Falls es keine Luft gibt und Ihre Augen geschlossen sind,
Hat das Fallen vom Himmel unter der Schwerkraft das gleiche Gefühl wie das Schweben im Weltraum? Kann unser Körper spüren, dass wir beschleunigen, ohne dass die Luft auf uns trifft?
Wenn nicht, wie unterscheiden sie sich?
Sind freier Fall und null g dasselbe, denn wenn wir frei fallen, beschleunigen wir mit g auf die Erde zu, warum sollte es dann "null g" genannt werden?
Ja, sie fühlen genauso, und diese Beobachtung ist grundlegend dafür, wie wir über die Schwerkraft denken. Einstein sagte, dass sie sich nicht nur gleich anfühlen, sie sind auch gleich: Bewegung allein unter Schwerkraft ist dasselbe wie Bewegung ohne jegliche Kraft. Der Name für diese Annahme ist das Äquivalenzprinzip , und es liegt der Allgemeinen Relativitätstheorie zugrunde: Weil wir wissen, dass Dinge, die keinerlei Kraft erfahren, sich geradlinig durch die Raumzeit bewegen, wissen wir auch, dass sich Dinge, die sich allein unter der Schwerkraft bewegen, geradlinig durch die Raumzeit bewegen, und Dies funktioniert, weil die Schwerkraft die Raumzeit krümmt, sodass „gerade Linien“, die jetzt als Geodäten bezeichnet werden, Eigenschaften haben, die gerade Linien in einer flachen Raumzeit nicht haben, wie z. B. sich mehr als einmal zu schneiden.
Um dies etwas genauer zu sagen: Es gibt (in GR) keine lokale Unterscheidung zwischen Bewegung nur unter Schwerkraft und Bewegung ohne jegliche Kraft: Da die Schwerkraft die Raumzeit verzerrt (krümmt), gibt es Experimente, die Sie durchführen können, die nicht lokal sind und die werden sagen Ihnen, ob Sie sich unter Schwerkraft oder ohne Kraft bewegen. Geometrisch gesehen bestehen diese Experimente darin festzustellen, ob gerade Linien die Eigenschaften haben, die man in einer flachen Raumzeit erwarten würde, oder ob sie Eigenschaften haben, die man in einer gekrümmten Raumzeit erwarten würde; Physikalisch bestehen die Experimente darin, 'Gezeitenkräfte' zu detektieren, also Kräfte, die bewirken, dass zwei getrennte Objekte (das Getrenntsein macht das Experiment nicht-lokal), die zunächst relativ zueinander ruhen, sich voneinander weg oder aufeinander zu bewegen wollen Zeit.
Im Wesentlichen ja. Auf einer Raumstation im Orbit zu sein, fällt im Grunde genommen aufgrund der Schwerkraft, es ist nur so, dass der Astronaut und die Raumstation die Erde immer wieder verfehlen, weil sie sich ständig seitwärts bewegen, damit sie niemals auf die Erde treffen / fallen. Aber sie fallen im Grunde.
Unsere Körper können den Unterschied nicht erkennen, weil alle Ihre Körperteile mit der gleichen Geschwindigkeit beschleunigen und sich bewegen, sie stehen in keiner Spannung zueinander, also ist es, als gäbe es keine Kraft, keine, die Sie, die Person, könnten trotzdem fühlen.
Es gibt einige geringfügige Unterschiede, Gezeitenkräfte, aber diese Effekte sind geringfügig, es sei denn, Sie umkreisen in der Nähe eines Schwarzen Lochs usw. Gezeitenkräfte: Etwas stärkere Schwerkraft in der Nähe der Schwerkraftquelle, sodass beispielsweise Ihre Füße etwas stärker gezogen werden, aber diese Effekte sind in der Regel gering. Astronauten auf der ISS spüren es sicherlich nicht.
Der Begriff "Null-g" bedeutet nur, dass Sie keine Schwerkraft spüren, nicht, dass es keine gibt. Natürlich, wenn Sie in der Leere wären, weit weit weg von jeder Gravitationsquelle, wären Sie immer noch in "Null-G", weil Sie keine spüren würden ... weil es keine gibt.
"g" bezieht sich hier übrigens auf etwas namens "Gravitationsbeschleunigung auf der Erde", was so ist . Kampfpiloten gehen durch 5 g und mehr, weil sie viel beschleunigen ... die Gravitation selbst ist hier irrelevant, es geht nur um die gefühlte Beschleunigung selbst. Betonung auf Filz. Astronauten beschleunigen auch, wie ich gesagt habe, aber sie, die Personen, spüren es nicht, weil sie auf nichts gequetscht werden, wie die Kampfpiloten auf ihre Düsentriebwerke gequetscht werden.
Diese Antwort erweitert hauptsächlich frühere, da meiner Meinung nach etwas mehr über Gezeitenkräfte gesagt werden kann.
Das Schweben im Raum und das Fallen unter einer einheitlichen Schwerkraft sind nicht zu unterscheiden, wenn Sie keine externen Referenzpunkte zu beobachten haben. Wenn Sie jedoch (zum Beispiel) mit den Füßen voran auf die Erde oder einen anderen Planeten fallen, ist die Schwerkraft aus mehreren Gründen nicht gleichmäßig.
Erstens sind Ihre Füße etwas näher am Erdmittelpunkt als Ihr Kopf, sodass Ihre Füße eine etwas stärkere Schwerkraft erfahren als Ihr Kopf. Dies wird als (sehr kleine) Kraft erlebt, die versucht, Sie von Kopf bis Fuß zu dehnen.
Zweitens ist die Richtung der Schwerkraft für Ihre linke Schulter und Ihre rechte Schulter sehr leicht unterschiedlich, da die Anziehungskraft effektiv auf einen einzigen Punkt im Erdmittelpunkt gerichtet ist. Dies führt zu einer sehr kleinen Nettokraft, die Sie aus dem gleichen Grund von jeder Seite Ihres Körpers und von vorne nach hinten zusammendrückt.
In der Praxis werden Sie bei etwas so Kleinem wie einem Menschen und einer so vergleichsweise schwachen Schwerkraft die Unterschiede nicht erkennen können, aber es sind die gleichen Kräfte, die Gezeiten erzeugen, wenn Sie die Größenordnung von Erde und Mond erreichen. Stephen Hawking hat in „Eine kurze Geschichte der Zeit“ das Wort Spaghettifizierung erfunden, um den Effekt zu beschreiben, wenn ein Objekt einem Schwarzen Loch zu nahe kommt und diese Kräfte erfährt. Der Name sagt eigentlich schon alles.
Ja, sie sind beide gleich (mit mindestens einer unten angegebenen Ausnahme), weil ihr Zustand (Bewegung oder Ruhe) nur durch die "Krümmung des Raums" allein beeinflusst wird. Es ist keine andere äußere Kraft am Werk. Da sie sich frei bewegen/schweben unter dem Einfluss der „Raumkrümmung“, spüren sie diese Krümmung nicht. Dieser Zustand wird als Schwerelosigkeit bezeichnet. Beide fühlen sich schwerelos.
Es gibt jedoch eine Ausnahme - in der Nähe des Schwarzen Lochs wird die Spaghettifizierung bemerkbar/beobachtbar/schmerzhaft.
Jemand, der frei in die Nähe eines Schwarzen Lochs fällt, wird also ein anderes Gefühl haben als jemand, der frei in den fernen Weltraum schwebt oder frei um einen gewöhnlichen Planeten fällt.
Während die Physik gleichwertig ist, könnten die beiden Empfindungen durchaus als unterschiedlich wahrgenommen werden. Das System, das Beschleunigungen wahrnimmt, neigt dazu, höhere Frequenzen als Translationsbewegung und niedrigere Frequenzen als Neuorientierung in Bezug auf die normale Schwerkraft zu interpretieren. (Siehe zum Beispiel Seidman, S., Telford, L. & Paige, G. Exp Brain Res (1998) 119: 307. https://doi.org/10.1007/s002210050346 ). Menschen fallen selten für immer . Manchmal fallen wir jedoch für eine lange Zeit. Ich könnte mir vorstellen, dass die sinnliche Wahrnehmung des Weltraums sich beispielsweise der eines Fallschirmsprungs annähern könnte, der sehr niederfrequente Anteile hätte.
Außerdem wissen unsere Sinnessysteme , dass wir in einer 1-g-Umgebung leben. Es gibt eine Reihe berühmter Illusionen, die auftreten, wenn dies verletzt wird (Cohen, Malcolm M. „Elevator illusion: Influences of otolith organ activity and neck proprioception.“ Perception & Psychophysics 14.3 (1973): 401-406, zum Beispiel)
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