Fizikai jelenségek magyarázataként tettük fel a címbéli kérdéseket. A játékos kísérletre még nem került sor, mert az űrhajósok inkább egy kalapácsot és egy madártollat vittek magukkal a Holdra. A kérdés az volt, hogy melyik ér előbb Hold-talajt, a leejtett kalapács vagy egy madártoll? Tanulmányainkból sejthetjük, hogy az eredmény természetesen más volt a Holdon, mint a Föld felszínén. Ezt szemléltette az 1971-es Apollo-15 expedíció során David R. Scott űrhajós, aki egy egyszerű, de látványos fizikai kísérletet mutatott be a Hold felszínén. Ezzel azt demonstrálta, hogy egy szabadeséssel zuhanó test sebessége független a tömegétől, illetve a sűrűségétől. A kísérletben egy 1,32 kilogrammos kalapácsot és egy 0,03 kilogrammos madártollat hullajtott le egyszerre a kezéből, körülbelül 1,6 méter magasból.
Az Amerikai Űrkutatási Hivatal (NASA) számos tapasztalati kísérlete közül ezt is nevezhetjük nemcsak fontosnak, hanem látványosnak is. A leejtett kalapács és madártoll esete jól példázta, hogy a testek zuhanási sebessége független a tömegüktől.
Minderre 1971-ben azért volt ideális helyszín a Hold, mert a Föld felszínén a légkör okozta légellenállás miatt a testek sűrűsége, illetve alakja is befolyásolja esési sebességüket. A Holdon jóformán nincs atmoszféra, ennek megfelelően – mint azt filmen is bemutatták a nagyközönségnek – azonos sebességgel hullik bármely tárgy, anyagi jellemzőitől függetlenül.
A felismerés kezdete: Galilei és a pisa-i ferdetorony
Legelsőként Galileo Galilei (1564-1642) írta le fizikailag egzakt formában, hogy a testek szabadesés során elérhető sebessége független a test tömegétől – ha nincs légellenállás. Az anekdoták szerint az itáliai polihisztor a pisai ferde toronyból ejtett ki különböző tárgyakat, és ezek vizsgálatával állapította meg, hogy a zuhanási sebesség független a tömegtől. Ez ellentétben állt Arisztotelész akkoriban elfogadott állításával, amely szerint a nehezebb testek gyorsabban, a könnyebbek pedig lassabban esnek. A levegő okozta légellenállás eredményezi a félrevezető megfigyelést, amely szerint például egy pár grammos búzaszem egyértelműen lassabban esik le, mint például egy többkilós szántóvas! Igen, de csak ott, ahol a magocska zuhanását külső tényező befolyásolja, így bolygónkon a légkör lassítja.
Axióma tehát, hogy a gravitáció egyformán hat minden tárgyra, függetlenül azok anyagi minőségétől. Ez az űrhajósokra is igaz, akiknek a Hold gyenge gravitációs terében nem egyszer gondot is jelentett a biztonságos mozgás a nehéz űrruhában. Bár a földinél gyengébb a Hold gravitációs tere, az űrhajósok felszerelése nehéz, és ezért a mozgás körülményes Földünk elválaszthatatlan társán.
Az árapály jelensége a Földön elsősorban a Hold, másodsorban a Nap gravitációs erejének a következménye. A Hold a Föld hozzá közelebb eső részét jobban vonzza, mint a távolabbi részt, és a Föld felszíne ennek a vonzásnak engedelmeskedve a Hold felé púposodik. A víz jobban formálható, ezért ez a dagálykúp a nagy kiterjedésű tengereken figyelhető meg a leginkább, ahol a Hold felé eső részre áramlik át a vizek egy kis része, a tenger szintjének emelkedését, máshol pedig csökkenését eredményezve. A tudósok az árapálynak a Föld történetében, az élővilág kialakulásában fontos szerepet tulajdonítanak.
A gravitáció jelenségeinek szabályai szerint minden tömegnek van gravitációs hatása. Nagy tömegek, égitestek tömegvonzásának következményei az égbolton jól láthatóak, de sokkal kisebb tömegek vonzereje is megmérhető, különlegesen érzékeny eszközökkel.
Az Eötvös Lorándról elnevezett inga egy változata alkalmas arra, hogy a földfelszín alatti kőzet összetételéről, az ott rejlő, bányászati szempontból értékes anyagtömegek elhelyezkedéséről tehessenek már kielégítő pontosságú becsléseket, kihasználva, hogy a különböző sűrűségű, egyenetlenül elhelyezkedő ásványrétegek, olajlelőhelyek eltérő tömegvonzása kismértékű aszimmetriát okoz a felszínen az ingára ható gravitációs erőkben.
Nyilvánvaló, hogy többnyire a gravitáció az oka a nehézkedés és a súly jelenségeinek, bár ezek más hatás nyomán is létrejöhetnek. De a nehézkedés megteremtésével a Föld gravitációja számos alapvető és fontos jelenség előidézője. Megállapították, hogy a nehézkedés eredménye a súly – és így a fajsúly is –, amely viszont a fajsúly (sűrűség) szerinti függőleges elrendeződést eredményezi. Ennek következménye az is, hogy a meleg levegő a hideg levegő fölé emelkedik, ami az alapja bolygónk teljes időjárásának, a szélnek, az égövi hőmérsékletek alakulásának, a felhőket létrehozó feláramlásoknak és a csapadékzónák mozgásának. Mondhatjuk, hogy a kör bezárult: a ledobott ekevastól elérkeztünk a búzaszemnek életet adó esőkig.
Soós Gergő
