We are searching data for your request:
Upon completion, a link will appear to access the found materials.
Gravitationskraft er den tiltrækkende kraft mellem to masser.
Hvad med luftformige planeter, hvor får de deres attraktive styrke fra?
Mens de store klippeplaneter ikke har nok tiltrækkende kraft til at holde nok gasser i deres tyngdefelt, har Jupiter masser af gasser.
Betyder dette, at der er en koncentreret masse indeni, under hvilket tyngdefelt gasserne holdes 'inde'? Og hvis ja, hvorfor betragtes gasformige planeter ikke også som stenagtige?
hvis de ikke har nogen massiv masse inde i dem er en forkert konklusion.
Nogle har 'almindelige' faste kerner, og trykket i gasgiganternes centre er så højt, at de endda 'mistænkes' for at komprimere brint til en 'metallisk' tilstand. Citat fra den planetariske kerne Wikipedia-side:
Gasgiganter har også kerner, selvom sammensætningen af disse stadig er et spørgsmål om debat og spænder i mulig sammensætning fra traditionel stenet / jern, til is eller til flydende metallisk brint.
Især for Jupiter:
Jupiter har et observeret magnetfelt genereret inden i sin kerne, hvilket indikerer, at noget metallisk stof er til stede. […]
Jupiter har en klippe- og / eller iskerne halvtreds gange Jordens masse […]
Modeller med termisk sammentrækning / udvikling understøtter tilstedeværelsen af metallisk brint i kernen i store overflader (større end Saturn).
Jordens kerne har en gennemsnitlig tæthed på ca. 12.000 kg pr. Kubikmeter, Jupiters kernetæthed anslås til 25.000 kg pr. Kubikmeter (link). Sammen med sin meget større radius end jorden (70000 km versus 6370 km) har du en ret massiv kerne med en masse fra 12 til 45 gange jordens masse, så der er masser af tyngdekraften der.
Mere at læse: De ydre planeter: Kæmpe planeter: Interiører
Du forveksler "massen" med "solid". Al materie har masse, og al masse producerer et tyngdefelt. Det inkluderer gasser, væsker og plasmaer.
Selvom gasser er meget mindre tætte end faste stoffer, har gasser også masse, og hvis du har nok gas, vil den have et målbart tyngdefelt.
Jupiter er stor, den består af masser af brint og helium (og nogle andre gasser), og dybt inde i planeten komprimeres gasserne til mærkelige tilstande. Der kan endda være en stenet kerne, men det er under et så ekstremt pres, at det ikke ligner "rock", som vi forstår det. Men det er ikke nødvendigt for en planet at have en solid kerne til at producere et tyngdefelt, fordi alt stof har masse, ikke kun fast stof.
På nært hold med Jupiter: En historie med 9 rumprober
Den 4. juli 2016 er Juno-sonden planlagt til at nå Jupiter og starte en kampagne for at komme tættere på den joviske kæmpe end noget andet rumfartøj i historien.
Inkluderet Juno har der været ni rumprober, der har studeret Jupiter tæt på. Den første var Pioneer 10, der sejlede forbi den stribede kæmpe i 1973. Her er en oversigt over de ni missioner, og hvad de har udført.
De fleste af sonderne, der studerede Jupiter, havde flere missionmål - Pioneer 10 studerede også asteroidebæltet og fløj derefter forbi Jupiter for at studere fjernere regioner i solsystemet. Men Jupiter er det primære fokus for Juno-missionen. Sonden kommer tættere på toppen af Jupiters farverige skyer end nogen sonde før den, og efter omkring 20 måneders observation vil Juno afslutte sin mission ved at kollidere med gasgiganten. [Komplet dækning af Juno-missionen til Jupiter]
Planet Fakta
Med hensyn til dens masse har solen en enorm mængde af den. Det er en kendsgerning, at jo mere masse et objekt har, jo stærkere bliver dets tyngdekraft. Så i betragtning af solens usædvanligt enorme masse har den også en enorm mængde tyngdekraft.
- solens masse er 333.000 gange større end jordens masse
- solens masse er 1.048 gange mere end Jupiters masse
- solens masse er 3.498 gange større end massen af planeten Saturn
- solens masse udgør ca. 99,8% af massen af hele solsystemet
Hvis du skal sammenligne solens tyngdekraft med jordens, er den 28 gange stærkere og større. Og for ikke at nævne det faktum, at solens overflade har en temperatur, der er omkring 5.800 Kelvin, og den består hovedsagelig af brint.
For at illustrere styrken af solens tyngdekraft bedre, lad os tage et eksempel. Lad os f.eks. Sige, at du vejer 100 kg her på jorden. Hvis du befinder dig på solens overflade, vil du føle, at du vejer 2.800 kg. Dette skyldes, at solens tyngdekraft er 28 gange så stor som jordens tyngdekraft
Solens tyngdekraft trækker al sin egen masse ind i en næsten perfekt sfære. I Solens centrum eller kerne løber temperaturer og tryk så højt, at fusionsreaktioner let kan forekomme. Den enorme mængde lys, tryk og energi, der strømmer ud af solen, modvirker dens tyngdekraft. Virkningerne og indflydelsen af Solens tyngdekraft kan strække sig i op til to lysår væk, det punkt, hvor træk og tyngdekraften fra andre nabostjerner er større, hvis ikke stærkere.
Kommentarer - 14 svar på & # 8220Gravity of the Sun & # 8221
Jeg ved ikke, hvordan man siger dette, jeg er ikke videnskabsmand eller lukker det, men for 3 dage siden lagde jeg mig ned og tænkte dybt over universet, og hvordan er vi stabile i rummet, der kredser perfekt om solen, da det er en enorm magnit, og vi er objekterne, der flyver omkring det i et enormt magnatisk felt. og det fik mig i en kurios sindstilstand, jeg kunne ikke stoppe med at tænke på det, og da jeg kiggede på internettet, fandt jeg ud af, at solen har tyngdekraften og ja, den er stærkere end jorden og andre planeter, men hvorfor jorden har en stabil tyngdekraft på 9,78 m / s² Og venus er 8,87 m / s2 Selvom det er tættere på solen, hvad jeg troede er jo tættere på solen u er jo mere tyngdekraften har planeten, men hvad fik mig til at tænke dybere er hvad hvis KERNEN den selv er en magnet ligesom solen, men en mindre versoin, så jeg på Internettet igen for at se, om alle plader fik kerner, og hvad jeg fandt er, at jorden og månen fik similer-kerner, men mindre, så hvad hvis for at en planet skulle have tyngdekraften skal den have en kerne, og afhængigt af kernestørrelsen / aktiviteten på hver planet + afstanden fra hver planet til solen messerer tyngdekraftsmassen på hver planet, det er derfor, jeg tror, at venus kom næsten nær jordens tyngdekraft, selvom det er tættere til solen? men jordens kerne er større og mere aktiv end venus. så hvis en planet ikke har nogen kerne, hvad sker der så? vil planeten gå væk fra sin kurs og væk fra solen? eller bliver det trukket og trukket til solen? & # 8230 HVIS kernen og solen fungerer som en magnet, så skulle de have samme polaritet, så de ville blive frastødt af hinanden, men i en perfekt meddelelse er den indstillet til hver planet. for eksempel hvis solen har 1000 magnetkraft, og dens polaritet er positiv, og jorden er 280 magnetkraft, og dens polaritet også er positiv, så ville de frastøde og stå i den position, da jorden og alle andre planeter ikke kun er kerner, de fik metaller og Solid overflade, der fungerer som den negative polaritet sammenlignet med solen, vil den TRYKKE og PUSH på samme tid, men for at månen kredser om jorden, måner gas en mindre kerne sammenlignet med jorden og dens kredsende jord insted af solen at ?
8 svar 8
hvorfor blev de ikke helt tiltrukket af deres tyngdefelt?
Hvor meget en bane ændres, afhænger af 3 faktorer:
- massen på planeten,
- rumfartøjets hastighed,
- afstanden mellem rumfartøj og planet
Voyagers hastighed og afstand blev valgt for at sikre, at Voyager ikke kom ind i kredsløb omkring planeten. Voyagers hastighed, inden han nærmede sig Jupiter, var højere end Jupiters flugthastighed.
Faktisk, så længe din bane ikke berører planetens atmosfære, er du god: fordi du ankommer fra en anden planet, er din hastighed altid højere end flugthastigheden.
Men hvordan kunne de forudsige masse?
Når en planet har måner, kan du beregne planetens masse til en god grad af nøjagtighed. Dette bruger Keplers tredje lov:
G er den universelle tyngdekonstant, 6,6726 x 10-11N-m 2 / kg 2
r = Månens orbitale radius
T = månens omløbstid
Så du har kun brug for r og T, som begge kan ses fra Jorden ret godt.
disse rumhåndværk brugte propelbrændstof til at flygte
Nej. Da Voyager 1 blev affyret fra Jorden, placerede raketens sidste fase den på en flugtbane, hvorefter scenen blev bundet. Det var sidste gang, en raket blev brugt til at ændre Voyagers hastighed markant. Det rejste til Jupiter uden yderligere fremdrift, så hastigheden faldt langsomt, efterhånden som det kom længere væk fra solen.
Da det kom tæt på Jupiter, steg Voyagers hastighed drastisk, da det blev trukket ind af Jupiters tyngdekraft. Ved Voyagers nærmeste tilgang blev Voyagers bane bøjet. Dette satte rumfartøjet på kurs mod Saturn. Da Voyager sprang væk fra Jupiter, nedsatte Jupiters tyngdekraft den. Alt uden brug af raketfremdrift.
For at tilføje til de svar, som @Hobbes & amp @Steve Linton postede, kendte missionsdesignerne faktisk Jupiters tyngdefelt ganske godt fra kredsløbene til Jupiters måner. Men inden Voyagers ankom, fik de yderligere målinger fra de tætte flybys fra to andre rumfartøjer, Pioneers 10 og 11.
@Steve Linton beskriver korrekt effekten af den "sidelæns" del af et rumfartøjs hastighed i forhold til den planet, det nærmer sig. Hvis den sidelænse komponent er stor nok, vil sonden savne planeten. For at forøge denne sidelæns-komponent, når du nærmer dig, retter du rumfartøjet [via banejusteringsmanøvrer, hvor du bruger rumfartøjets raketmotor (er)] til præcist at indstille hastighedskomponenterne, en lige mod planeten og en sidelæns. Denne kombination sætter "målpunktet", det punkt til den side af planeten, hvor rumfartøjet ville gå, hvis planeten ikke havde nogen tyngdekraft. Bane designere kalder den glip af afstand "b", en del af b-planets målpunkt.
Dette diagram hjælper med at se effekten af stigende b hvis tilgangshastigheden holdes konstant. For typiske interplanetære baner afhænger tilgangshastigheden ikke af det valgte b. [Undskyld pixelering - dette er et meget gammelt diagram, jeg trak ud af mine præsentationsarkiver]
Den brunbrune (i originalfilen var den orange!) Cirkel repræsenterer planeten, og de forskellige kurverfarver repræsenterer banerne efterfulgt af rumfartøjer med forskellige b, alle kommer ind med samme hastighed og parallelt med den sorte stiplede linje gennem planetens centrum. De tyndere stiplede linjer repræsenterer, hvad rumfartøjernes baner ville være, hvis planeten ikke havde nogen tyngdekraft. Hvis b er ikke stor nok, som med de røde og brunbrune (tidligere orange!) baner påvirker de planeten. De tykke, stiplede røde og brunbrune linjer viser, hvordan de to baner ville fortsætte, hvis de ikke løb ind i noget, som det ville være tilfældet, hvis planeten var den samme masse, men meget mindre i størrelse (dvs. meget tættere ).
De grønne og blå linjer er beregnet til baner, hvis b er store nok til at de savner planeten. De påpeger et par egenskaber ved disse hyperbolsk baner: 1) jo større bjo længere væk fra planeten er afstanden nærmest og 2) jo større er bjo mindre er vinklen planeten "bøjer" banen. Igen er dette for en fast tilgangshastighed. Den røde bane er bøjet næsten 180 °, mens den blå kun er bøjet
Hvor kommer Jupiters tyngdekraft fra? Hvorfor flyver ikke Jupiters-gasser væk? - Astronomi
Jupiter er den femte og største planet i vores solsystem. Denne gaskæmpe har en tyk atmosfære, 39 kendte måner og en mørk, ringe synlig ring. Dens mest fremtrædende træk er bånd på tværs af dets breddegrader og en stor rød plet (som er en storm).
Jupiter består hovedsagelig af gas. Denne enorme planet udstråler dobbelt så meget varme, som den absorberer fra solen. Det har også et ekstremt stærkt magnetfelt. Det er let fladt ved sine poler, og det buler lidt ud ved ækvator.
STØRRELSE
Jupiters diameter er 88.700 miles (142.800 km). Dette er lidt mere end 11 gange Jordens diameter. Jupiter er så stor, at alle de andre planeter i vores solsystem kunne passe inde i Jupiter (hvis den var hul).
MASSE OG GRAVITET
Jupiters masse er omkring 1,9 x 10 27 kg. Selvom dette er 318 gange jordens masse, er tyngdekraften på Jupiter kun 254% af tyngdekraften på jorden. Dette skyldes, at Jupiter er en så stor planet (og den tyngdekraft, som en planet udøver på et objekt på planetens overflade, er proportional med dens masse og med den inverse af dens radius i kvadrat).
En person på 100 pund ville veje 254 pund på Jupiter.
LÆNGDEN AF EN DAG OG ÅR PÅ JUPITER
Det tager Jupiter 9.8 Jordtimer at dreje rundt om sin akse (dette er en jovisk dag). Det tager 11,86 jordår for Jupiter at kredse om solen en gang (dette er et jovisk år).
Jupiter består af gasser og væsker, så når den roterer, roterer dens dele ikke nøjagtigt med samme hastighed. Den roterer meget hurtigt, og denne centrifugeringshandling giver Jupiter en stor ækvatorial bule, den ligner en let flad kugle (den er oblat)
JUPITERS BANE
Jupiter er 5,2 gange længere fra end solen end Jorden. I gennemsnit er det 778.330.000 km fra solen.
Ved aphelion (det sted i sin bane, hvor Jupiter er længst væk fra solen), ligger Jupiter 815.700.000 km fra solen. Ved perihelion (det sted i sin bane, hvor Jupiter er tættest på solen), ligger Jupiter 749.900.000 km fra solen.
Jupiter har ingen årstider. Årstider er forårsaget af en skrå akse, og Jupiters akse er kun skråt 3 grader (ikke nok til at forårsage årstider).
JUPITERS MÅNE
Jupiter har fire store måner og snesevis af mindre (der er 39 måner kendt hidtil). Flere måner findes hele tiden.
Galileo opdagede først de fire største måner af Jupiter, Io (som er vulkansk aktiv), Europa, Ganymedes (den største af Jupiters måner, afbildet til venstre) og Callisto i 1610 er disse måner kendt som de galilenske måner. Ganymedes er den største måne i solsystemet.
RINGE
Jupiter har svage, mørke ringe sammensat af små stenfragmenter og støv. Disse ringe blev opdaget af NASAs Voyager 1 i 1980. Ringene blev undersøgt nærmere, da Voyager 2 fløj af Jupiter. Ringene har en albedo på 0,05, de afspejler ikke meget af det sollys, de får.
TEMPERATUROMRÅDE
Cloudtoppe-gennemsnittet er 120 K = -153 & degC = -244 & degF.
OPDATNING AF JUPITER
Jupiter har været kendt siden oldtiden. Det er det tredje lyseste objekt på nattehimlen (efter månen og Venus).
COMET SL9 HITS JUPITER
Et SL-9-anslagssted på Jupiter, 6. juli 1994. Foto af Hubble Space Telescope. |
RUMFARTBESØG
Jupiter blev først besøgt af NASAs Pioneer 10, som fløj af Jupiter i 1973. Senere fly-by-besøg omfattede: Pioneer 11, Voyager 1, Voyager 2, Ulysses og Galileo.
Hvad ville der ske, hvis to gasgiganter (siger Jupiter og Saturn) kolliderede?
Lad os sige, at du placerer Jupiter i den ene ende af en løbetur, og i den anden ende placerer du Saturn. Du udløser noget, hvor begge planeter er i kø og direkte rammer hinanden. Da de er de mest massive planeter, ville nogen gas være i stand til at slippe ud på grund af tyngdekraft? Hvordan ville en gaskæmpekollision se ud? Ville de bare slå sig sammen og danne en kæmpe gasplanet, eller ville gassen bare flygte ud i rummet?
På planetvægter betyder aggregering ikke noget. Uanset om planeten er lavet af faste stoffer, væsker eller gas, gør det meget lidt. Tyngdekraften trumfer alt andet.
Kollisioner af sådanne store planetariske legemer ville frigive en enorm mængde varme, dels på grund af kinetisk energi (hastigheden på en planet, der støder på den anden), dels fra tyngdekraften. Det fusionerede organ ville være ret varmt i starten.
Afhængigt af kollisionshastigheden, vinklen, uanset om det er frontkollision eller bare & quot; græsning & quot; osv., Kan planeterne fusionere mere eller mindre til en enkelt større tungere planet eller splintre og spytte stykker af materiale overalt. Stykkerne ville have tendens til enten at falde ned igen eller forblive i kredsløb omkring det sammensmeltede legeme og falde sammen i en eller flere måner.
Det er ikke umuligt, at nogle fragmenter ender med høje hastigheder og bevæger sig for evigt væk fra kollisionen, selvom det sandsynligvis ikke er meget typisk.
REDIGER: Forestil dig ikke, at planeter er enten faste eller flydende eller gas. Tænk på dem som kæmpe løse bunker med små billardkugler, der kun holdes sammen af tyngdekraften, og det vil give dig en meget bedre forståelse af, hvad der sker under en kollision.
Hvor nøjagtig er denne video for kollisioner mellem planeter?
Hvis planeterne begge er lavet af gasser, hvilke & quot; emner & quot; & quot; fragmenter & quot; ville der dog være?
Bare for at vælge en nit: hvis de kombinerede, ville den nye planet have meget mere masse, men diameteren vil forblive omtrent den samme. Når en gaskæmpe rammer en bestemt størrelse, bliver den bare tættere. Jupiter er lige så stor som brune dværge med 20 gange dens masse.
Sig, at en planet er tung på metan, og en anden er tung på ilt. Varmen ville udløse en kemisk reaktion. Ville den kemiske reaktion have stor indflydelse på den måde, de fungerer på (som at eksplodere voldsomt i stedet for bare at smelte sammen), eller ville de bare gøre deres ting, mens de også brændte og i stedet blive tung på kuloxider?
Er der noget bevis for, at der ville være faste sten eller væske i vores gaskæmper? Hvis der er, hvordan ville det være anderledes? Større eksplosioner? Mere energioverførsel? Bortset fra tyngdekraften, hvad er der ellers for at skelne mellem kollisioner i tilstanden af stof
Er der planeter, der er helt flydende helt til kernen?
Så du siger bare & # x27Jeg ved ikke & # x27 i en dejlig formulering?
SPH-modellering antyder, at du & # x27d ender med en planet. Der ser ikke ud til at være mange data, som jeg kan finde på dette.
De korte svar er ja næsten som galakser, der kolliderer, og til sidst kunne de blive en krop med et ringsystem (som saturn) eller et system med to nye store kroppe, og noget gas ville gå tabt uden for systemet.
Det lange svar er mere kompliceret og har at gøre med & quottidal forces & quot og & quotRoche Limit & quot. Nu betyder det ikke noget, om du har to gaskæmper, der kolliderer, to stjerner eller to stenagtige planeter, mekanikken ved kollisionen er den samme. Vi henviser til disse typer kollisioner som & quotStellar body interactions / kollisions & quot, for selvom de ikke & # x27t & quotcollide & quot, kan de stadig ødelægge hinanden. For at forstå stjernernes interaktioner af enhver art skal du først forstå & quot; gravitationelle tidevandskræfter & quot. Dette er faktisk relateret til havets tidevand, som vist her i virkningerne af tidevandskræfter mellem jorden, solen og månen. http://www.youtube.com/watch?v=l37ofe9haMU
Selvom eksemplet i videoen her er vand, er den samlede form for tidevandskræfter den samme uanset. Fast jord vil faktisk opleve tidevandskræfter og vil stige fraktioner af en tomme under & quothigh tidevand & quot betingelser og drop fraktioner af en tomme under & quotlow tidevand & quot betingelser i samme form.
Tidevandskræfterne opstår, fordi stjernekroppe udøver en tyngdekraft, der er radial fra deres centre, og under tæt samspil med hinanden skal du ikke kun tage højde for tyngdekraften langs linjen, der forbinder de to centre i hver stjernekrop, men skal også overveje tyngdekraften på fra hvert punkt på hver stjernekrop til hvert punkt på den anden stjernekrop. Dette gælder, uanset om kollisionen er front-on som i spørgsmålet eller en blik kollision. Den eneste forskel er slutresultatet.
Angivet på en enkel måde i eksemplet med jorden og månen, er tidevandet højest på den side af jorden, der er tættest på månen og lavest på de to sider vinkelret på månen. Nu på den side af jorden længst væk fra månen får du også højvande. Det skyldes, at du på den side af jorden har månens tyngdekraft, der virker med jordens tyngdekraft, så havvandet er lidt tungere.
Hvis jorden og månen kom tættere på, ville den faste del af jorden begynde at deformere i den samme form, indtil den mister strukturel integritet og går i stykker. Nu skal det nævnes, at det samme vil ske med månen. Grænsen, som begge organer kan nærme sig den anden uden at blive ødelagt, kaldes The Roche Limit. http://en.wikipedia.org/wiki/Roche_limit
Roche Limit er virkelig & quotend-game & quot i enhver stjernekropsinteraktion, i modsætning til dem, der faktisk & quothitting & quot hinanden. Faktisk, efter at begge kroppe krydser Roche Limit, vil de bryde op og ødelægge hinanden, før de endda rører ved. Beregningen for denne grænse er temmelig enkel og er proportional med terningen af forholdet mellem de to masser. Beregningen forudsætter, at hver krop holdes sammen af blot selvgravitation, hvilket er godt for langt størstedelen af stjernernes interaktioner.
I tilfælde af to kroppe med samme masse spinder de udslettede rester sammen og kan til sidst falde sammen til et nyt objekt med en ring til venstre over snavs. Dette kan have været tilfældet med saturn.
I spørgsmålets eksempel er de to kroppe i det væsentlige & quotdropped & quot; mod hinanden, men i en reel situation vil de to kroppe kredser omkring hinanden og spinder ind i kollisionen. Sådan får du mere end en krop. Dette er den fremherskende teori (den gigantiske virkningsteori) om, hvordan jorden fik sin måne. Jorden Mark 1 blev ødelagt i et blik kollision med en planet på størrelse med mars (men var ikke mars) og Earth Mark 2 og månen dannet af affaldet. Dette ville være sket mindre end to hundrede millioner år efter solsystemets fødsel, og det er derfor svært at spekulere i forholdene på jord Mark 1's overflade.
Det er vigtigt at forstå, at når roche-grænsen er nået, er der ingen vej tilbage. I langt de fleste tilfælde er det umuligt at skabe en stabil bane inden for roche-grænsen. Et eller begge lig skal ødelægges. I tilfælde af en stor krop og en lille krop kan den store krop overleve interaktionen, mens den mindre krop ødelægges. Det resulterende snavs fra det mindre legeme kolliderer enten med det større legeme, kredser i en & quotring af snavs & quot eller en kombination af begge.
Sjovt kendsgerning, som et resultat af eftervirkningerne af kollisionen, der fik Jorden til Mark 2 og månen, undgår månen langsomt jorden. På et tidspunkt vil det gå tabt. Således var det for millioner af år siden meget tættere på jorden.
Jupiters måne Ganymedes
Jupiters måne Ganymedes. Kredit: NASAI 1610 så Galileo Galilei op på nattehimlen gennem et teleskop af sit eget design. Da han så Jupiter, bemærkede han tilstedeværelsen af flere "lysende objekter", der omgav den, som han oprindeligt tog som stjerner. Med tiden ville han bemærke, at disse "stjerner" kredsede om planeten og indså, at de faktisk var Jupiters måner - som skulle komme til at hedde Io, Europa, Ganymedes og Callisto.
Af disse er Ganymedes den største og har mange fascinerende egenskaber. Ud over at være den største måne i solsystemet er den også større end selv planeten Merkur. Det er den eneste satellit i solsystemet, der vides at have en magnetosfære, har en tynd iltatmosfære og (ligesom dets medemåner, Europa og Callisto) menes at have et indre hav.
Skønt kinesiske astronomiske optegnelser hævder, at astronomen Gan De måske har set en måne af Jupiter (sandsynligvis Ganymedes) med det blotte øje så tidligt som 365 fvt., Anses Galileo Galilei for at have foretaget den første registrerede observation af Ganymedes den 7. januar 1610 ved hjælp af sit teleskop. . Sammen med Io, Europa og Callisto kaldte han dem på det tidspunkt "Medicean Stars" - efter sin protektor, storhertugen af Toscana, Cosimo de 'Medici.
Simon Marius, en tysk astronom og samtidige af Galileo, der hævdede at have uafhængigt opdaget Ganymedes, foreslog alternative navne på ordre af Johannes Kepler. Navnene på Io, Europa, Ganymedes og Callisto - som alle var taget fra klassisk mytologi - ville imidlertid ikke formelt blive vedtaget før det 20. århundrede.
Forud for dette blev de galiliske måner navngivet Jupiter I til IV baseret på deres nærhed til planeten. (Med Ganymedes udpeget som Jupiter III). Efter opdagelsen af Saturnmånerne blev et navngivningssystem baseret på Kepler og Marius brugt til Jupiters måner. I græsk mytologi var Ganymedes søn af kong Tros (alias Ilion), navnebror til byen Troja (Ilium).
Med en gennemsnitlig radius på 2634,1 ± 0,3 kilometer (svarende til 0,413 jordarter) er Ganymedes den største måne i solsystemet og er endda større end planeten Merkur. Men med en masse på 1,4819 x 10 23 kg (svarende til 0,025 jordarter) er den kun halvt så massiv. Dette skyldes Ganymedes sammensætning, som består af vandis og silikatsten (se nedenfor).
Ganymedes bane har en mindre excentricitet på 0,0013 med en gennemsnitlig afstand på 1.070.400 km - varierende fra 1.069.200 km ved periapsis til 1.071.600 km apoapsis. Ganymedes tager syv dage og tre timer på at gennemføre en enkelt revolution. Som de fleste kendte måner er Ganymedes tidevært låst med den ene side altid vendt mod planeten.
Dens bane er tilbøjelig til den joviske ækvator, med excentricitet og hældning, der ændres næsten periodisk på grund af sol- og planetariske tyngdeforstyrrelser på en tidsskala i århundreder. Disse orbitalvariationer får den aksiale hældning til at variere mellem 0 og 0,33 °. Ganymedes har en 4: 1 orbital resonans med Io og en 2: 1 resonans med Europa.
I det væsentlige betyder det, at Io kredser om Jupiter fire gange (og Europa to gange) for hver bane, der er lavet af Ganymedes. Den overlegne forbindelse mellem Io og Europa opstår, når Io er ved periapsis, og Europa er ved apoapsis, og den overlegne forbindelse mellem Europa og Ganymedes opstår, når Europa er ved periapsis. En sådan kompliceret resonans (en 4: 2: 1-resonans) kaldes Laplace-resonans.
Sammensætning og overfladestruktur:
Med en gennemsnitlig massefylde på 1.936 g / cm 3 er Ganymedes sandsynligvis sammensat af lige store stenmateriale og vandis. Det anslås, at vandis udgør 46-50% af månens masse (lidt lavere end for Callisto) med muligheden for, at nogle yderligere flygtige iser såsom ammoniak er til stede. Ganymedes overflade har en albedo på ca. 43%, hvilket antyder, at vandis udgør en massefraktion på 50-90% overfladen.
Nærinfrarøde og ultraviolette undersøgelser har også afsløret tilstedeværelsen af kuldioxid, svovldioxid og muligvis cyanogen, hydrogensulfat og forskellige organiske forbindelser. Nyere data har vist tegn på salte såsom magnesiumsulfat og muligvis natriumsulfat, som kan have stammer fra det underjordiske hav (se nedenfor).
Ganymedes indre ser ud til at være fuldt differentieret, bestående af en fast indre kerne lavet af jern, et flydende jern og jern-sulfid ydre kerne, en silikatkappe og en sfærisk skal af det meste is, der omgiver klippeskallen og kernen. Det antages, at kernen måler 500 km i radius og har en temperatur på ca. 1500 - 1700 K og et tryk på op til 10 GPa.
Det mest overbevisende bevis for eksistensen af en flydende, jern-nikkelrig kerne er Ganymedes indre magnetfelt. Konvektionen i det flydende jern, som har høj elektrisk ledningsevne, er den mest rimelige model for magnetfeltgenerering. Tætheden af kernen menes at være 5,5 - 6 g / cm3, mens silikatkappen har en anslået tæthed på 3,4 - 3,6 g / cm 3.
Denne kappe er sammensat af silikatmaterialer, sandsynligvis chondritter og jern. Den ydre isskal er det største lag af alle og måler en anslået 800 km (497 miles) tyk. Den nøjagtige tykkelse af dette og andre lag i det indre af Ganymedes afhænger af den antagne sammensætning af silicater og mængden af svovl i kernen.
Forskere mener også, at Ganymedes har et tykt hav beliggende mellem to lag is - et tetragonal lag mellem det og kernen og et sekskantet lag over det. Tilstedeværelsen af dette hav er blevet bekræftet ved aflæsninger taget af orbitere og gennem undersøgelser af, hvordan Ganymedes aurora opfører sig. Kort sagt er månens auroras påvirket af Ganymedes magnetfelt, som igen påvirkes af tilstedeværelsen af et stort saltvand-hav under jorden.
Ganymedes overflade er en blanding af to typer terræn. Der er de meget gamle, meget kratererede og mørke områder og de noget yngre, lysere regioner markeret med et omfattende udvalg af riller og højderyg. På en måde, der ligner Europa, er Ganymedes overflade asymmetrisk, hvor den førende halvkugle er lysere end den bageste.
Det mørke terræn, som udgør ca. en tredjedel af overfladen, er så farvet, fordi isen i disse områder indeholder ler og organiske materialer. Det er blevet teoretiseret, at disse er blevet efterladt af slaglegemer, hvilket stemmer overens med det faktum, at slagkratere er langt mere omfattende i områder med mørkt terræn.
I mellemtiden antages det rillede terræn at være tektonisk i naturen, hvilket delvis kan skyldes kryovulkanisme, men menes for det meste at være et resultat af tidevandsopvarmningsbegivenheder. Tidevandsbøjningen kunne have opvarmet interiøret og anstrengt litosfæren, hvilket førte til udvikling af revner, graben og fejl, der slettede det gamle, mørke terræn på 70% af overfladen.
Selvom kratere er mere almindelige i de mørkere områder, ses de overalt på overfladen. Ganymedes kan have oplevet en periode med kraftig kraterering for 3,5 til 4 milliarder år siden svarende til Månens. Hvis det er sandt, skete langt størstedelen af påvirkningerne i den periode, mens kraterhastigheden har været meget mindre siden. Kratere på Ganymedes er også fladere end dem på Månen og Kviksølv, hvilket sandsynligvis skyldes den relativt svage natur af Ganymedes iskolde skorpe.
Illustration af Jupiter og de galileiske satellitter. Kredit: NASAGanymedes har også polarhætter, sandsynligvis sammensat af vandfrost, som først blev set af Voyager-rumfartøjet. Siden opdagelsen er flere teorier blevet foreslået for deres dannelse, lige fra termisk vandring af vanddamp til højere breddegrader til plasmabombardement, der gør isen lysere. Data obtained by the Galileo spacecraft – which noted a very close correspondence between the polar cap boundary and the boundaries of the moon's magnetic field – suggests that the latter theory is correct.
Similar to Europa, Ganymede has a tenuous oxygen atmosphere. Also similar to Europa is how the atmosphere formed, which involves water ice on the surface being split into hydrogen and oxygen through interaction with UV radiation, the hydrogen being lost to space and the oxygen being retained. The surface pressure of this atmosphere is thought to lie within the range of 0.2–1.2 micro Pascals.
The presence of this atmosphere also causes an airglow effect, a faint emission of light caused by the interaction of atomic oxygen and energetic particles. This effect is not uniformly distributed (as with Europa), but instead causes bright spots to appear above the polar regions – which could be "polar auroras" – due to the planet's magnetic field.
Additional evidence of the oxygen atmosphere comes from the detection of various gases trapped in the ice on Ganymede. This evidence consisted of the spectroscopic detection of ozone (O³), as well as absorption features that indicated the presence of oxygen gas (O²). Another constituent of the atmosphere is hydrogen, which (despite most being lost to space) still exists at a surface in very minor concentrations.
The existence of this neutral atmosphere implies that an ionosphere should exist since oxygen molecules are ionized by the impacts of the energetic electrons coming from the magnetosphere and by solar electromagnetic UV radiation. However, the existence of an ionosphere remains controversial, due to conflicting data gathered by different missions.
Ganymede is unique among moons in the solar systems in that it alone has a magnetosphere. The value of the moon's permanent magnetic moment is estimated to be 1.3 x 10 13 T·m 3 , which is three times larger than the magnetic moment of Mercury. The magnetic dipole is tilted with respect to the rotational axis of Ganymede by 176°, which means that it is directed against the Jovian magnetic moment.
The dipole magnetic field created by this permanent moment has a strength of 719 ± 2 Teslas (nT) at Ganymede's equator, and roughly twice that at the poles (1440 nT). This magnetic moment also carves a part of space around Ganymede, creating a tiny magnetosphere embedded inside that of Jupiter with a diameter of about 10,525 – 13,156 km.
The Ganymedian magnetosphere has a region of closed field lines located below 30° latitude, where charged particles (electrons and ions) are trapped, creating a kind of radiation belt. The main ion species in the magnetosphere is single ionized oxygen, which fits well with Ganymede's tenuous oxygen atmosphere.
The interaction between the Ganymedian magnetosphere and Jovian plasma is in many respects similar to that of the solar wind and Earth's magnetosphere. The plasma co-rotating with Jupiter impinges on the trailing side of the Ganymedian magnetosphere much like the solar wind impinges on the Earth's magnetosphere.
In addition to the intrinsic magnetic moment, Ganymede has an induced dipole magnetic field who's existence is connected with the variation of the Jovian magnetic field near Ganymede. The induced magnetic field of Ganymede is similar to those of Callisto and Europa, indicating that this moon also has a subsurface water ocean with a high electrical conductivity.
However, the existence of Ganymede's magnetosphere remains a bit of a mystery. On the one hand, its existence is believed to be the result of Ganymede's a dynamo effect caused by conducting material moving in the core, similar to Earth. However, other bodies that have differentiated metallic cores don't have magnetospheres, and the relatively small size of Ganymede's core suggests that it should have cooled sufficiently that fluid motions are no longer possible.
Ganymede is the largest satellite in our solar system, larger than Mercury and Pluto, and three-quarters the size of Mars. Credit: NASA/JPLOne explanation for this incongruity is that the same orbital resonances that may have disrupted the surface also allow the magnetic field to persist. With tidal heating increasing during such resonances, the mantle may have insulated the core, preventing it from cooling. Another explanation is a remnant magnetization of silicate rocks in the mantle, which is possible if the satellite had a more significant dynamo-generated field in the past.
Der er en vis spekulation om den potentielle beboelighed i Ganymedes hav. An analysis published in 2014, taking into account the realistic thermodynamics for water and effects of salt, suggests that Ganymede might have a stack of several ocean layers separated by different phases of ice, with the lowest liquid layer adjacent to the rocky mantle below.
This is important, since the layer closest to the rocky interior would be subject to heating due to tidal flexing in the mantle. This heat could be transferred into the water via hydrothermal vents, which could provide the necessary heat and energy to sustain life. Combined with oxygenated water, life forms could exist at the core-mantle boundary in the form of extremophiles, in a way that is similar to what is found in Earth's oceans (and presumed to exist in Europa's interior ocean).
Several probes flying by or orbiting Jupiter have explored Ganymede more closely, including four flybys in the 1970s, and multiple passes in the 1990s to 2000s. The first approaches were conducted by the Pioneer 10 and 11 probes, which approached the moon in 1973 and 1974, respectively. These missions returned more specific information on its physical characteristics and resolved features to 400 km (250 mi) on its surface.
The next missions came in 1979, when the Voyager 1 and 2 probes passed the moon, refining estimates of its size and revealing its grooved terrain for the first time. In 1995, the Galileo spacecraft orbited Jupiter and went on to make six close flybys between 1996 and 2000. The probe's findings included the discovery of Ganymede's magnetic field, the moon's interior ocean, and a large number of spectral images that showed non-ice compounds on the surface.
The most recent mission to Ganymede was made by the New Horizons probe in 2007. While en route to Pluto, the probe obtained topographic and composition mapping data of Europa and Ganymede during its flyby of Jupiter. Their are no missions to Ganymede currently in operation, but several missions have been proposed for the coming decades.
One such proposal is the joint NASA/ESA Europa Jupiter System Mission (EJSM), which would explore Jupiter's moons (including Ganymede) and has a proposed launch date of 2020. The mission would consist of NASA's Jupiter Europa Orbiter, the ESA's Jupiter Ganymede Orbiter, and possibly a JAXA Jupiter Magnetospheric Orbiter.
The ESA's contribution was renamed the Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE) in 2012, and obtained a launch slot aboard the ESA's Cosmic Vision science program (scheduled for launch in 2022 or 2024). This may include a partner mission from the Russian Space Research Institute – known as the Ganymede Lander (GL) – and would involve JUICE examining Ganymede from orbit and conducting multiple flybys or Europa and Callisto.
A Ganymede orbiter based on the Juno probe was also proposed in 2010 for the Planetary Science Decadal Survey. As part of the committee report presented at the Survey – titled "Vision and Voyagers for Planetary Science in the Decade 2013-2022" – a concept study for a possible Ganymede Orbiter was proposed, which included recommendations on instrumentation.
A canceled proposal for a Ganymede orbiter was the Jupiter Icy Moons Orbiter (JIMO), which would have performed a flyby of Europa, Ganymede and Callisto. Designed to use nuclear fission for power and an ion engine for propulsion, JIMO would have studied Ganymede in greater detail than an previous orbiter. However, the mission was canceled in 2005 because of budget cuts.
Artist’s cut-away representation of the internal structure of Ganymede, with layers shown to scale. Credit: Wikipedia Commons/kelvinsongGanymede is considered a possible candidate for human settlement – and even terraforming – due to the many advantages it presents. For one, as Jupiter's largest moon, Ganymede has a gravitational force of 1.428 m/s 2 (the equivalent of 0.146 g) which is comparable to Earth's Moon. Sufficient enough to limit the effects of muscle and bone degeneration, this lower gravity also means that the moon has a lower escape velocity – which means it would take considerably less fuel for rockets to take off from the surface.
What's more, the presence of a magnetosphere mans that colonists would be better shielded from cosmic radiation than on other bodies. The prevalence of water ice means that colonists could also produce breathable oxygen, their own drinking water, and would be able to synthesize rocket fuel. Unfortunately, beyond this, Ganymede presents numerous challenges for colonization.
The magnetic field of Jupiter and co-rotation enforcing currents. Credit: Wikipedia Commons/Ruslik0For starters, the presence of a magnetosphere does not shield Ganymede from enough cosmic radiation to ensure human safety, due to the fact that it is overshadowed by Jupiter's powerful magnetic field. This results in the surface receiving some 8 rem of radiation per day – which is 333 times the average of what Earth-bound organisms experience in a year.
The dominance of Jupiter's magnetic field also means that Ganymede's magnetosphere is not strong enough to retain an atmosphere of sufficient density to sustain human beings. It would also be insufficient to retain much heat. Hence, settlements on the surface would need to be heavily insulated, shielded from radiation, and contain a breathable atmosphere.
A possible solution to this, similar to what has been proposed for Europa, would be for colonists to build settlements within the icy mantle, or possibly under the surface of the ice entirely. These embedded (or aquatic habitats) would be shielded from harmful cosmic radiation by the icy mantle. They could also function as conduits between the ocean and the surface, piping water in and processing it into fuel for export.
However, such possibilities are still far from realization and in the meantime, exploring Ganymede and deciphering its deeper mysteries remains the priority. And of these, Ganymede has several! Much like the other Galilean moons, Ganymede possesses a wealth of unique and mysterious attributes, many of which still defy comprehension.
In addition to being the largest moon in the solar system, it is the only moon other than Earth (and the gas giants) to have a magnetic field. And of course, there's the possibility that life could exist beneath its icy crust, possibly in microbial or extreme form. All of these make Ganymede an intriguing prospect for future exploration.
- Jupiter’s moon Ganymede. Kredit: NASA
- Artist’s concept of the Jupiter Icy Moons Orbiter (JIMO), a cancelled program that envisioned sending a spacecraft to inspect Callisto, Ganymede and Europa. Credit: NASA/JPL
Jupiter has colorful bands running laterally. They have colors ranging from whites, yellows, browns, to reds. The deeper atmosphere has blue clouds.
Jupiter’s Great Red Spot is a visible red-brownish spot found on the giant planet. It is actually a hurricane that has been brewing for hundreds of years. It is wider than Earth’s diameter and it spins at 225 miles per hour (360 kilometers per hour). Nobody knows what drives it or whether it will ever disappear.
Jupiter does not have a solid crust like the terrestrial planets and we have not yet figured out what its core is made up of. The core is surrounded by fluid hydrogen which is then surrounded by a gaseous atmosphere. Jupiter is, therefore a massive ball of liquid and gas (unless we discover the real structure of the core).
The Atmosphere:
It has molecular hydrogen (89.8%), helium (10.2%), and traces of ammonia, methane, water, ethane, ice aerosols, ammonia ice aerosols, hydrogen deuteride, and ammonia hydrosulfide in its atmosphere. In the deeper atmosphere, it rains diamonds.
The colorful bands we see are probably clouds of sulfur and gases containing phosphorous. The atmospheric pressure is immense. There are winds blowing constantly and in opposite directions.
In the upper atmosphere, winds reach speeds of up to 335 miles per hour (539 kilometers per hour).
Deeper in the atmosphere, Hydrogen is compressed into liquid Hydrogen. Jupiter has a strong magnetic field that creates a magnetosphere where all bodies revolving around it are housed.
A magnetosphere is a region where the Jovian magnetic field is more dominant than the solar field.
It has a magnetic field that is 16 to 54 times stronger than that of Earth.
The Seasons:
Jupiter’s axis has a three-degree tilt which is not enough to cause distinct seasons like the ones we experience on earth (Earth has a 23-degree tilt). Jupiter has the fastest planetary spin. It takes less than 10 hours to fully turn on its axis that is less than half a day on earth.
Jupiter’s temperatures vary massively from the core to the clouds. While the clouds have an average temperature of -234 degrees Fahrenheit (-145 Celsius).
The core supplies more heat to the gas giant than the sun, and has sustained temperatures reaching 43,000 degrees Fahrenheit (24,000 Celsius).
The Terrain:
Jupiter is a gas giant. So, unlike terrestrial planets, it does not have a “terrain” in the conventional sense because it is a big ball of gases and liquids.
Ask Ethan: Why Doesn’t Gravity Happen Instantly?
Two black holes, each with accretion disks, are illustrated here just before they collide. Det . [+] inspiral and merger of binary black holes provided humanity with our first direct measurement of gravitational waves, and with it, our first direct measurement of the speed of gravity. It isn't instantaneous.
Mark Myers, ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav).
When you look at the Sun, the light you’re seeing isn’t the light that’s being emitted right now. Instead, you’re seeing light that’s a little more than eight minutes old, since the Sun is some 150 million kilometers (93 million miles) away, and light — although it’s fast — can only travel through the Universe at a specific speed: the speed of light. But what about gravitation? Everything on Earth experiences the Sun’s gravitational pull, but is the gravity that the Earth experiences as it orbits the Sun coming from the Sun right now, at this very instant? Or, just like light, are we experiencing gravitation from some time ago? It’s a fascinating question to ponder, with Paul Roland writing in to ask about,
"the relationship of gravitational wave speed to that of light. At first I saw no connection, since gravity derives from mass and is a totally separate effect versus electromagnetics. One might assume [this] would cause gravitational effects to be slower than light [in terms of] propagation time.”
We all have our intuitive thoughts for how we expect things to behave, but only experiments and observations can provide the answer. Gravity isn’t instant, and turns out to propagate at exactly the speed of light. Here’s how we know.
When a gravitational microlensing event occurs, the background light from a star gets distorted and . [+] magnified as an intervening mass travels across or near the line-of-sight to the star. The effect of the intervening gravity bends the space between the light and our eyes, creating a specific signal that reveals the mass and speed of the planet in question. Gravitation's effects aren't instantaneous, but only occur at the speed of light.
Jan Skowron / Astronomical Observatory, University of Warsaw
Our story starts with the speed of light. The first person to try to measure it, at least according to legend, was Galileo. He set up an experiment at night, where two people would each be atop adjacent mountain peaks, each one equipped with a lantern. One of them would unveil their lantern, and when the other saw it, they would unveil their own lantern, allowing the first person to measure how much time elapsed. Unfortunately for Galileo, the results appeared instantaneous, limited only by the speed of a human’s reaction.
Den ufiltrerede sandhed bag menneskelig magnetisme, vacciner og COVID-19
Forklaret: Hvorfor denne uges 'Strawberry Moon' bliver så lav, så sen og så lysende
29 Intelligente fremmede civilisationer har måske allerede set os, siger forskere
The key advance didn’t come until 1676, when Ole Rømer had the brilliant idea to observe Jupiter’s innermost large moon, Io, as it passed behind Jupiter and re-emerged from the giant planet’s shadow. Because light has to travel from the Sun to Io, and then from Io back to our eyes, there ought to be a delay from when Io leaves Jupiter’s shadow, geometrically, until we can observe it here on Earth. Although Rømer’s conclusions were off by about 30% from the actual value, this was the first measurement of the speed of light, and the first robust demonstration that light traveled at a finite speed after all.
When one of Jupiter's moons passes behind our Solar System's largest planet, it falls into the . [+] planet's shadow, becoming dark. When sunlight begins striking the moon again, we don't see it instantly, but many minutes later: the time it takes for light to travel from that moon to our eyes. Here, Io re-emerges from behind Jupiter, the same phenomenon that Ole Rømer used to first measure the speed of light.
Rømer’s work influenced a number of important scientists of his day, including Christiaan Huygens and Isaac Newton, who came up with the first scientific descriptions of light. About a decade after Rømer, however, Newton turned his attention to gravitation, and all ideas about a finite speed for gravity went out the window. Instead, according to Newton, every massive object in the Universe exerted an attractive force on every other massive object in the Universe, and that interaction was instantaneous.
The strength of the gravitational force is always proportional to each of the masses multiplied together, and inversely proportional to the square of the distance between them. Move twice as far away from one another, and the gravitational force becomes just one-quarter as strong. And if you ask which direction the gravitational force points in, it’s always along a straight line connecting those two masses. That’s the way Newton formulated his law of universal gravitation, where the mathematical orbits he derived matched up precisely with the way the planets moved through space.
Before we understood how the law of gravity worked, we were able to establish than any object in . [+] orbit around another obeyed Kepler's second law: it traced out equal areas in equal amounts of time, indicating that it must move more slowly when it's farther away and more quickly when it's closer. At all moments, in Newton's gravity, the gravitational force must point towards where the Sun is, not where it was a finite time ago in the past.
Of course, we already knew how to describe the way that planets orbited the Sun: Kepler’s laws of planetary motion were many decades old by time Newton came along. What he did that was so remarkable was to put forth a theory of gravity: a mathematical framework that obeyed rules from which all of Kepler’s laws (and many other rules) could be derived. So long as, at every moment in time, the force on any planet always points directly towards where the Sun is at that exact moment, you get the planetary orbits to match up with what we observe.
What Newton also realized was this: if you make the gravitational force point towards where the Sun was a certain amount of time ago — such as
8 minutes ago from the perspective of planet Earth — the planetary orbits you get are all wrong. In order for Newton’s conception of gravity to have a chance at working, the gravitational force needs to be instantaneous. If gravitation is slow, even if “slow” means that it moves at the speed of light, Newton’s gravity doesn’t work, after all.
One revolutionary aspect of relativistic motion, put forth by Einstein but previously built up by . [+] Lorentz, Fitzgerald, and others, that rapidly moving objects appeared to contract in space and dilate in time. The faster you move relative to someone at rest, the greater your lengths appear to be contracted, while the more time appears to dilate for the outside world. This picture, of relativistic mechanics, replaced the old Newtonian view of classical mechanics, but also carries tremendous implications for theories that aren't relativistically invariant, like Newtonian gravity.
For hundreds of years, Newton’s gravity was able to solve every mechanical problem that nature (and humans) threw at it. When Uranus’s orbit appeared to violate Kepler’s laws, it was a tantalizing clue that perhaps Newton was wrong, but it wasn’t to be. Instead, there was an additional mass out there in the form of the planet Neptune. Once its position and mass became known, that puzzle went away.
But Newton’s successes wouldn’t last forever. The first real clue came with the discovery of Special Relativity, and the notion that space and time aren’t absolute quantities, but rather how we observe them depends very intricately on our motion and location. In particular, the faster you move through space, the slower clocks appear to run and the shorter distances appear to be. As Fitzgerald and Lorentz, working before Einstein, described it, distances contract and time dilates the closer you move to the speed of light. Unstable particles are observed to survive for longer if they move at high speeds. Space and time cannot be absolute, but must be relative for each unique observer.
En nøjagtig model for, hvordan planeterne kredser om Solen, som derefter bevæger sig gennem galaksen i en. [+] forskellig bevægelsesretning. If the Sun were to simply wink out of existence, Newton's theory predicts that they would all instantaneously fly off in straight lines, while Einstein's predicts that the inner planets would continue orbiting for shorter periods of time than the outer planets.
If that’s true, and different observers moving with different velocities and/or at different locations can’t agree on things like distances and times, then how could Newton’s conception of gravity be correct? It seems that all of these things can’t be true simultaneously something must be inconsistent here.
One way to think about it is to consider an absurd but useful puzzle: imagine that, somehow, some omnipotent being were able to instantaneously remove the Sun from our Universe. What would we expect would happen to the Earth?
As far as the light goes, we know that it would continue to arrive for another 8 minutes or so, and the Sun would only appear to go disappear once that light stops reaching us. The other planets would only go dark once the sunlight stopped reaching them, reflecting off of them, and ceased arriving at our eyes. But what about gravitation? Would that cease instantly? Would all of the planets, asteroids, comets, and Kuiper belt objects simply fly off in a straight line all at once? Or would they all continue orbiting for a time, continuing their gravitational dance in blissful ignorance until the effect of gravity finally hit them?
Unlike the picture that Newton had of instantaneous forces along the line-of-sight connecting any . [+] two masses, Einstein conceived gravity as a warped spacetime fabric, where the individual particles moved through that curved space according to the predictions of General Relativity. In Einstein's picture, gravity is not instantaneous at all.
The problem, according to Einstein, is that Newton’s entire picture must be flawed. Gravity isn’t best viewed as a straight-line, instantaneous force connecting any two points in the Universe. Instead, Einstein put forth a picture where space-and-time are woven together in what he visualized as an inseparable fabric, and that not only masses, but all forms of matter and energy, deformed that fabric. Instead of the planets orbiting because of an invisible force, they simply move along the curved path determined by the curved, distorted fabric of spacetime.
This conception of gravity leads to a radically different set of equations from Newton’s, and instead predicts that gravity not only propagates at a finite speed, but that speed — the speed of gravity — must be exactly equal to the speed of light. If you were to suddenly “wink” the Sun out of existence, that spacetime fabric would “snap” back to flat the same way a rock falling into a pool of water would cause the water’s surface to snap back. It would come to equilibrium, but the changes in the surface would come in ripples or waves, and they would only propagate at a finite speed: the speed of light.
Ripples in spacetime are what gravitational waves are, and they travel through space at the speed of . [+] light in all directions. Although the constants of electromagnetism never appear in the equations for Einstein's General Relativity, gravitational waves undoubtedly move at the speed of light.
European Gravitational Observatory, Lionel BRET/EUROLIOS
For many years, we’ve had indirect tests of the speed of gravity, but nothing that measured these ripples directly. We measured how the orbits of two pulsing neutron stars changed as they orbited one another, determining that energy was radiating away at a finite speed: the speed of light, to within a 99.8% accuracy. Just as Jupiter’s shadow obscures light, Jupiter’s gravity can bend a background light source, and a 2002 coincidence lined up Earth, Jupiter, and a distant quasar. The gravitational bending of the quasar light due to Jupiter gave us another independent measurement of gravity’s speed: it’s again the speed of light, but comes with a
All of this began to change dramatically about 5 years ago, when the first advanced gravitational wave detectors saw their first signals. As the first gravitational waves traveled across the Universe from merging black holes, a journey of more than a billion light-years for our first detection, they arrived at our (then) two gravitational wave detectors just milliseconds apart, a small but significant difference. Because they’re at different points on Earth, we’d expect a slightly different arrival time if gravity propagated at a finite speed, but no difference if it were instantaneous. For every gravitational wave event, the speed of light is consistent with the observed arrival times of the waves.
The signal from LIGO of the first robust detection of gravitational waves. The waveform is not just . [+] a visualization it's representative of what you'd actually hear if you listened properly, with increasing frequency and amplitude as the two masses approach the moment of the exact merger.
Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger B. P. Abbott et al., (LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration), Physical Review Letters 116, 061102 (2016)
But in 2017, something spectacular happened that blew all our other constraints — both direct and indirect ones — away. Fra
130 million light-years away, a gravitational wave signal began to arrive. It started out with a small but detectable amplitude, then increased in power while getting faster in frequency, corresponding to two low-mass objects, neutron stars, inspiraling and merging. After only a few seconds, the gravitational wave signal spiked, and then ceased, signaling the merger was complete. And then, no more than 2 seconds later, the first sign of light arrived: a gamma-ray burst.
It took some 130 million years for both the gravitational waves and the light from this event to travel through the Universe, and they arrived at the exact same time: to within 2 seconds. That means, at most, if the speed of light and the speed of gravity are different, then they’re different by no more than about 1 part in a quadrillion (10 15 ), or that those two speeds are 99.9999999999999% identical. In many ways, it’s the most accurate measurement of a cosmic speed ever made. Gravity really does travel at a finite speed, and that speed is identical to the speed of light.
Artist’s illustration of two merging neutron stars. The rippling spacetime grid represents . [+] gravitational waves emitted from the collision, while the narrow beams are the jets of gamma rays that shoot out just seconds after the gravitational waves (detected as a gamma-ray burst by astronomers). The gravitational waves and the radiation must travel at the same speed to a precision of 15 significant digits.
NSF / LIGO / Sonoma State University / A. Simonnet
From a modern point of view, this makes sense, as any massless form of radiation — whether particle or wave — must travel at exactly the speed of light. What started off as an assumption based on the need for self-consistency in our theories has now been directly confirmed observationally. Newton’s original conception of gravitation doesn’t hold up, as gravity isn’t an instantaneous force after all. Instead, the results agree with Einstein: gravitation propagates at a finite speed, and the speed of gravity is exactly equal to the speed of light.
We at last know what would happen if you could somehow make the Sun disappear: the last light from the Sun would continue traveling away from it at the speed of light, and it would only go dark when the light stopped arriving. Similarly, gravity would behave in the same fashion, with the Sun’s gravitational effects continuing to influence the planets, asteroids, and all the other objects in the galaxy until its gravitational signal no longer arrived. Mercury would fly off in a straight line first, followed by all the other masses in order. The light would stop arriving at exactly the same time the gravitational effects did. As we only now know for certain, gravity and light really do travel at exactly the same speeds.
Sun's Tidal Effect
Even though the Sun is 391 times as far away from the Earth as the Moon, its force on the Earth is about 175 times as large. Yet its tidal effect is smaller than that of the Moon because tides are caused by the difference in gravity field across the Earth. The Earth's diameter is such a small fraction of the Sun-Earth distance that the gravity field changes by only a factor of 1.00017 across the Earth. The actual force differential across the Earth is 0.00017 x 174.5 = 0.03 times the Moon's force, compared to 0.068 difference across the Earth for the Moon's force. The actual tidal influence then is 44% of that of the Moon.