La gravité est une force fondamentale assez impressionnante. S'il n'y avait pas le confortable 1 g de la Terre, qui fait tomber des objets vers la Terre à une vitesse de 9,8 m/s², on s'envolerait tous dans l'espace. Et sans ça, toutes les espèces terrestres se faneraient lentement et mourraient à mesure que nos muscles dégénéreraient, nos os sont devenus fragiles et faibles, et nos organes ont cessé de fonctionner correctement.

On peut donc dire sans exagération que la gravité n'est pas seulement un fait de la vie ici sur Terre, mais une condition préalable pour cela. Cependant, puisque les êtres humains semblent déterminés à descendre de ce rocher – échapper aux « liens hargneux de la Terre », pour ainsi dire - comprendre la gravité de la Terre et ce qu'il faut pour y échapper est nécessaire. Alors, quelle est la force de la gravité terrestre ?

Définition

Pour le décomposer, la gravité est un phénomène naturel dans lequel toutes les choses qui possèdent une masse sont rapprochées les unes des autres - c'est-à-dire les astéroïdes, planètes, étoiles, galactique, super grappes, etc. Plus un objet a de masse, plus il exercera de gravité sur les objets qui l'entourent. La force gravitationnelle d'un objet dépend également de la distance - c'est-à-dire que la quantité qu'elle exerce sur un objet diminue avec l'augmentation de la distance.

La gravité est également l'une des quatre forces fondamentales qui régissent toutes les interactions dans la nature (avec la force nucléaire faible, force nucléaire puissante, et électromagnétisme). De ces forces, la gravité est la plus faible, étant environ 1038 fois plus faible que la force nucléaire forte, dix ³⁶ fois plus faible que la force électromagnétique et 10 ²⁹ fois plus faible que la force nucléaire faible.

En conséquence, la gravité a une influence négligeable sur la matière à la plus petite des échelles (c'est-à-dire les particules subatomiques). Cependant, au niveau macroscopique – celui des planètes, étoiles, galactique, etc. – la gravité est la force dominante affectant les interactions de la matière. Il provoque la formation, forme et trajectoire des corps astronomiques, et régit le comportement astronomique. Il a également joué un rôle majeur dans l'évolution de l'univers primitif.

Il était responsable de l'agrégation de la matière pour former des nuages ​​​​de gaz qui ont subi un effondrement gravitationnel, formant les premières étoiles – qui se sont ensuite rapprochées pour former les premières galaxies. Et au sein des systèmes stellaires individuels, il a provoqué la fusion de la poussière et du gaz pour former les planètes. Il régit également les orbites des planètes autour des étoiles, de lunes autour des planètes, la rotation des étoiles autour du centre de leur galaxie, et la fusion des galaxies.

Gravitation universelle et relativité

Puisque l'énergie et la masse sont équivalentes, toutes les formes d'énergie, y compris la lumière, provoquent également la gravitation et sont sous l'influence de celle-ci. Ceci est cohérent avec la théorie de la relativité générale d'Einstein, qui reste le meilleur moyen de décrire le comportement de la gravité. Selon cette théorie, la gravité n'est pas une force, mais une conséquence de la courbure de l'espace-temps causée par la répartition inégale de la masse/énergie.

L'exemple le plus extrême de cette courbure de l'espace-temps est un trou noir, d'où rien ne peut échapper. Les trous noirs sont généralement le produit d'une étoile supermassive devenue supernova, laissant derrière lui un reste de naine blanche qui a tant de masse, sa vitesse d'échappement est supérieure à la vitesse de la lumière. Une augmentation de la gravité entraîne également une dilatation gravitationnelle du temps, où le temps passe plus lentement.

Pour la plupart des applications cependant, la gravité est mieux expliquée par la loi de la gravitation universelle de Newton, qui affirme que la gravité existe comme une attraction entre deux corps. La force de cette attraction peut être calculée mathématiquement, où la force d'attraction est directement proportionnelle au produit de leurs masses et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare.

La gravité terrestre

Sur Terre, la gravité donne du poids aux objets physiques et provoque les marées océaniques. La force de gravité de la Terre est le résultat de la masse et de la densité des planètes – 5,97237 × 10 ²⁴ kg (1,31668×10 ²⁵ livres) et 5,514 g/cm ³ , respectivement. Il en résulte que la Terre a une force gravitationnelle de 9,8 m/s² près de la surface (également appelée 1 g), ce qui diminue naturellement à mesure que l'on s'éloigne de la surface.

En outre, la force de gravité sur Terre change en fait selon l'endroit où vous vous trouvez dessus. La première raison est que la Terre tourne. Cela signifie que la gravité de la Terre à l'équateur est de 9,789 m/s ² , tandis que la force de gravité aux pôles est de 9,832 m/s ² . En d'autres termes, vous pesez plus aux pôles qu'à l'équateur à cause de cette force centripète, mais seulement un peu plus.

Finalement, la force de gravité peut changer en fonction de ce qui se trouve sous la Terre sous vous. Des concentrations de masse plus élevées, comme les roches ou les minéraux à haute densité peuvent changer la force de gravité que vous ressentez. Mais bien sûr, ce montant est trop faible pour être perceptible. Les missions de la NASA ont cartographié le champ de gravité terrestre avec une précision incroyable, montrant des variations dans sa force, selon l'emplacement.

La gravité diminue également avec l'altitude, puisque vous êtes plus éloigné du centre de la Terre. La diminution de la force de l'ascension au sommet d'une montagne est assez minime (0,28% de gravité en moins au sommet du mont Everest), mais si vous êtes assez haut pour atteindre la Station spatiale internationale (ISS), vous feriez l'expérience de 90% de la force de gravité que vous ressentiriez à la surface.

Cependant, puisque la station est en état de chute libre (et aussi dans le vide de l'espace), les objets et les astronautes à bord de l'ISS sont capables de flotter. Essentiellement, puisque tout à bord de la station tombe au même rythme vers la Terre, ceux à bord de l'ISS ont l'impression d'être en apesanteur – même s'ils pèsent encore environ 90 % de ce qu'ils pèseraient à la surface de la Terre.

La gravité terrestre est également responsable du fait que notre planète a une "vitesse d'échappement" de 11,186 km/s (ou 6,951 mi/s). Essentiellement, cela signifie qu'une fusée doit atteindre cette vitesse avant de pouvoir espérer se libérer de la gravité terrestre et atteindre l'espace. Et avec la plupart des lancements de fusées, la majorité de leur poussée est consacrée à cette seule tâche.

En raison de la différence entre la gravité terrestre et la force gravitationnelle sur d'autres corps - comme la lune (1,62 m/s²; 0,1654 g) et Mars (3,711 m/s²; 0,376 g) - les scientifiques ne savent pas quels seraient les effets sur les astronautes qui ont effectué des missions de longue durée auprès de ces organismes.

Alors que des études ont montré que les missions de longue durée en microgravité (c'est-à-dire sur l'ISS) ont un effet néfaste sur la santé des astronautes (notamment la perte de densité osseuse, dégénérescence musculaire, dommages aux organes et à la vue), aucune étude n'a été menée concernant les effets des environnements à faible gravité. Mais vu les multiples propositions faites pour retourner sur la lune, et le "Journey to Mars" proposé par la NASA, cette information devrait arriver!

En tant qu'êtres terrestres, nous, les humains, sommes à la fois bénis et maudits par la force de gravité terrestre. D'un côté, cela rend l'accès à l'espace assez difficile et coûteux. De l'autre, il assure notre santé, puisque notre espèce est le produit de milliards d'années d'évolution des espèces qui se sont déroulées dans un environnement de 1 g.

Si jamais nous espérons devenir une espèce vraiment spatiale et interplanétaire, nous ferions mieux de comprendre comment nous allons gérer la microgravité et la faible gravité. Autrement, aucun d'entre nous n'est susceptible de quitter le monde très longtemps !