Hvad er tyngdekraften på jorden under en solformørkelse?

Under indflydelse af tyngdekraften har Jorden kredset om solen i et par milliarder år. Månen har kredset jorden næsten lige så længe. Når de kredser, står solen, månen og jorden i ny og næ. Månens position nøjagtigt mellem solen og jorden resulterer i en solformørkelse. Og når Jorden er nøjagtigt mellem solen og månen, er det en måneformørkelse. Selvom formørkelser ser dramatiske ud, har de ingen indflydelse på tyngdekraften. Den eneste forskel i tyngdekraften under en solformørkelse er, at både månen og solen er trække på Jorden fra samme side - men det gør virkelig ingen forskel i noget målbart vej.

Alle objekter i universet tiltrækker alle andre objekter i universet. Det var Isaac Newtons opdagelse med loven om universel tyngdekraft. Det er en matematisk erklæring om tyngdekraftens størrelse. Newtons ligning for universel tyngdekraft siger, at tyngdekraftens tiltrækningskraft mellem to objekter er lig med a gravitationskonstant gange massen af ​​det første objekt gange massen af ​​det andet, alt divideret med afstandens firkant mellem dem.

Den gennemsnitlige afstand mellem jorden og solen er 150 billioner meter eller 1,5 x 10 ^ 11 meter. Solens masse er 1,99 x 10 ^ 30 kg, mens jorden vejer 6,0 x 10 ^ 24 kg. Gravitationskonstanten er 6,67 x 10 ^ -11 meter ^ 3 / (kilogram - sekund ^ 2). Så Jorden og solen trækker hinanden ind med en kraft lig med 3,52 x 10 ^ 22 newton. Newton er en kraftenhed svarende til et kilogram-meter / sekund ^ 2. En newton er lig med 0,22 af den sjældent anvendte engelske enhed kaldet pund-kraft, så 3,52 x 10 ^ 22 newton er 7,9 x 10 ^ 21 pund-kraft.

Den gennemsnitlige afstand mellem jorden og månen er 380 millioner meter, og massen af ​​månen er 7,35 x 10 ^ 22 kg, så kraften mellem månen og jorden er 2,03 x 10 ^ 20 newton (4,5 x 10 ^ 19 pund-kraft). Det vil sige, tyngdekraften mellem Jorden og månen er ca. en halv procent af kraften mellem Jorden og solen.

Under en solformørkelse trækker månens og solens træk sig op, så Jorden mærker en kombineret kraft på 3,54 x 10 ^ 22 newton (7,96 x 10 ^ 21 pund-kraft) i retning af solen. Under en måneformørkelse trækker månen i den modsatte retning som solen og skaber en nettokraft på 3,50 x 10 ^ 22 newton (7,87 x 10 ^ 21 pund-kraft) i retning af solen.

For at sætte dette i perspektiv bringer den elliptiske form af jordens bane i løbet af et år den tættere og længere væk fra solen. Når solen og jorden er tættest, er tyngdekraften mellem dem 3,67 x 10 ^ 22 newton (8,25 x 10 ^ 21 pund-kraft), og når de er længst, er tiltrækningen 3,43 x 10 ^ 22 newton (7,71 x 10 ^ 21 pund-kraft). Det vil sige, den normale årlige variation i tyngdekraften i løbet af et år er mere end 10 gange så meget som ændringen på grund af månens position under formørkelser.

Måske involverer et endnu mere interessant spørgsmål effekten af ​​tyngdekraften på dig selv under en solformørkelse. Solens træk på dig er omkring 0,0603 procent af jordens træk på dig. Månens træk er omkring 0,0003 procent af jordens tyngdekraft. Så hvis du vejer 68 kg, ved middagstid under en solformørkelse - eller under en nymåne - du vejer 0,6 gram (to hundrededele af en ounce) mindre end du ville gjort ved middagstid, når det er fuldt måne.