Zwaartekracht in het Universum: Deel 2

Door Candice gepubliceerd in Wetenschap en onderwijs

Zwaartekracht in het Universum: Deel 2

ca830b9c34b7f680bd50c13bee110557_medium.

Dit is geen raar gekrabbel, maar zijn zwaartekrachtgolven die zijn waargenomen in december 2015 en dat gebeurde toen voor de eerste keer.

https://tallsay.com/page/4294998933/zwaartekracht-wat-is-het-en-hoe-werkt-het-deel-1

In deel 1 behandelde ik zwaartekracht in het algemeen en legde ik uit wat het nou precies is en wat voor ontsnappingssnelheid er nodig is om los te kunnen raken van het zwaartekrachtveld van de Aarde. Maar planeet Aarde stelt universeel nog minder voor dan een willekeurig, waar dan ook liggend, korreltje zand. Dus hoe zit het met zwaartekrachtvelden in het Universum? En is zwaartekracht blijvend of verdwijnt het op den duur? En eerst de vraag of je zwaartekracht kunt berekenen. En het antwoord daarop is ja.

6d81f00c18e8188c38ca92a0439e4914_medium.

Dit is de officiële formule om zwaartekracht te berekenen.

Hoe bereken je zwaartekracht?

Er zijn hele moeilijke en hele makkelijke manieren om het uit te leggen. En heel simpel komt het er dus op neer dat je de massa x Aardse valversnelling neemt. Op Aarde hebben we een valversnelling van 9.81. En als u dus wilt weten wat er voor zwaartekracht op u, of op een ander waarvan u dus het gewicht weet, wordt uitgeoefend hoeft u enkel maar 72 – mijn gewicht – x de 9.81 uit te rekenen en dat is 706,32 N. En weegt u 80 kg dan is het 80 x 9,81 = 784,8 N.

En voor de zwaartekracht van andere planeten neem je uiteraard de valversnelling op die planeten. Mits die wel bekend zijn, anders kunt u rekenen tot u een minimale N weegt en er nog niet uit zou komen.

Wat is N?

Isaac Newton is de briljante natuur- en wiskundige die in 1697 met de drie wetten kwam waaraan krachten zich dus aan houden.

94a6939994029ed9b37b17972c5d9cf5_medium.

Verschil massa en gewicht:

Dit is mijn definitie van het verschil tussen massa en gewicht:

Het gewicht van een voorwerp of mens, dier whatever is onder 'aardse' omstandigheden de kracht die de aarde op het voorwerp of mens, dier whatever uitoefent. Gewicht is afhankelijk van de plaats en de hoogte ten opzichte van het aardoppervlak, hoewel de massa gewoon onveranderd blijft!

En nu de uitleg:

Massa is de maat voor hoeveel materie er in een voorwerp zit. Neem bijvoorbeeld zand, dat weegt over het algemeen 1.500 kg per m3. Dan noemen we dat doorgaans ... het gewicht, maar het is dus de massa en niet het gewicht waar we dan over praten. Ik weeg 72 kg, dus mijn massa is 72 kg en mijn gewicht is dus heel anders. Dat is dan 706,32 N. Maar om heel eerlijk te zijn vind ik 72 kg veel prettiger klinken dan een massa van 72 en ook veel prettiger dan 706,32 N.

Gewicht ontstaat simpelweg door de kracht waarmee de Aarde aan bijvoorbeeld mij trekt. De zwaartekracht! Kracht wordt dus uitgedrukt in Newton en gewicht eveneens in N(ewton).

Alle voorwerpen worden aangetrokken door de aarde. Het ene voorwerp wat sterker dan het andere.

En wat daar een cruciale rol bij speelt is de luchtweerstand. Hoe groter een voorwerp is, hoe meer weerstand het ondervind. Een plaat hout van bijvoorbeeld 2 meter bij 1 meter en wat bijvoorbeeld 3 kg weegt zal langer nodig hebben om – als het van een dak valt – de grond te bereiken dan een rolletje lood van 3 kg. Haal je de luchtweerstand weg ….. dan vallen ze net zo snel naar beneden en is het verstandig om er niet onder te gaan staan.

Dat even over massa en gewicht en dan nu naar het onderwerp van de titel.

Zwaartekracht in het Universum:

7c82ad895b5472c63553180ee4950345_medium.1ec09976a054305eb5c9ba544954e42c_medium.
Enceladus en Mimas

Stel u zou kunnen gaan reizen naar een maan van Saturnus en u zou kiezen voor Enceladus. Waarom niet? Zou er voor tekenen als ik die kans zou krijgen, zelfs als dat zou betekenen dat ik dan nooit meer terug zou kunnen komen. Helaas voor sommigen doe ik ze dat plezier niet. ;-)

Maar stel u zou Enceladus kunnen bereiken en u staat daar te staan en u maakt daar een vreugdesprong van blijdschap – gewoon omdat u ergens bent waar u normaal nooit zou kunnen komen – dan zou u op Aarde ongeveer een sprongetje van 50 cm maken, maar niet op Enceladus. Daar zou u met dezelfde sprongkracht geen 50 cm omhoog komen, maar om en nabij de 43 meter!

Maar u vergist zich en u bevind zich helemaal niet op Enceladus, maar op de maan Mimas. Ook een maan van beauty Saturnus. U zou dan niet tot 43 meter komen, maar tot 73 meter.

af7db3647f89ab0c3f5ee2947e6b078f_medium.

Dit is de komeet Lutetia en mocht u daar ooit op staan en zo’n sprongetje maken dan komt u tot een hoogte van 540 meter! Maar ook dat valt nog mee, want op komeet 67P zou het 850 meter worden! Het heeft allemaal te maken met de hoeveelheid zwaartekracht op die manen en kometen en die dus zeer gering tot soms amper aanwezig is. En dan kom ik nu bij mijn vraag aan mijzelf.

Is zwaartekracht blijvend?

Dat mag u van mij een hele stomme vraag vinden, maar gezien het feit dat wij in principe nog maar zo weinig van het Universum afweten is het mogelijk toch niet zo’n hele stomme vraag.

Het antwoord is namelijk nee, zij het echter dat de kans dat de Aardse zwaartekracht zou verdwijnen veel minder dan nihil is …. maar het kan wel degelijk en dat ga ik dus maar even uitleggen anders geloofd u mij vast niet.

Stel dat er een natuurramp van werkelijk ongekende omvang zou plaatsvinden en wat die ramp zou veroorzaken dat kan dan niet van alles zijn, maar het zou echt te maken moeten hebben met de kern van onze Aarde. Daar moet het dan gaan beginnen. Als door wat voor epische krachten daar de massa, die zo bepalend is voor alles, zich zou gaan omzetten in energie dan vreet die energie de totale massa van onze Aarde op en dat overleven we geen van allen, want al het leven op Aarde zou daardoor direct verdampen tot gas. De energie die bij deze mega ramp – zo mag je het wel noemen – vrij zou gaan komen is dan gelijk aan de energie waar de Zon miljoenen jaren voor nodig zou hebben. Er zou dan geen massa meer zijn, er zou alleen energie overblijven in de vorm van straling en die verdwijnt het Universum in. Dus de kans is minder dan nihil ... maar het kan wel degelijk!

d5e346135b8690a512abd60a3d6afaf5_medium.
Het zou toch best wel zonde van onze mooie planeet zijn als de zwaartekracht zou verdwijnen, Maar ja … de mens doet toch al zijn en haar uiterste best om de Aarde te vernietigen dus zo’n ramp waarbij de zwaartekracht zou gaan verdwijnen zou het slopen van onze Aarde alleen maar in een veel hogere snelheid brengen,

Zwaartekracht van de Zon en groter en groter:

De Zon:

De Zon weegt 1.989.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 Kg en haar zwaartekracht is 274 m/s2 (elke seconde neemt de snelheid toe met 274 meter per seconde).

Sagittarius A (Zwarte Gat centrum Melkwegstelsel):

Deze joekel weegt maar liefst 3,7 miljoen keer meer dan onze Zon en dat is dus dit hele grote getal.

7.359.300.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 kg. En de zwaartekracht die Sagittarius A uitstraalt is zo groot dat de door hem aangetrokken sterren met een snelheid van, maar liefst, 30% van de lichtsnelheid (90.000 km per seconde) oftewel 324 miljoen kilometer per uur om hem heen jakkeren.

De Grote Aantrekker:

Nou laten we dan alle tussenstops overslaan en naar de Grote Aantrekker gaan. Dat is iets waarvan we niet precies kunnen zeggen wat het dus is, maar waar alles, mijn appartement, Doorn, Utrechtse Heuvelrug, Utrecht, Nederland, Europa, de Aarde, het Zonnestelsel, het Melkwegstelsel, de Lokale Groep, de Canis Venattici Wolk, Virgo Supercluster en Laniakea naar onderweg jagen en dat heeft te maken (kan niet anders) met de zwaartekracht van de Grote Aantrekker. De massa van deze we weten niet wat voor zwaargewicht wordt geschat (want precies valt niet uit te rekenen) op meer dan tien maal het totale gewicht van alle materie in het voor ons zichtbare Universum. We weten er nog erg weinig van en dat komt doordat de Grote Aantrekker - vanaf Aarde bekeken - zich net aan de andere kant van het Melkwegstelsel bevind. Niet in het Melkwegstelsel, maar ver daarachter en aangezien we niet door het hele Melkwegstelsel heen kunnen kijken is het moeilijk om deze Grote Aantrekker aandachtig te bestuderen. En dan kan het zelfs ook nog zo zijn dat de Grote Aantrekker niet datgene is waar we naar op weg zijn, maar dat het om een daarachter gelegen Supercluster gaat. En dat Supercluster heet het Shapley-supercluster. Maar het kan ook net zo makkelijk andersom zijn. Dat het Shapley-Supercluster (volgens wat we tot nu toe weten, het grootste supercluster) ook gewoon net als ik, u, wij en alles na ons – van appartement, flat, woning, villa, kasteel tot Laniakea – richting de Grote Aantrekker bewegen.

Het Shapley-Supercluster heeft één bijzondere eigenschap. Alles wat zich daar binnen bevind wordt naar het centrum toe getrokken en dijt dus niet uit zoals andere Superclusters in het Universum. Dat zou zomaar met zo’n zwaartekracht gepaard kunnen gaan dat het dus klopt dat niet de Grote Aantrekker, maar wel het Shapley-Supercluster datgene is waar alles naar onderweg is. En dat is een zwaartekracht waar ik voor pas om het alleen maar te proberen uit te rekenen. Ben maar een kippetje en ik kan dan wel enorm goed rekenen, mede omdat het mijn hobby is, maar mijn enige hersencelletje weigert dit echt te proberen. Mocht u zich geroepen voelen dan zou ik zeggen … ga uw gang. Zoek eventjes uit wat de – bij benadering – massa van het centrum van dat Supercluster is en zoek de valversnelling uit - en wat niet kan, want we hebben die informatie niet - en laat daar de zwaartekrachtformule op los.

dc9982d1f27b815c9d8d511a43371564_medium.

Shapley-Supercluster

Zwaartekrachtgolven en Zwarte Gaten:

Daar begon ik mee en deze ontdekking stelt de wetenschap in staat om veel meer te weten te komen over het fenomeen Zwarte Gaten. Maar dat komt nog in een artikel terug.

Zijn die golven dan echt zo moeilijk te detecteren? Ja, want werkelijk alles in het Universum beweegt in een golfbeweging en dan moet u (moeten bestaat niet, niets in het leven moet) zich eens voorstellen dat u op een snelweg aan het jakkeren bent met een snelheid van 170 km per uur, maar er toch niet in slaagt om de auto naast u op de andere rijbaan te passeren. Dat is de definitie hoe eenvoudig het ook klinkt. Onze Aarde beweegt met eenzelfde snelheid als de zwaartekrachtgolf waar onze Aarde op beweegt en dan lijkt het of het niet beweegt … maar het heeft dus dezelfde snelheid.

Wat zijn zwaartekrachtgolven?

Zwaartekrachtgolven zijn de rimpels in de ruimtetijd. Albert Einstein stelde al ruim honderd jaar geleden vast dat het onmogelijk is om te spreken over tijd en ruimte als afzonderlijke entiteiten. De vier dimensies van de ruimtetijd zijn lengte, breedte, hoogte en dus de duur. Zo weten we dat licht in één seconde een afstand van 299.792.458 meter aflegt.

Neem maar eens een velletje papier en stelt u zichzelf voor dat dat het Universum is. U legt daar vervolgens een arsenaal knikkers op. Die knikkers stellen dan alle sterren en planeten voor. En dat veroorzaakt een kromming in dat vel papier. En dat gebeurd in het Universum op een iets grotere schaal ook. Hierdoor ontstaan lokale krommingen in de ruimtetijd. Maar je hebt dus ook golven die door die ruimtetijd heen reizen en dat zijn zwaartekrachtgolven.

Hoe ontstaan die?

En dan kom ik bij het schitterende fenomeen Zwarte Gaten uit ….. ik vind ze sensationeel al zijn ze alles verwoestend.

Als twee Zwarte Gaten na een vrijage fuseren (of er vind een supernova plaats) ontstaan die zwaartekrachtgolven. Gooi een steen in het water en u ziet rimpelingen ontstaan en dat is precies hetzelfde. Het lijkt zo eenvoudig, maar het Universum en alles daarbinnen werkt nu eenmaal niet moeilijk … het werkt in principe via alle gangbare kennis.

ca830b9c34b7f680bd50c13bee110557_medium.

Met deze schitterende foto begon ik en ik ga nu uitleggen hoe het mogelijk was dat ze deze zwaartekrachtgolven wisten te observeren.

Hiervoor gaan we 12.350.000.000.000.000.000.000 km reizen. 1,3 miljard lichtjaar ver.

Op die mega-afstand draaiden twee Zwarte Gaten rondjes om elkaar heen en de ene was 29 keer en de andere 36 keer zo zwaar als de Zon (het waren dus niet eens joekels van Zwarte Gaten) en deze twee fuseerden en tot kort voor die fusie draaiden ze om elkaar heen met een snelheid van 75 keer per seconde. Oftewel 16.200.000 keer per uur! En toen fuseerden ze en mocht u denken dat de fusie vast wel een lange tijd nodig had (alles in het Universum is gigantisch) dan heeft u dat dus mis. Het totale fusieproces, vanaf het moment dat ze naar elkaar toe bewogen, duurde slechts 0,2 seconden. En dat veroorzaakte heel wat zwaardere rimpels dan een steen die u ergens in het water gooit. Deze rimpels van die fusie werden zo zichtbaar dat ze konden worden vastgelegd. Deze fusie veroorzaakte een energieontlading die meer dan 50 keer sterker was dan alle sterren in het ons bekende Unioversum samen afgeven (uitstralen). En ja deze golven bereikten ook de Aarde … maar daar heeft u niets van gemerkt.

a2bf7db8401d1260f9b3e5c850601c86_medium.

*Candice*

19/01/2019 08:29

Reacties (2) 

1
19/01/2019 10:01
Brrrrr....het is me ook wat, met dat universum. Je hebt maar twee dingen nodig: energie en materie - dat wil zeggen als materie niet ook samengeklonterde energie is. De rest wijst zich dan vanzelf. Massa (materie dus, inclusief gassen) wekt weer energie op, en energie maakt dan weer materie aan.
De rest is allemaal afgeleid.
Dan rijst de vraag: wat was er het eerst? Dat is de kern van het hele scheppingsverhaal, en daarmee bedoel ik niet de bijbel etc. Op het moment dat je én energie én materie hebt begint de evolutie, de 'survival of the fittest'. Of het nu zwarte gaten, sterr...
1
19/01/2019 10:05
Een geweldige analyse waar ik me helemaal in kan vinden.
Copyright © Tallsay.com. Alle rechten voorbehouden.
Door gebruik te maken van deze website geef je aan dat je onze Algemene voorwaarden en ons Privacy statement accepteert