Φτιάχνουν οι μαύρες τρύπες ... σπαγγέτι (Β' Μέρος);
Βαθμός δυσκολίας: ++
Σε αυτό το δεύτερο μέρος για την “σπαγγετοποίηση” θα δούμε πώς η βαρύτητα “ζουλάει” τα αντικείμενα. Θα δούμε επιπλέον πώς να κάνουμε τις παλιρροϊκές δυνάμεις ισχυρότερες.
Ας περιστρέψουμε τη ράβδο που μελετούσαμε στο πρώτο μέρος κατά 90 μοίρες έτσι ώστε και τα δυο της άκρα να ισαπέχουν από την επιφάνεια της Γης - να είναι δηλαδή τοποθετημένη παράλληλα με την επιφάνεια της Γης (μην το θεωρήσετε σαν επιχείρημα ότι η Γη είναι επίπεδη, απλώς η ράβδος είναι πολύ μικρή να μοιάζει ότι είναι παράλληλα στη Γη). Σε αντίθεση με την προηγούμενη φορά, η Γη έλκει βαρυτικά προς το κέντρο της τα δυο άκρα της ράβδου με ακριβώς την ίδια δύναμη (όπως φαίνεται στην Εικόνα 1). Η δύναμη του αριστερού άκρου μπορεί να αναλυθεί σε δύο συνιστώσες: μια κάθετη στη ράβδο και μια παράλληλη στη ράβδο με φορά προς το κέντρο της. Αυτό που υποδηλώνει αυτή η ανάλυση δυνάμεων είναι ότι ένα μέρος της βαρύτητας θέλει να τραβήξει τη ράβδο προς τα κάτω και το άλλο μέρος θέλει να την τραβήξει προς τα δεξιά. Η δύναμη στο δεξί άκρο της ράβδου μπορεί να αναλυθεί με παρόμοιο τρόπο σε δυο συνιστώσες: μια που τραβάει τη ράβδο προς τα κάτω και μια που τραβάει προς τα αριστερά.
Οι συνιστώσες της βαρυτικής δύναμης που είναι παράλληλες στη ράβδο, δείχνουν όλες προς το κέντρο της με αποτέλεσμα η ράβδος να συμπιέζεται.
Επομένως, η βαρύτητα “τεντώνει” και “ζουλάει” αντικείμενα ακριβώς την ίδια χρονική στιγμή! Στην πραγματικότητα, αυτή ακριβώς είναι η τεχνική που ακολουθούμε για να φτιάξουμε noodles ή σπαγγέτι! Στο παραπάνω πείραμα με τη ράβδο, προφανώς θα μπορούσαμε να αντικαταστήσουμε τη ράβδο με άλλα σώματα διαφόρων σχημάτων ή ακόμα και με ένα ανθρώπινο ον!
Εικόνα 1: Σε αυτό το σχήμα φαίνεται πώς η βαρύτητα μπορεί να “ζουλήξει” τη ράβδο. Image Credits: NASA for Earth’s picture
Αισθάνοντας τις Βαρυτικές Δυνάμεις
Εάν υπολογίσουμε την επιτάχυνση μέσω παλιρροϊκών δυνάμεων που αισθάνεται η ράβδος στην επιφάνεια της Γης, τη βρίσκουμε να είναι εκατομμύρια φορές ασθενέστερη από τη βαρυτική επιτάχυνση λόγω της βαρύτητας (βλέπε υποσημείωση στο α' μέρος). Ζώντας στο βαρυτικό πεδίο της Γης, δεν αισθανόμαστε σε πραγματικό χρόνο το τέντωμα ή τη συμπίεση λόγω των παλιρροϊκών δυνάμεων. Επομένως, πώς μπορούμε να αισθανθούμε ισχυρότερες παλιρροϊκές δυνάμεις;
Οι παλιρροϊκές δυνάμεις αυξάνονται με τους παρακάτω τρόπους:
Αυξάνοντας τη μάζα του σώματος που προκαλεί την παλιρροϊκή δύναμη
Φέρνοντας το σώμα πιο κοντά στο αντικείμενο που προκαλεί την παλιρροϊκή δύναμη
Αυτό δε σημαίνει ότι αν βουτήξουμε βαθιά μέσα στη Γη θα αισθανθούμε ισχυρότερη παλιρροϊκή δύναμη γιατί όσο βαθύτερα πηγαίνουμε μέσα στη Γη, τόσο η ενεργή μάζα που συνεισφέρει στη βαρύτητα μειώνεται.
Με άλλα λόγια, οι παλιρροϊκές δυνάμεις ισχυροποιούνται όπου τα αντικείμενα που τις προκαλούν έχουν πολύ μεγάλη μάζα σε έναν πολύ μικρό όγκο. Και τίποτα στο Σύμπαν δε φέρει πολύ μεγάλη μάζα σε έναν μικρό όγκο από τις μαύρες τρύπες!
Συνοψίζοντας: η βαρύτητα μπορεί να “τεντώσει” και να “ζουλίξει” αντικείμενα. Η βαρύτητα της Γης δεν είναι αρκετά ισχυρή για να προκαλέσει αισθητές παλιρροϊκές δυνάμεις σε σώματα όπως το ανθρώπινο είδος.
Στο επόμενο και τελευταίο μέρος θα μελετήσουμε την παλιρροϊκή επιρροή των μελανών οπών σε γειτονικά τους αντικείμενα.
Λέξεις κλειδιά: Βαρύτητα, παλιρροϊκές δυνάμεις, ράβδος, ζούληγμα, σπαγγέτι