Sorpresi dalla forza di gravità

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Comunemente si pensa che sia la Terra a girare attorno al Sole, ma questo non è esatto. La forza di gravità  tra due corpi viene esercitata reciprocamente, per cui anche il Sole gira attorno alla terra. In maniera più precisa, il Sole e la terra ruotano attorno al baricentro comune, che si trova all’interno (ma non al centro) del sole.
Consideriamo una mela che si stacca dall’albero e “cade” sulla Terra. Riuscite a immaginare cosa accade alla Terra? Anche la Terra “cade” sulla mela, in quanto l’attrazione è reciproca. Non ce ne accorgiamo perché gli spostamenti sono proporzionali alle masse, e quello della Terra è pertanto estremamente piccolo (ma non nullo).
Guardiamo le stelle in un cielo d’estate. Si trovano dove le vediamo? Beh, ragioniamoci insieme. La luce è anche materia, quindi soggetta alla forza di gravità. Quando la luce prodotta da una stella passa accanto a un corpo di massa notevole (per esempio il Sole), la sua traiettoria viene curvata dalla gravità, per cui la posizione degli astri nel cielo  è diversa da quella percepita.
Con i telescopi si possono osservare stelle e galassie lontane. Consideriamo per semplicità di osservare una stella che disti da noi 20 milioni di anni luce. L’immagine (distorta) che percepiamo non è quella “attuale”, ma risale a 20 milioni di anni fa, il tempo che impiega per arrivare ai nostri occhi; quella stella, “adesso”, potrebbe non esistere più.
Che effetti produce la gravità sullo spazio circostante? Dobbiamo al genio di Einstein la risposta: la forza di gravità generata da un corpo (per esempio il Sole) “curva” lo spazio tempo attorno ad esso (nella figura una rappresentazione artistica di questo fatto): l’attrazione si manifesta perché la curvatura  “modifica” i percorsi.
Se strofiniamo la plastica di una comune penna su un maglione, essa diventa in grado di attrarre piccoli pezzetti di carta: significa che la forza elettrostatica prodotta dalla penna è superiore alla forza di gravità complessiva della Terra.

In altre parole la forza di gravità, nonostante governi l’universo, è alquanto debole. E’ l’unione che fa la forza, come accade in maniera eclatante nei buchi neri: quando la massa è sufficientemente grande e la situazione favorevole, si ha un “collasso” della materia in grado di eliminare gli “spazi” tra le particelle.
Tuttavia, come ha mostrato Hawking, non è vero che nulla può “uscire”: i buchi neri emettono una radiazione che, per quanto lentamente, li farà “evaporare”.

La gravità esercita un effetto anche sul tempo: maggiore è la sua intensità, maggiore è il “rallentamento” sul tempo. Mentre viaggiate in aereo, il vostro orologio (e anche la vostra vita) accelerano, in quanto la maggiore distanza dalla terra comporta una diminuzione della forza di gravità; l’effetto non si nota perché è molto piccolo. Analogamente, in prossimità di un buco nero, il tempo “rallenta” sin quasi a fermarsi.
Quando prendete un ascensore, sia in salita che in discesa, potete constatare la sensazione equivalente a una variazione della forza di gravità. Ed è così: gli effetti prodotti da un’accelerazione sono equivalenti a quelli prodotti dalla forza di gravità. Se viaggiaste su un’astronave a una velocità prossima a quella della luce, il tempo “rallenterebbe”: voi vedreste gli orologi di bordo segnare regolarmente il tempo, senza notare anomalie. Tuttavia, mentre per voi, diciamo, trascorre un anno (sia per gli orologi di bordo che per il vostro fisico), sulla terra trascorre un tempo maggiore, diciamo dieci anni (dipende dalla velocità dell’astronave).

Per capire meglio come possa accadere, consideriamo un corpo qualunque, per esempio una mela. Essendo dotata di massa, la mela esercita una forza di gravità su tutti gli altri corpi, compresi voi stessi. La sua massa è piccola rispetto alla vostra, ma se la mela venisse accelerata la massa aumenterebbe, e di conseguenza aumenterebbe la forza di gravità che esercita. Maggiore è l’accelerazione, maggiore è l’incremento di massa, che tende a un valore infinito quando la velocità si avvicina a quella della luce (la massima possibile nel nostro universo). Quindi la mela, sufficientemente accelerata, può ottenere una massa superiore a quella di un elefante.

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Laureato in matematica. Esperto in fisica, astrofisica e medicina. Autore di un libro di giochi collegati alla logica pubblicato con numerose edizioni anche in spagnolo. Autore del romanzo "Acuba" pubblicato su Amazon. Esperto in vari giochi, tra cui: dama e scacchi (candidato maestro in entrambi), bridge (seconda categoria). Sport: tennis, subacquea con le bombole, windsurf, pallacanestro.