Univerzum-Galaxy
Univerzum-Galaxy
Menü
 
Univerzum
 
Kozmosz
 
Naprendszerünk
 
Hírdetések
 
Naprendszer

 
Pontos Idő
 
Bejelentkezés
Felhasználónév:

Jelszó:
SúgóSúgó
Elfelejtettem a jelszót
 
Adat
Yahoo bot last visit powered by MyPagerank.Net
Msn bot last visit powered by MyPagerank.Net
freestat.hu
 
Hírdetés
 
BlogPlusz
Friss bejegyzések
2012.10.04. 20:02
2012.01.15. 08:44
2012.01.15. 08:32
Friss hozzászólások
csillagggg: ez csodálatos...
 
Gravitáció és Tömeg

 

 

Történet

Az elõzõ fejezetben, amikor anyagról és erõkrõl beszéltünk, valójában tömegrõl és gravitációról is beszéltünk. A gravitációt, mint a világegyetemet átható általános erõt a természettudósok a 16-17. század során ismerték fel, a Naprendszer és a Föld tanulmányozása során. Ekkoriban vált elfogadottá Kopernikusz De Revolutionibus... címû mûve nyomán, hogy a Föld a többi bolygóval együtt mozog a Nap körül, azaz nem a Föld a világmindenség központja. Késõbb Kepler írta le a bolygók három mozgástörvényét:

  • A bolygók pályája ellipszis alakú, melyek egyik gyújtópontjában helyezkedik el a Nap. A kör és elliptikus alakú pályák fókusza és periódusa azonos.
  • A sugárvektorok azonos idõ alatt azonos területet súrolnak, azaz a keringési sebesség a Nap-Föld távolság függvényében változik.
  • A különbözõ bolygók periódusidejének négyzetei úgy aránylanak egymáshoz, mint a Naptól mért átlagos távolságuk köbei.

Galilei mondta ki a tehetetlenség elvét - azaz minden test megtartja egyenes vonalú egyenletes mozgását, ha erõ nem hat rá. Newton ismerte fel, hogy az egyenes vonalú egyenletes mozgás helyett az égitestek kúpszelet-pályái akkor jöhetnek létre, ha a görbe (egyik) fókuszában van a változtatást okozó erõ. A Föld esetében a vonzóerõ sugárirányú, azaz a Nap irányába hat. Newton tette általánossá az ebbõl a megfigyelésbõl leszûrhetõ következtetést az egyetemes tömegvonzás elméletével, s a gravitáció egyetemes érvényének felismerésével. Newton felfogása szerint a gravitáció hatása pillanatszerû, azaz mozgó tömeg új helyzetében azonnal új erõ észlelhetõ. Newton megfigyelései mindaddig az egyetlen magyarázatot adták a világegyetem mozgására, amíg az atomi világ és az igen nagy sebességek és távolságok tanulmányozásáig el nem jutott a fizika és a csillagászat. Einstein módosította Newton elképzeléseit, és kimondta azt hogy semmi sem haladhat gyorsabban a fény sebességénél. A korábban különállónak vélt tér és abszolút idõ egy rendszert, téridõt alkot. A gravitáció terjedése is részben hullámtermészetû, és a fenti sebességi korlátnak úgy engedelmeskedik, hogy meggörbíti a téridõt. Einstein relativitás elmélete szerint mindennek aminek energiája van, tömege is van, s a gravitáció hat rá, így az energiával rendelkezõ fényre is.

Földi viszonyok és földtani objektumok esetében a sebességek és tömegek olyan kicsik, hogy az Einstein féle módosításokkal nem kell számolnunk.

Egyetemes tömegvonzás törvénye

A világmindenség minden tárgya vonzza egymást; ennek ereje arányos a két test tömegével, és fordítottan arányos távolságuk négyzetével. Minden tárgy tömegével fordítottan arányos mértékben gyorsul az erõ irányába. Testek sebességének, mozgási irányának megváltoztatásához erõ szükséges.

F a gravitációs vonzóerõ, G a gravitációs konstans, cgs rendszerben G = 6,67 x 10-8 g-1 cm3 sec-2. Egy kiterjedéssel rendelkezõ test esetében az r-et a test pontjainak x,y,z koordinátái helyettesítik. Bevezetve az U gravitációs ekvipotenciális felületet, az F erõ az az erõ, amely erre a felszínre merõleges, azaz

Az U konstans (ekvipotenciális felület), és a gravitációs erõ nagysága -dU/dn ahol dU az U változása a dn távolságon belül, az ekvipotenciális felületre merõleges irányban.

A gravitáció szerepe a fizikai földtanban tárgyalt összes jelenség esetében alapvetõ, például:

  • termeli a föld hõenergiáját - az árapály erõ okozta súrlódás következtében
  • meghatározza a magmás feltörések helyét - a melegpontokon kialakuló sebességkülönbségbõl eredõ felhajtóerõ létrejöttével
  • kiváltja a diagenezist - az üledékekre ható fokozódó terhelés - eltemetõdés - kialakulásával
  • megszabja a lepusztulás - lehordódás sebességét - a szállitó felszíni vizek helyzeti energiája útján.
  • meghatározza a légkör összetételét - könnyebb molekulák (H, He) könnyebben szöknek, mint a nehezebb gázmolekulák (O2, N2)

Gravitációs energia

A gravitációs energiát egy test összes pontjában érvényes gravitációs potenciálok összege adja. Azaz, ennyi energia szükséges ahhoz, hogy a tárgy/test minden egyes alkotó tömegrészét az összes egyéb alkotó tömegrész vonzása ellenében a végtelenbe továbbítsa. Ennek fordítottjaként, ez az az energia, amely felszabadul akkor, ha az alkotó tömegrészekbõl, amelyek kezdetben egymáshoz képest a végtelenben voltak, egymás felé esve egy új objektum alakul ki. Egyszerû számitással, egy R sugarú és M tömegû homogén gömbre

E = 3/5 * GM2/R

Az egységnyi tömegre esõ gravitációs energia E/M uniform Föld esetében 3U/5 lenne, azaz 4 x 1011 ergs/s. Ilyen mértékû energia hirtelen felszabadulása esetében a Föld anyaga elgõzölögne. Ez korlátot szab az akkréciós keletkezés (eszerint a Föld csillagközi porból gravitációs hatásra összetömörödõ égitest) sebességének is, amely így nem lehet nagyobb, mint amennyinél a felszínrõl kisugárzódó hõ termeléséhez elegendõ mennyiségû energia termelõdik.

A Hold Föld körüli pályája

Egy tárgy a Föld felszínén az elsõ másodpercben 4,9 m-t esik a Föld felé. Ha a gravitációs törvény egyetemes, a Holdnak is arányos sebességgel esnie kell a Föld felé. A Hold zuhan, mivel nem érintõ pályán egyenes vonalban halad, hanem körpályán kering. A holdpálya sugara 384 000 km, Föld körüli keringési ideje 29 nap. Ebbõl számítható, hogy a Hold 1 sec alatt 1,36 mm-t esik, azaz kerül közelebb a Földhöz az egyenes vonalú egyenletes mozgáshoz képest. Ez jól illeszkedik a gravitációs törvény által megbecsülhetõ "eséshez".

A Föld sugara 6370 km - ha egy tárgy a Föld középpontjától 6370 km távolságban 1 s alatt 4,9 m-t esik, akkor 384000 km-nyire, azaz 60-szor távolabbról 1/602azaz 1/3600 x 4,9 m-t zuhan - ez 1,36 mm.

Az esés ellenére azért nem kerül a Hold közelebb a Földhöz, mert a Föld "elkanyarodik" tõle, s így a Föld "körül" esik.

Szökési sebesség

Bármely olyan tárgy, amely a Földtõl v sebességgel, és az U értékénél v2/2-vel nagyobb kinetikus energiával távolodik, nem fog visszaesni, mivel az energia elegendõ ahhoz, hogy a tárgyat hiperbolikus pályán a végtelenbe továbbítsa. Ez a Föld esetében 11 km/sec.

A Föld alakja

Mivel az erõ = tömeg x gyorsulás, ezért azt a vonzóerõt, amelyet a Föld fejt ki egységnyi tömegre, gravitációs gyorsulásnak nevezzük, és g-vel jelöljük. Ennek mértéke 982,7 gal, pontról pontra változik. Tengerszinten a változás kicsi, 0,5 %. A g mindenütt merõleges az U ekvipotenciális felületre. Nyugalomban lévõ folyadék felszínre ható összes erõ a felületre merõleges, különben elmozdulást, áramlást okozna. A tengerszint tehát az a felület, amelyre vonatkozóan az U konstans. Ha a Föld homogén nem-forgó tömeg lenne, akkor az ekvipotenciális felületek gömbök lennének, s ilyen lenne az óceán felszíne is.

A Föld sugarát ennek ismeretében meghatározhatjuk, ha a Föld középpontja felé mutató vertikálishoz hasonlítva két ponton megmérjük egy Földön kívüli csillagászati pont irányával bezárt szöget. A két ponton mért szögkülönbség azonos a két ponton a Föld középpontja felé bocsátott vertikális által bezár központi szöggel. A központi szög és a hozzátartozó megmérhetõ ívhossz ismeretében meghatározható a Föld sugara. A mérést már Erathostenes (296-196 i.e.) elvégezte.

Mivel a Föld forog, alakja csak közelítõen gömb alakú, valójában forgási ellipszoid. Ennek oka a gravitáció ellenében ható, és a forgásból adódó centrifugális erõ, amely a legkisebb a pólusokon, a legnagyobb az egyenlítõ síkjában. A forgásból származik a lapultság - ennek értéke 1/298,5.

A centrifugális erõ és a gravitációs erõ a Föld minden pontján eltérõ irányú vektor, s csak a pólusokon és az Egyenlítõn esik egybe. Ezért az ekvipotenciális felület (melyre a két vektor eredõje merõleges) ellipszoid, amelynek rövid és hossztengelye a Föld forgástengelyével illetve az Egyenlítõ síkjával esik egybe.

A szferoid az az ekvipotenciális felület, amely az áltagos tengerszinttel megegyezik egy olyan képzeletbeli forgó Földön, amelyen a tömegek felületbeli eloszlása homogén, azaz a hegységek és a tengerek szintkülönbségei ki vannak egyenlítve. A valóság még bonyolultabb, annak következtében, hogy a Föld tömegeloszlásában inhomogenitások vannak. Igy tehát az ellipszoidokkal csak közelíthetjük a valóságos alakot. A valóságos Föld alakhoz tartozó ekvipotenciális felületet nevezzük geoidnak.

 

Izosztázia

A 18 században Pierre Bouguer francia fizikus akarta megmérni a Föld egyenlitõi sugarát Peruban. Azt várta, hogy a közeli hegyek tömege arányos mértékben eltéríti a függõónt, de nem így történt. Everest ugyanezt találta Indiában, a Himalája tömeghatását vizsgálva.

Két külön pontban, de azonos szélességen végzett g mérés különbözhet egymástól. Ennek okai lehetnek:

  1. A mérések rendszerint nem a szferoidon, hanem magasabban történnek. A Föld középpontjától távolabb a gravitáció csökken. A "szabad-levegõ" korrekciót hozzáadva az alacsonyabb szinti méréshez, kapjuk a szabad-levegõ anomáliát.
  2. A szferoidra számitott gravitációnál azt tételezzük fel, hogy a teljes tömeg a szferoidfelület alatt van. A valóságban a szferoid és a topográfiai felszín között tömegek helyezkednek el. Ezek hatását a Bouguer-korrekcióval lehet figyelembe venni.

A szabad levegõ anomáliához hozzáadva a szabad-levegõ korrekciót, és levonva a Bouguer korrekciót, kapjuk a Bouger anomáliát. A meglepõ az, hogy ez az anomália a szárazulaton sokszor negatív, és számszerint nagyobb, mint a szabad levegõ anomália, mintha látszólag a szferoid felület feletti kõzetlemeznek nem lenne tömege.

Ez a jelenség, amely általánosnak tûnik, az izosztázia. Ennek földtani jelentése az, hogy a függõleges kõzetoszlop tömege a Földön mindenütt ugyanakkora, függetlenül a topográfiától és a magasságtól, a kontinenseken és az óceánokon egyaránt. Ha tehát a kõzetoszlop sûrüsége kisebb, akkor térfogata nagyobb (és ezért a felületrõl jobban kiemelkedik).

A jelenség hasonló a hidrosztatikus egyensúlyhoz. Egy nyugalomban levõ folyadékban egyazon felületen, ekvipotenciális felszínen a nyomás ugyanakkora, máskülönben áramlás indulna meg. A folyadék felszín alatti bármely h mélységben a nyomás (azaz az egységnyi felületre ható erõ) egyenlõ a g, illetve az egységnyi keresztmetszeti felületû anyaghasáb tömegének szorzatával.

A kõzetoszlopok tömegének azonosságára a legjobban alkalmazható az Airy modell, amelynél azt feltételezik, hogy egy-egy kõzetoszlopban eltérõ arányban vesznek részt különbözõ sûrûségû anyagok. Tudjuk, hogy a köpeny a Moho alatt nagyobb sûrûségû, mint a kéreg a Moho felett. A tömegek egyenlõsége e modell szerint úgy állna elõ, hogy a kéreg a kiemelkedett területeken vastagabb mint a mély területeken.

A fenti ábra három különbözõ típusú kéregblokkot mutat be, az A blokk óceáni, a B blokk kontinentális tengerszinti, a C blokk kontinentális magashegységi blokk. A három blokk közül a legmagasabb Moho helyzet az A blokkban, a legmélyebb Moho helyzet a C blokkban feltételezhetõ.

A fenti korreláció helyességét szeizmikus adatok nagy vonalakban igazolták. A legmélyebb Moho helyzeteket eddig a Pamírban és a chilei Andokban mérték, 70 km körüli kéregvastagsággal.

Izosztatikus anomáliák

A Föld területének legnagyobb része izosztatikus egyensúlyban van, de vannak anomális területek. Ezek olyan területek, ahol a Bouger-anomáliát sem a kéregvastagság, sem a sûrûség valószínûsíthetõ értékei nem redukálják nullára. Pozitív anomália tömegtöbbletet, negatív anomália tömeghiányt jelent. Pozitív anomália van pl. Hawaiin, ahol a friss lávatömegek alatt a kéreg még nem süllyedt megfelelõ mélységre, további süllyedés várható. Negatív anomália pl. Skandinávia, ahol a terület a szárazulati jégtakaró elolvadása miatt emelkedik. Az alábbi diagram Skandinávia kiemelkedésének mértékét mutatja a jégkorszak óta. Az emelkedés mértéke helyenként még ma is eléri az 1 cm-t.

Gravitációmérések alkalmazása a gyakorlatban

A gravitációs mérések jelentõs szerepet kapnak minden olyan földtani probléma megoldásában, ahol viszonylag jól meghatározható geometriájú alakban, helyzetben jelentõsen eltérõ sûrûségû kõzettömegek kimutatása a cél. Sokféle ilyen feladat lehetséges, vulkáni centrumok kimutatásától kezdõdõen szkarnos érctestek helyzetének meghatározásáig. Jelentõs a módszer alkalmazása a szerkezetföldtani kutatások területén, és szénhidrogén-kutatásokban.

Ugyancsak jelentõs szerepe van a gravitációnak az eljárástechnikában - a kõzetek és ásványok megfelelõ sûrûségkülönbség esetén elválaszthatók a gravitáció - eltérõ süllyedési sebesség - segítségével.

 
Föld
 
Fizika
 
Földönkivűli Élet
 
Language
 
Hírdetés
 
Facebook&Twitter

Keress meg minket a Google+

 
Hold állása
CURRENT MOON
 
My IP
Powered by  MyPagerank.Net

IP

Google Pagerank mérés, keresooptimalizálás

antivírus

 
Látogatók
 

A FÉRJFOGÁS és a FÉRJMEGTARTÁS TITKAI, a SZERELEMRÕL MINDEN, a BOLDOG SZEXUÁLIS ÉLEThez vezetõ út: PSP    *****    PÁRKAPCSOLATI és SZEXUAL PARAPSZICHOLÓGIA: PSP alternatív spirituális tanácsadó képzés abszolút kezdõknek és haladóknak    *****    Hogyan kell a SZERELMET BEVONZANI ÉS MEGTARTANI? Mi a BOLDOG SZERELEM TITKA? A PSP-n megtudhatod!    *****    Minden amit TUDNI AKARSZ A SZERELEMRÕL ÉS A SZEXRÕL: PSP Párkapcsolati tanácsadó képzés * SZERELEM SZEXUALITÁS    *****    Magyarország egyetlen Olicity és legaktívabb Arrow rajongói oldala! Minden infó az aktuális 6. évadról és egyéb finomság    *****    Megjelent a The Sims 4 legújabb kiegészítõje, a Laundry Stuff Pack. Vajon megéri megvenni? Derítsd ki Te magad!    *****    Állatok - Könyvek - Zene - HobbiZoona Blog - Állatok - Könyvek - Zene - HobbiZoona Blog - Állatok - Könyvek - Zene -Katt    *****    Lépj be a lovak csodálatos világába! Nevelj te is nálunk! KATT KATT KATT KATT    *****    Nem lehet saját lovad? Nevelj virtuálisan ITT! Nevelj, versenyezz, licitálj szebbnél szebb lovakra!    *****    -Portálépítés és portáldíszítés kezdõknek és haladóknak! Rengetek leírás, JavaScriptek , CSS ,HTML kódok,Naptár,Design!-    *****    The Resident - A kórházi drámasorozat január 21-én indul Matt Czuchry és Emily VanCamp fõszereplésével! Nézzetek be!    *****    Mindenféle kérdésedre õszinte választ kaphatsz a valódi Kérdõasztrológia segítségével.    *****    Részletes személyiség és sors analízis / születési horoszkóp / ajándék 3 év elõrejelzéssel. Most érdemes ide látogatni!!    *****    Ha diplomás asztrológust keresel, aki BECSÜLET KASSZÁS alapon ad tanácsot és INGYEN OKTAT, akkor keress bizalommal!    *****    A BIOTÉRKÉP AZ IGAZI KARMA! MEGMUTATJA PONTOSAN,MILYEN FELADATTAL SZÜLETTÉL.EGY PRÓBÁT MEGÉR. SOK SEGÍTSÉG MINDEN NAP!!!    *****    Megnyitott a madárvendéglõ! Gyertek vendégségbe ti is Mályvához és Pipitérhez! Irány a Mesetár!    *****    Megnyitottam cikkes, véleményes blogomat! Sok-sok érdekes bejegyzéssel várlak naponta, ne hagyd ki! - Alice    *****    Sztárokról és idolokról írok,ajánlókat hozok,tippeket és tageket osztok meg veletek!Nézz be egy blogkóros lány oldalára!    *****    Az igazi karma a horoszkópodban a Felszálló holdcsomópont,a Chiron,a Lilith (Fekete Hold),Rendeld meg most!Várlak, katt!    *****    családi adókedvezmény 2018 nyomtatvány letöltés, feltételek tudnivalók