Изменится ли гравитация при увеличении объёма и сохранении массы тела?
Изменится ли сила гравитации при увеличении объёма и сохранении массы тела?
Скажем, если Землю превратить в пылевое облако, будет и сохранена сила притяжения на том же уровне?
Ответы (4):
Хоть сила взаимного притяжения и прямо пропорциональна массам тел, от геометрической формы тут тоже будет зависимость.
Пылевое облако в виде шара массой равной массе Земли будет иметь большой объём, а в силу этого его воздействие в виде притяжения на какое-то второе тело будет меньше, чем это было бы в случае с Землёю. Притягивать тел к центру масс этого облака будут лишь те частицы пыли, которые лежат на траверзе этого второго тела, а действие периферийных частиц этого облака будет взаимно погашаться. Собственно нечто подобно происходит и в случае с Землёй, но это выражено значительно мягче в силу меньшего диаметра Земли по сравнению с пылевым облаком. В идеале два тела определённой массы будут притягиваться друг к другу с максимальным притяжением, если оба будут иметь точечные размеры.
Даже если одно тело будет очень плотным, но имеет форму тора, то другое тело, помещённое в его середину будет находиться в состоянии невесомости.
Так, что форма тоже важна, а не только масса.
Тут всё зависит от того, где именно мы измеряем гравитацию (потенциал гравитационного поля).
Если точка измерения находится вне тела, то ничего не изменится. Это доказал ещё старина Ньютон: для сферически симметричного распределения массы гравитационный потенциал зависит исключительно от расстояния до центра, но не от распределения массы по объёму. А значит, если Землю распылить с сохранением сферической симметрии, то вне этого пылевого облака распределение гравитационного потенциала не изменится.
А вот если мы окажемся внутри такого облака - то изменится. Ощущаться будет только масса, которая "расположена под нами", то есть находится от центра на расстоянии меньшем, чем от центра до нас.
Всё относительно.
Если вы находитесь на достаточном удалении от этого тела (скажем, на расстоянии 100 диаметров от круглого тела), то не имеет значения объем тела - он не входит в формулу гравитации.
А вот если вы находитесь на поверхности этого тела, то с увеличением объема, будет увеличиваться и расстояние до центра тела. Соответственно, гравитация (и сила тяжести) уменьшится.
А все промежуточные варианты, между двумя этими случаями, должны были бы решаться теорией ближнего поля. Но, увы, этой теории пока нет в полном варианте.
Гравитация зависит от двух вещей. От расстояния и от массы.
Если масса останется прежней, а расстояние увеличится, то гравитация ослабеет. И чем дальше, тем слабее будет.
Пример с пылевым облаком некорректен.
В случае Земли, если она будет распылена на небольшое расстояние, скажем, в несколько десятков тысяч километров, то вся масса пыли снова притянется к своему центру тяжести, спрессуется, разогреется и снова будет шарообразная планета.
А если на большое, то облако распределится по орбите, как пояс астероидов и тогда говорить о гравитации одно тела не приходится.