Gravitatsioon

Allikas: Vikipeedia
Disambig gray.svg  See artikkel räägib mõistest; filmi kohta vaata artiklit Gravitatsioon (film)

Gravitatsioon on on loodusnähtus, mis avaldub massi omavate kehade – sealhulgas planeetide, tähtede ja galaktikate – vastastikuses tõmbumises. Kuna energia ja mass on ekvivalentsed, mõjutab gravitatsioon ka mistahes liiki energiat, näiteks valgust, ja energia omakorda põhjustab gravitatsiooni. Maal annab gravitatsioon füüsilistele kehadele kaalu ja põhjustab loodeid. Universumis on gravitatsioon seotud paljude suuremastaabiliste struktuuride tekkega. Algselt universumis leidunud gaasiline mateeria kollapseerus gravitatsiooni toimel, mistõttu moodustusid sellest tähed, mis omakorda koondusid galaktikatesse. Gravitatsioon ulatub lõpmata kaugele, kuigi tema mõju objektidevahelise kauguse suurenedes üha kahaneb.

Kõige täpsemini kirjeldab gravitatsiooni Albert Einsteini üldrelatiivsusteooria (1915), mis määratleb gravitatsiooni mitte kui jõudu, vaid kui aegruumi kõveruse tagajärge, mille on põhjustanud massi/energia ebaühtlane jaotus. Aegruumi kõveruse kõige äärmuslikum näide on must auk, millest ei pääse välja mitte miski, mis on ületanud sealse sündmuste horisondi, isegi mitte valgus.

Enamikul juhtudel võib gravitatsiooni siiski ligikaudu kirjeldada Newtoni gravitatsiooniseadusega, mille kohaselt tõmbuvad mistahes kaks keha teineteise poole jõuga, mis on võrdeline nende massidega ja pöördvõrdeline nendevahelise kauguse ruuduga. Newtoni gravitatsiooniseaduse järgi on kehade vaheline gravitatsioonijõud antud valemiga

kus F on gravitatsioonijõud, m1 ja m2 on kehade massid, r nendevaheline kaugus ja G gravitatsioonikonstant.

Gravitatsioon on üks neljast fundamentaalsest vastastikmõjust. Gravitatsiooniline vastastikmõju on võrreldes teiste vastastikmõjudega suhteliselt nõrk. Gravitatsiooniline külgetõmme on ligikaudu 1038 korda nõrgem kui tugev vastastikmõju, 1036 korda nõrgem kui elektromagnetiline vastastikmõju ja 1029 korda nõrgem kui nõrk vastastikmõju. Seetõttu mõjutab gravitatsioon subatomaarsete osakeste käitumist vaid tühisel määral ega mängi mingit rolli tavalise mateeria sisemiste omaduste määramisel (vrd kvantgravitatsioon). Küll aga on gravitatsioon oluline makromaailmas. Näiteks universumi tasandil on gravitatsioon sama hästi kui ainus taevakehade liikumist mõjutav jõud. Just gravitatsioon põhjustab mitmeid nähtusi Maal ja universumis, näiteks Maa ja teiste planeetide tiirlemist ümber Päikese, Kuu tiirlemist ümber Maa, loodeid ning Päikesesüsteemi, tähtede ja galaktikate arengut.

Gravitatsioon, koos hariliku ruumi ja ajaga, avaldus universumis esmalt Plancki ajal (kuni 10–43 sekundi jooksul pärast universumi sündi), võimalik et kvantgravitatsioonina, supergravitatsioonina või gravitatsioonilise singulaarsusena. See võis areneda seni veel teadmata moel mingit laadi ürgolekust, näiteks nn valevaakumist, kvantvaakumist või virtuaalosakesest. Osalt just selle valdkonna uurimiseks püütakse luua nn kõige teooriat, mis ühendab üldrelatiivsusteooria ja kvantmehaanika (või kvantväljateooria) kvantgravitatsiooniks.

Gravitatsiooniteooria ajalugu[muuda | muuda lähteteksti]

Kuigi gravitatsiooniteooria väljatöötamine omistatakse tänapäeva Euroopa teadlastele, leidus ka varasemaid ideid gravitatsioonijõu olemasolust.

Gravitatsiooniline vastastikmõju[muuda | muuda lähteteksti]

Selle põhjuseks on asjaolu, et erinevalt elektromagnetilisest vastastikmõjust tekitab unipolaarne gravitatsiooniline vastastikmõju ainult tõmbejõudu, ning seetõttu erinevate materiaalsete kehade tekitatud gravitatsioonid ei kustuta üksteist, vaid liituvad. Seetõttu levib gravitatsioon teoreetiliselt üle kogu ümbritseva ruumi ning mida rohkem on ainet ja mida tihedam see on, seda tugevam on gravitatsioon.

Kuna aine hulga kasvades kasvab ka selle gravitatsioon ja gravitatsioonijõud aine enda sees, siis eksisteerib teatud aine hulk ja selle kriitiline tihedus, millest alates aine sisene elektromagnetiline vastastikmõju ei suuda enam takistada aine gravitatsioonilist kokkutõmbumist ning toimub aine kollaps. Kollapsi ulatus, ehk siis kollabeerunud aine lõppolek sõltub aine alghulgast, selle temperatuurist, jne. Kui kollabeerumise käigus ei käivitu termotuumareaktsioonid, ei toimu plahvatused, vms., siis sõltuvalt massist tekib kogu ainest kas neutronaine (neutrontäht) või must auk.

Arvatakse, et gravitatsioonilise vastastikmõju kandja on gravitatsiooniväli, mida tekitab aine. Kvantgravitatsiooni teooria alusel on gravitatsioonivälja vahendav osake graviton, kuid siiamaani pole füüsikud selle osakese olemasolu veel tõestada suutnud.

Võrdlus teiste vastastikmõjudega[muuda | muuda lähteteksti]

Ülejäänud fundamentaalsed vastastikmõjud on tugev vastastikmõju, nõrk vastastikmõju ning elektromagnetiline vastastikmõju. Gravitatsioon on neist nõrgim. Näiteks elektromagnetiline vastastikmõju on gravitatsioonist 1036 korda tugevam. Makroskoopilised kehad on aga enamasti elektriliselt neutraalsed, mistõttu paistab makroskoopiliste kehade juures domineerivat just gravitatsioonijõud.

Vaata ka[muuda | muuda lähteteksti]