Чому ми важимо менше на екваторі: дивовижна особливість нашої планети

Більшість із нас зви­кла дума­ти, що вага люди­ни — це щось незмін­не. Але насправ­ді навіть така, зда­ва­ло­ся б, постій­на вели­чи­на зале­жить від місця, де ми зна­хо­ди­мо­ся. Уявіть собі: пере­мі­стив­шись з Північного полю­са на еква­тор, ви ста­не­те лег­ши­ми! Цей факт зда­є­ться див­ним, але він має ціл­ком нау­ко­ве поясне­н­ня, що сто­су­є­ться форми Землі, її обер­та­н­ня та дії гра­ві­та­цій­них сил. У цій стат­ті ми роз­кри­є­мо, чому так від­бу­ва­є­ться, як це було від­кри­то та чи має це пра­кти­чне значення.

Земля — не ідеальна куля

На пер­ший погляд зда­є­ться, що наша пла­не­та має форму майже доско­на­лої кулі. Проте насправ­ді Земля трохи сплю­сну­та біля полю­сів і трохи роз­ду­та на еква­то­рі. Така форма нази­ва­є­ться гео­ї­дом і вини­кає через обер­та­н­ня Землі нав­ко­ло своєї осі.

Центробіжна сила, що утво­рю­є­ться вна­слі­док цього обер­та­н­ня, діє в напрям­ку від осі обер­та­н­ня до еква­то­ра. Саме вона «роз­тя­гує» еква­то­рі­аль­ну части­ну пла­не­ти й робить її трохи опу­клі­шою. Таким чином, від­стань від поверх­ні еква­то­ра до цен­тру Землі є біль­шою, ніж від­стань від полю­са до цен­тру планети.

Гравітація: чому вона слабша на екваторі

Сила тяжі­н­ня зале­жить від двох основ­них чин­ни­ків: маси об’є­кта (в дано­му випад­ку — Землі) та від­ста­ні до його цен­тру. Чим далі ви пере­бу­ва­є­те від цен­тру маси, тим слаб­шою буде гравітація.

На еква­то­рі, через вже зга­да­не збіль­ше­н­ня від­ста­ні до цен­тру, сила тяжі­н­ня трохи менша. До цього дода­є­ться і дія цен­тро­бі­жної сили, яка, хоч і не є гра­ві­та­цій­ною, факти­чно змен­шує «від­чу­тну» вагу тіла. Цей ефект ство­рює від­чу­т­тя лег­шо­сті — ми якби час­тко­во «від­штов­ху­є­мось» від поверх­ні планети.

У під­сум­ку, різни­ця у вазі між люди­ною на полю­сі та на еква­то­рі може скла­да­ти до 0,5%. Наприклад, якщо люди­на важить 90 кг на полю­сі, то на еква­то­рі її вага буде при­бли­зно 89,55 кг — на 450 гра­мів менше.

Що кажуть вчені

Цей факт не є нови­ною для гео­фі­зи­ків і астро­но­мів. Ще у XVIII сто­літ­ті Ісаак Ньютон перед­ба­чив, що через обер­та­н­ня Землі вона буде трохи сплю­сну­тою на полю­сах і роз­ши­ре­ною на еква­то­рі. Його тео­рія отри­ма­ла під­твер­дже­н­ня в насту­пні сто­лі­т­тя за допо­мо­гою гео­де­зи­чних вимірювань.

У суча­сній науці такі спо­сте­ре­же­н­ня мають пра­кти­чне зна­че­н­ня — осо­бли­во у космі­чній галу­зі. Точні роз­ра­хун­ки гра­ві­та­ції потрі­бні для запу­ску супу­тни­ків, наві­га­ції, а також при роз­ра­хун­ках орбіт космі­чних апаратів.

Чи має це значення у повсякденному житті?

Звичайно, в пов­сяк­ден­но­му житті ця різни­ця майже непо­мі­тна. Ми не від­чу­ва­є­мо, що стали важ­чи­ми чи лег­ши­ми, коли пере­їжджа­є­мо з одні­єї кра­ї­ни до іншої, навіть якщо пере­ти­на­є­мо еква­тор. Але це не при­мен­шує нау­ко­ву цін­ність факту.

Це ще одне нага­ду­ва­н­ня про те, наскіль­ки скла­дна й ціка­ва наша пла­не­та. Іноді навіть зви­чай­ні речі — як-от вага тіла — можуть роз­по­ві­сти бага­то ново­го про фізи­чну при­ро­ду світу, в якому ми живемо.

Хоча різни­ця у вазі на еква­то­рі та полю­сах є незна­чною, вона під­твер­джує важли­ві фізи­чні зако­ни і демон­струє, як форма та обер­та­н­ня пла­не­ти впли­ва­ють на наше життя. Це чудо­вий при­клад того, як наука від­кри­ває неспо­ді­ва­ні й водно­час логі­чні від­по­віді на, зда­ва­ло­ся б, про­сті запи­та­н­ня. Наступного разу, коли буде­те диви­ти­ся на гло­бус, зга­дай­те: навіть вага на ньому — відносна.