La humanidad vive bajo la influencia de la gravedad. No solo las manzanas caen de los árboles, sino todos los objetos caen desde arriba. Intentamos saltar alto en el aire, pero no nos quedamos allí ni por unos segundos; volvemos a caer, lejos de alcanzar el cielo. No lo sentimos porque vivimos bajo la influencia de la gravedad en todo momento, pero siempre estamos atrapados por ella. Incluso en este momento, la gravedad trabaja constantemente para los árboles, las sillas, el aire, etc.
La humanidad ha realizado innumerables esfuerzos para escapar de la gravedad durante mucho tiempo. En 1783, los hermanos Montgolfier viajaron por el cielo en un globo aerostático. Aproximadamente cien años después, los hermanos Wright inventaron el primer avión propulsado. Ahora han pasado nuevamente cien años, y la civilización moderna, que ha seguido desarrollándose, ha inventado aviones supersónicos y gigantes. La humanidad que despegó del suelo comenzó a soñar con viajar en el espacio, que está completamente fuera de la gravedad de la Tierra. Ese deseo dio como resultado el diseño de un cohete y la fabricación de una nave espacial tripulada y la Estación Espacial Internacional.
¿Qué es la gravedad?
¿Qué es la gravedad? La gravedad es la fuerza que atrae los objetos hacia el centro de la Tierra. Para entender la gravedad, es necesario entender la ley de la gravitación universal. La gravitación universal es la gravitación que actúa entre todos los objetos del universo, y todos los objetos se atraen entre sí. La gravitación universal es proporcional a la masa e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, lo cual significa que su fuerza aumenta cuanto mayor es la masa y cuanto más cerca está.
Pensemos en el manzano del que Newton concibió la ley de la gravitación universal. Las manzanas atraen a la Tierra y la Tierra atrae a las manzanas. La fuerza de la Tierra que atrae a las manzanas y la fuerza de las manzanas que atrae a la Tierra son la misma según la ley de acción y reacción. Sin embargo, dado que la masa de una manzana es mucho menor que la de la Tierra, las manzanas caen a la tierra.
La gravitación universal no solo funciona entre la Tierra y las manzanas, sino también entre la Tierra y la Luna, entre el Sol y la Tierra, y entre las galaxias. Newton concibió el concepto de gravitación universal al expandir la gravedad de la Tierra al universo. La gravitación universal y la gravedad son básicamente el mismo concepto porque acaba de agregarse la “gravitación universal”, que significa que es una ley general del universo.
Llamamos peso al tamaño de la gravedad. La gente a menudo confunde masa con peso. No obstante, la masa es un valor que no cambia, mientras que el peso sí lo hace, dependiendo del tamaño de la gravedad que se aplique al objeto. Por ejemplo, un hombre que pesa 60 kg en la Tierra pesa 10 kg en la Luna, porque la gravedad de la Luna es un sexto de la de la Tierra.
Espacio ingrávido, que es tan diferente de la Tierra
La mayoría de la gente piensa que está libre de gravedad en el espacio. Sin embargo, hay muchos cuerpos celestes en el espacio y hay gravedad en todas partes. Por lo tanto, la gravedad cero o la ingravidez no es un estado sin gravedad, sino un estado con una gravedad muy débil porque está lejos de los cuerpos celestes o un estado en el que no se siente la gravedad porque muchas fuerzas están compensadas.
En el espacio donde hay ingravidez, un objeto flota alrededor en lugar de caer en una dirección, y nuestros cuerpos flotan aunque no hagamos ningún esfuerzo, y podemos girar fácilmente con solo hacer un pequeño esfuerzo. El líquido flota como gotas redondas por la tensión superficial. Así que no podemos beber agua sin usar una pajita. Como no hay corrientes de convección, las velas se apagan fácilmente y no es fácil hervir agua o aceite usando fuego. En el espacio, no podemos hacer fideos o frituras, que son alimentos comunes en la Tierra.
En un estado de ingravidez, ocurren muchos cambios en el cuerpo. Los astronautas son un 3 % más altos que en la Tierra. La Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA) fabricó trajes espaciales para adaptarse a las alturas de los astronautas de acuerdo con sus alturas medidas en la Tierra para su primer vuelo espacial. Sin embargo, a medida que su vida en el espacio continuó, sus trajes espaciales se volvieron demasiado pequeños para ellos hasta el punto de que no podían moverse libremente. Fue porque se hicieron más altos, ya que había gravedad cero que tuvo un impacto en la columna vertebral.
Además, la cintura se vuelve más delgada a medida que los órganos internos ascienden y los músculos se debilitan, ya que no hay necesidad de vencer a la gravedad. A medida que el calcio sale de los huesos, hay más peligro de osteoporosis, y alrededor del 1 % del calcio de todos los huesos se pierde mientras se pasa un mes en el espacio.
Los rostros de los astronautas que están en el espacio cambian hasta ser muy redondos. Se denomina “cara de luna”. Una de las tareas científicas del Programa de Astronautas de Corea fue “la investigación de los cambios en los rostros de los astronautas”. Como hay gravedad cero, la sangre se esparce uniformemente, la sangre sube y la cara se hincha. Por otro lado, las piernas se adelgazan a medida que pierden mucha sangre.
En un estado de ingravidez, la producción de glóbulos rojos disminuye, la sangre se vuelve acuosa y el suministro de oxígeno a la sangre cae drásticamente. Además, no se siente diferencia entre arriba y abajo, por lo que llegan a perder el sentido de la orientación y sufren el mareo espacial. Aquellos que salen al espacio se someten a un estricto entrenamiento en la Tierra para estar preparados para esta situación, pero a veces sufren efectos secundarios como problemas para caminar incluso después de regresar.
Importancia de la gravedad
La película Gravedad describe el espacio de manera realista. Esta película les permite a los espectadores sentir la importancia de la gravedad en lugar de una sensación de libertad de la gravedad. Cuando los personajes de la película están cumpliendo con sus deberes en el espacio, su nave espacial es destruida por desechos espaciales1 que se precipitan hacia ella a gran velocidad. Luego, el personaje principal, que se queda sola en el espacio donde hay gravedad cero para sostener su cuerpo o aire para inhalar y exhalar, lucha contra la ingravidez y por regresar a la Tierra.
1. Desecho espacial: colección de objetos hechos por el hombre que flotan en el espacio. Hay muchos tipos como satélites viejos o rotos, herramientas que los astronautas pierden mientras trabajan en el espacio e incluso trozos de pintura. El desecho espacial gira alrededor de la Tierra en una órbita determinada. Como se mueve a una gran velocidad de 7 km/s, incluso un pequeño fragmento tiene un poder tremendo.
En la Tierra, un objeto se detiene inmediatamente incluso si se le aplica una fuerza. Se debe a que cuando el objeto choca con el aire y se encuentra con la superficie por la gravedad, se genera la fricción. Por el contrario, en el espacio, no podemos hacer ni siquiera cosas simples como cambiar la dirección del cuerpo, moverse o detenerse. A diferencia de la Tierra, el espacio es un mundo sin peso donde no se puede sentir la gravedad, y está cerca de un vacío donde casi no existe materia. Por esta razón, una vez que un objeto comienza a moverse con fuerza en el espacio, trata de mantener su estado para siempre. En otras palabras, una vez que salte hacia el espacio oscuro, viajará por el espacio para siempre y nunca podrá regresar.
Al ver todo el universo, podemos entender aun más la importancia de la gravedad. Así como la Luna está sostenida por la gravedad de la Tierra, los planetas del sistema solar están orbitando alrededor del Sol, sostenidos por la gravedad de este. La gravedad desempeña el papel de mantener todos los cuerpos celestes en su lugar. Si la gravedad desaparece repentinamente, la Luna, que gira alrededor de la Tierra, la dejará, y toda la atmósfera que está sostenida por la gravedad también desaparecerá. Comenzando desde los planetas cercanos al Sol, los planetas dejarán la influencia de la gravedad del Sol y serán arrojados hacia el espacio lejano, y las galaxias también dejarán sus órbitas. Si la gravedad, que sostiene todo el universo, desaparece, el universo se expandirá rápidamente y todo se dispersará al final.
El mundo sin gravedad no es un espacio de libertad con el que la humanidad haya soñado, sino un espacio extremadamente peligroso donde los hombres no pueden sobrevivir. La gravedad no ata a los hombres, sino que es una salvaguardia de la nave espacial llamada Tierra, que viaja en el espacio a una velocidad de 30 km/s. Podemos movernos libremente según nuestra voluntad en la Tierra sin volar al espacio, gracias a la gravedad. Sin embargo, la humanidad todavía sueña con la libertad perfecta, sin la limitación de la gravedad, y con el universo infinito, de pie aquí en la Tierra.
- Referencias
- Reunión de profesores de ciencias, 101 preguntas científicas que incluso los profesores de ciencias se preguntan (en coreano), Book Mentor, 2010
- Go Ho-gwan, Nuestro destino en un mundo sin gravedad (en coreano), Science Donga (marzo de 2013)
- ¡Oh Ga-hee, ¡Gracias a la gravedad de la Tierra! (en coreano), Science Donga (noviembre de 2013)
- Kim Hyeong-ja, ¿Por qué los físicos arriesgan su vida por la gravedad? (en coreano), Revista semanal Chosun (5 de noviembre de 2013)