Число n и сила тяготения в космосе. Тяготение в большом и малом масштабах

Притяжение нашей Земли оказывает более сильный эффект на большие объекты. В то время, когда продюсеры фильмов-катастроф применяют модель, дабы изобразить, к примеру, рушащийся мост либо плотину, эти объекты должны быть сделаны не из настоящих стали и бетона, но из весьма хрупких материалов, каковые погнутся либо разобьются от падения с высоты стола. И дабы смотреться реалистичными, эти кадры должны быть сняты в ускоренном режиме, а позже прокручены с замедлением. Кроме того в то время, когда все сделано весьма шепетильно, возможно отыскать подсказки, каковые показывают нам на то, что перед нами – миниатюрная модель, а не настоящий объект. К примеру, мелкие волны в резервуаре с водой сглаживаются из-за поверхностного натяжения (той силы, которая удерживает форму дождевых капель), но данный эффект ничтожно мелок, в случае, если наблюдать на настоящую бурную реку либо океанские волны. Поверхностное натяжение разрешает водомеркам бегать по воде, но мы из-за своего веса этого делать не можем.

Размер критически серьёзен для биологического мира. Большие животные – это не просто раздутые варианты мелких, у них другие пропорции, к примеру более толстые ноги относительно роста. Представьте себе, что вы вдвое увеличили животное, но покинули его форму той же самой. Его количество и вес стали бы в 8 (23) раза больше, а не увеличились бы всего в два раза, тогда как поперечное сечение ног возросло бы лишь в 4 (22) раза и конечности были бы через чур не сильный, дабы удержать такое тело. Ему бы потребовалась другая конструкция. Чем больше существо, тем тяжелее оно падает: «годзиллам» потребовались бы ноги толще, чем их тело, и они не пережили бы падения. Иначе, мыши смогут забраться по вертикальной стенке и безо всякого вреда пережить падение с высоты, намного превышающей их рост.

Галилей (который погиб в тот год, в то время, когда появился Ньютон) был первым, кто четко осознал эту зависимость от размера. Он писал:

Иначе, и природа не имеет возможности произвести деревьев несоразмерной величины, поскольку ветви их, отягощенные собственным чрезвычайным весом, в итоге сломились бы… уменьшая размеры тел, мы не уменьшаем в такой же пропорции их прочности; в телах меньших замечается кроме того относительное повышение ее, так, я пологаю, что маленькая собака может нести на себе двух либо кроме того трех таких же псов, тогда как лошадь чуть ли может нести на спине одну лишь другую лошадь, равную ей по величине (Галилео Г. Избранные произведения в двух томах. Т. 2. Составитель У. И. Франкфурт. – М.: Наука, 1964. С. 216–217.).

Таким же образом ограничивается и размер птиц (ограничения являются более строгими для птиц типа колибри, каковые смогут зависать на месте, трепеща крыльями, а не для альбатросов, каковые планируют), но для плавающих существ ограничения не являются такими строгими, поэтому-то в океанах и допустимо существование левиафанов. Напротив, через чур мелкий размер ведет к проблемам другого рода – громадная площадь кожи относительно массы. В следствии тепло быстро теряется и мелкие млекопитающие и птицы должны довольно много имеется и иметь стремительный метаболизм, дабы сохранить тепло.

Подобные закономерности должны быть справедливы и для других миров. К примеру, физик Эдвин Солпитер вместе с Карлом Саганом размышляли о сложной экологии гипотетических шарообразных существ, каковые могли бы выжить в плотной атмосфере Юпитера. У каждого нового поколения появлялась бы одна и та же неприятность гонки со временем: они возрастут большими, дабы достигнуть нулевой плавучести, перед тем как притяжение расплющит их в чёрных глубинных слоях с большим давлением.