tinh này gây tác động lực thủy triều và vỡ làm 21 mảnh.
Ngay cả những thiên thạch nhỏ cũng tạo ra lực hút hấp dẫn. Và trong những bản báo cáo ngắn, một số nhà khoa học đã đề nghị sử dụng chính khối lượng của con tầu vũ trụ tạo ra một lực hút nhẹ và từ từ kéo các thiên thạch đang đe doạ Trái đất ra khỏi quỹ đạo nguy hiểm.
Quan điểm lực hấp dẫn của Anhxtanh
Albert Einstein đã đưa ra một cách nghĩ khác về lực hấp dẫn trong vũ trụ. Hãy tưởng tượng vũ trụ 3 chiều (3D) của chúng ta như là một tấm thảm 2 chiều (2D). Mỗi một thiên thể trong vũ trụ đóng vai trò như một viên bi nằm trên tấm thảm và tạo thành những chỗ trũng trong mạng lưới không-thời gian giống những cái hố trên mặt đất.
Sự uốn cong của mạng không-thời gian tạo một xu thế rơi vào phía trong đối với các vật thể khác, và đặc biệt là những vật thể nhỏ hơn đang đi ngang qua. Hình tượng đó giống như có một tấm ga giường được 2 người căng ngang ra và ta hãy xem 1 viên bi lăn trên thảm và cuối cùng sẽ lăn vào chỗ trũng được một viên bi khác to hơn nằm sẵn trước đó tạo ra. Những vật thể nặng hơn như hố đen sẽ tạo ra những hố trũng lớn hơn trong mang lưới không-thời gian trong khi những vật thể tí hon như con tầu vũ trụ thì chỉ tạo được một vết hằn trên mạng lưới là cùng.
Rõ ràng là lực hấp dẫn tồn tại ở mọi nơi trong vũ trụ, nhưng điều đó cũng không ngăn được các nhà du hành vũ trụ mô tả cái cảm giác tuyệt vời của tình trạng không trọng lượng. Đôi khi ảo giác của con người về những trải nghiệm còn có ''âm lượng'' lớn hơn các thực tế nghiên cứu khoa học.
Thohry (Theo Space.com)
Các nhà du hành vũ trụ cũng như những người tham gia du lịch vũ trụ có thể thấy hào hứng và thích thú bởi cảm giác không trọng lượng trên các chuyến bay vũ trụ, nhưng bạn chớ có bị hiểu nhầm bởi thuật ngữ ''zero-gravity'' hay ''trọng lực không'' này. Mọi vật thể trong không gian đều bị hút bửi các vật thể khác, kể cả những nhà du hành vũ trụ, những người tự cho rằng họ đã vượt khỏi tầm kiểm soát của lực hấp dẫn của Trái đất.
Lực hút của Trái đất tác dụng lên mọi vật ở trên hay ở gần bề mặt của hành tinh này. Chúng ta cảm nhận được lực hấp dẫn của Trái đất thông qua khối luợng của chúng ta và lưc hấp dẫn đó tạo đựơc một gia tốc 9,8m/s2 hướng về tâm Trái đất.
Chính vì vậy mà các nhà du hành vũ trụ cần phải có những động cơ cực khỏe như của tầu Con thoi hay những tên lửa trên tầu Liên hợp của Nga để có thể đi vào quỹ đạo của Trái đất.
Làm thế nào để ''nổi'' ở trên đó?
Lực hấp dẫn biểu thị tương tác giữa 2 vật thể, độ lớn của lực đó phụ thuộc vào khối lượng của 2 vật và khoảng cách giữa chúng. Khối lượng càng lớn càng dẫn tới lực hút lớn hơn. Những người quá cân đang phải đấu tranh để giảm từng cân từng lạng một sẽ thấy rõ điều này.
Trái lại, khoảng cách giữa 2 vật càng lớn càng làm giảm nhanh lực hấp dẫn. Nhưng ở nơi mà các con tầu vũ trụ đang hoạt động ở khoảng 220 dặm hay 354km trên bê mặt trái đất, lực hấp dẫn vẫn còn khoảng 90 % so với những vật trên mặt đất. Lực hút của Trái đất vẫn tác dụng lên các nhà du hành vũ trụ khi họ bay trên quỹ đạo.
Một con tầu vũ trụ có thể chống lại lực hút của Trái đất bằng cách đạt được một vận tốc ngang đủ lớn sao cho con tầu luôn trượt theo chiều ngang trong khi cũng ''rơi'' xuống Trái đất cùng một lúc và do vậy tạo thành một quỹ đạo tròn (hoặc elip). Ví dụ tầu con thoi phải có tốc độ trung bình là 17000 tới 18000 dặm/giờ để có thể giữ được độ cao trên quỹ đạo. Sự rơi tự do liên tục xung quanh hành tinh như vậy đã tạo cho các nhà du hành cảm giác không trọng lượng.
Những thiên thể có khối lượng lớn có thể tạo vùng ảnh hưởng của lực hấp dẫn ở những khoảng cách rất xa. Mặt trăng vẫn liên tục duy trì trạng thái rơi tự do xung quanh Trái đất, và đến lượt mình, Trái đất vẫn đang rơi tự do xung quanh Mặt trời. Mặt trời của chúng ta chứa tới hơn 99% toàn bộ lượng vật chất có trong hệ Mặt trời do vậy mới có thể gây ảnh hưởng hấp dẫn và duy trì trong qũy đạo ổn định tới 8 hành tinh, một số hành tinh lùn và biết bao nhiêu các tiểu hành tinh, vành đai đá, băng và bụi v.v...
Một phi công vũ trụ đang chuyển động với tốc độ hàng ngàn dặm trên giờ cùng với tầu vũ trụ, thực ra đang trượt ngang và cùng lúc đang rơi về phía Trái đất. Kết hợp của hai chuyển động này giúp anh ta bay trong quỹ đạo và có được cảm giác không trọng lượng. Trên thực tế, ở độ cao 250 dặm như vậy, lực hút của Trái đất tác dụng lên nhà du hành vũ trụ vẫn còn khoảng 90% so với giá trị nếu anh ta đang ở trên mặt đất. Credit: NASA
Sao Mộc, hành tinh lớn nhất trong hệ cũng vươn cánh tay lực hấp dẫn của mình ra khoảng không gian rộng lớn xung quanh và giữ lại các tảng thiên thạch cũng như các vật thể khác đang lao vào khu vực bên trong của hệ Mặt trời và có thể sẽ đe doạ Trái đất nếu không bi sao Mộc ngăn lại. Mới đây một thiên thiên thạch đã lao vào sao Mộc và để lại một vết sẹo có kích thước bằng biển Thái bình dương. 15 năm trước, sao chổi Shoemaker Levy9 cũng đã đâm vào sao Mộc sau khi bị chính hành tinh này gây tác động lực thủy triều và vỡ làm 21 mảnh.
Ngay cả những thiên thạch nhỏ cũng tạo ra lực hút hấp dẫn. Và trong những bản báo cáo ngắn, một số nhà khoa học đã đề nghị sử dụng chính khối lượng của con tầu vũ trụ tạo ra một lực hút nhẹ và từ từ kéo các thiên thạch đang đe doạ Trái đất ra khỏi quỹ đạo nguy hiểm.
Quan điểm lực hấp dẫn của Anhxtanh
Albert Einstein đã đưa ra một cách nghĩ khác về lực hấp dẫn trong vũ trụ. Hãy tưởng tượng vũ trụ 3 chiều (3D) của chúng ta như là một tấm thảm 2 chiều (2D). Mỗi một thiên thể trong vũ trụ đóng vai trò như một viên bi nằm trên tấm thảm và tạo thành những chỗ trũng trong mạng lưới không-thời gian giống những cái hố trên mặt đất.
Sự uốn cong của mạng không-thời gian tạo một xu thế rơi vào phía trong đối với các vật thể khác, và đặc biệt là những vật thể nhỏ hơn đang đi ngang qua. Hình tượng đó giống như có một tấm ga giường được 2 người căng ngang ra và ta hãy xem 1 viên bi lăn trên thảm và cuối cùng sẽ lăn vào chỗ trũng được một viên bi khác to hơn nằm sẵn trước đó tạo ra. Những vật thể nặng hơn như hố đen sẽ tạo ra những hố trũng lớn hơn trong mang lưới không-thời gian trong khi những vật thể tí hon như con tầu vũ trụ thì chỉ tạo được một vết hằn trên mạng lưới là cùng.
Rõ ràng là lực hấp dẫn tồn tại ở mọi nơi trong vũ trụ, nhưng điều đó cũng không ngăn được các nhà du hành vũ trụ mô tả cái cảm giác tuyệt vời của tình trạng không trọng lượng. Đôi khi ảo giác của con người về những trải nghiệm còn có ''âm lượng'' lớn hơn các thực tế nghiên cứu khoa học.
Thohry (Theo Space.com)
