¿Es la gravedad cero experimentada en la ISS del tipo "artificial"?

Siempre me pregunté sobre lo siguiente:

  1. Un astronauta que flota dentro de una nave espacial que está lejos de la Tierra o de cualquier otro planeta experimentará una verdadera gravedad cero porque hay una atracción gravitacional insignificante proveniente de cualquier planeta cercano. ¿Es esto correcto?

  2. Pero un astronauta que flota dentro de la ISS está experimentando gravedad cero artificial (utilizo el término "artificial" porque no es la consecuencia de la falta de atracción gravitatoria: la Tierra todavía está allí), porque la ISS está en caída libre constante hacia la tierra mientras que al mismo tiempo acelera a su alrededor. ¿Es esto correcto?

Lo que quiero decir es que la gravedad cero experimentada por un astronauta dentro de la ISS no es similar a lo que sentiría una persona si estuviera de pie dentro de un ascensor en caída libre durante un largo período de tiempo. O más precisamente, ¿no es similar a la gravedad cero artificial creada por esos grandes aviones de gravedad cero? Y de alguna manera parecemos olvidar eso cuando miramos esos videos de la ISS.

¿O estoy completamente equivocado?

IDK si es un duplicado, pero se responde aquí: space.stackexchange.com/q/54006/6944 tl; dr es caída libre. La ISS está realmente cerca de la Tierra y fuertemente afectada por su gravedad.
Como dije en el artículo vinculado anterior, no existe una distinción sensata entre los dos conceptos y debe dejar de pensar en ellos como diferentes. Este es el principio fundamental de la Relatividad General, que dice que no hay ningún experimento que puedas idear en un sistema cerrado que te permita determinar la diferencia entre estar en caída libre y estar en ausencia de aceleración gravitacional.
Su escenario (1) ********** nunca ********** ocurre, en cualquier parte del universo. Entonces, según su definición, toda gravedad cero es del tipo "artificial".
Habría jurado que leí exactamente la misma pregunta hace menos de un mes. Aunque no lo encuentro...
Hay una diferencia importante entre "gravedad cero artificial" y "ninguna gravedad". En el "ningún tipo de gravedad", el cubo de Newton no funcionará. Dado que todos los marcos de referencia son equivalentes, en tales condiciones no hay diferencia entre un balde 'estático' y 'giratorio'. Se necesita la gravedad de otros cuerpos para establecer el marco de referencia pseudo-especial no giratorio. O al menos eso es lo que entendí .
Demasiado corto para una respuesta, pero felicitaciones, descubrió el Principio de Equivalencia (y ninguna de las respuestas se molestó en deletrear ese nombre...). :-) Consulte Wikipedia, tienen un artículo bastante extenso.
@SF Si la gravedad de otros cuerpos es responsable del cubo de Newton es un argumento entre los teóricos de la física que probablemente nunca se resolverá. El experimento muestra que los cuerpos distantes marcan el marco de referencia local no giratorio, pero es imposible demostrar causa y efecto. No hay un universo vacío disponible en el que realizar el experimento.
@I'mwithMonica yo también, pero tampoco pude encontrarlo.
Se trata de marcos de referencia. El hombre de Einstein en el ascensor que cae no sabe ni le importa por qué es ingrávido.
Sin embargo, su escenario (1) ocurre en la gran mayoría de los lugares. La atracción gravitacional disminuye rápidamente a medida que te alejas de las masas (ley del inverso del cuadrado). En un barrio homogéneo las masas cercanas se equilibran. Espacio interestelar: la aceleración centrípeta galáctica es del orden de 2e-10 m/s2, menos que imperceptible (Vía Láctea, a nuestra distancia del centro). Espacio intergaláctico: muchos órdenes de magnitud menos.
@PcMan re "********** nunca ********** ocurre, en cualquier parte del universo", excepto que ocurre en miles de millones de miles de millones de lugares en el universo.
@uhoh Estás usando semántica sin sentido para promulgar una declaración falsa. Esto es muy poco amable con los lectores de este foro, y respetuosamente le pido que no lo haga.
@PcMan cuando las matemáticas dicen que algo es así, es así.
@throx Hay una manera de determinar. En un marco de caída libre, las partículas se alejarán unas de otras. En un marco acelerado en el espacio exterior no lo harán.
@DescheleSchilder Punto justo, pero no es realmente la esencia de la pregunta y es inútil para una comprensión más profunda de la física. El principio de equivalencia GR asume un campo gravitatorio constante en todo el sistema (o un sistema infinitesimal); de lo contrario, dice que es equivalente a una aceleración no uniforme en todo el sistema, por lo tanto, fuerzas de marea.
@throx Punto justo, pero realmente no cómo es para sistemas físicos reales. No existe tal cosa como un campo de gravedad uniforme.
La dilatación del tiempo gravitacional produce una diferencia medible entre la gravedad cero "verdadera" y la caída libre para un observador externo.

Respuestas (7)

La gravedad está en todas partes. Nunca hay una verdadera "gravedad cero" en el universo.

Pero si estás en caída libre, es decir, siguiendo el tirón de la gravedad en lugar de resistirlo, o si no puedes seguirlo (por el suelo, tu planeta cercano, las paredes de la nave espacial mientras empuja, o lo que sea), no lo sientes, y eso es lo que llamamos "ingravidez" o (erróneamente) "gravedad cero".

La ingravidez que se siente en una nave espacial lejos de cualquier objeto, es exactamentela misma ingravidez que sientes a bordo de la ISS en órbita terrestre. No hay 2 tipos ("artificial" vs "real"). Puede ver eso porque si aleja un poco su enfoque, la nave espacial "lejos de cualquier objeto" de hecho sigue cayendo hacia algún objeto, quizás a una velocidad muy alta. Su cúmulo o supercúmulo galáctico más cercano, tal vez a unas pocas docenas de megaparsecs de distancia, pero sigue cayendo rápidamente hacia él. Si no golpea nada, seguirá un camino que forma una órbita (probablemente muy) elíptica durante cientos de millones de años, ya que no perderá energía y chocará. Y la ISS todavía sigue la atracción gravitacional de la Tierra, también permanecerá en una órbita elíptica, si ignora la pérdida de energía de la atmósfera a esa altitud. Comportamiento idéntico,

Por lo tanto, no existe tal cosa como "gravedad cero artificial", o una distinción entre algún tipo de gravedad cero que sea "real" versus "artificial", además de simulaciones como flotar en un tanque de agua u otros simuladores.

Si te mueves libremente según dicta la gravedad, experimentarás la sensación que llamamos "ingravidez" o "gravedad cero". Si algo te impide hacerlo, no lo harás (o lo sentirás mucho menos). Es así de simple. *

* Para completar, si algo le impide seguir libremente la gravedad, o si el campo gravitatorio local es débil de todos modos, pero algún objeto contra el que está presionando le impide seguirlo (por ejemplo, en la luna), sentirá que esto es bajo gravedad o microgravedad.

Hay una diferencia muy pequeña, ya que estás tan cerca de un objeto masivo que experimentarás fuerzas de marea.
La fuerza gravitacional puede no ser cero en el espacio, pero técnicamente es por eso que existe el término " microgravedad ", que es más apropiado que "gravedad cero". Es muy, muy bajo y, sin embargo, el resultado es el mismo que en una situación de gravedad muy alta (orbitando la Tierra o el Sol). Y no creo que su ejemplo de movimiento rápido sea particularmente convincente como punto de enseñanza porque nunca puede sentir el movimiento, ya sea que esté o no "cayendo". Que no puedas sentir la caída requiere algo extra, y eso
"algo extra" tiene que ver con el hecho de que la aceleración dada a todas las partes de tu cuerpo es esencialmente uniforme (excepto cuando no lo es).
@J... Exactamente lo que estaba pensando. Incluso en el espacio entre los planetas, estás en una órbita de caída libre alrededor del sol, con su mayor gravedad. O entre las estrellas, estás en órbita de caída libre alrededor del centro de la galaxia, con su enorme gravedad, exactamente igual en principio que la ISS alrededor de la tierra (con su linda pero cómoda gravedad).
No existe la "gravedad cero"; solo hay "todo en los alrededores está acelerando exactamente de la misma manera".
@Darth (1) sí, pero comprender la terminología popular y lo que OP significa "cero G" o "ingravidez" es fácil y se explica en las respuestas. (2) no estoy de acuerdo, eso plantea la pregunta "qué cuenta como vecindad". Puedo estar en un borde exterior de la ISS y a la deriva en el espacio, y la ISS se alejará (pequeña diferencia de gravedad), pero aún me sentiré "ingrávido". O puedo estar en un vacío con solo mi nave espacial como compañía y si su motor está encendido, aceleramos "exactamente de la misma manera" pero no me siento ingrávido. Por lo tanto, está mal definido y, lo que es peor, puede fallar en ambos sentidos. Así que prefiero mi definición dada.
@Stilez, lo siento si eso salió como un desacuerdo; En realidad, solo quería reafirmar lo que dijiste en tu respuesta sobre "moverse libremente según lo dicta la gravedad". Pero en cuanto a tu punto 2, puedes estar en caída libre y no sentir que estás en gravedad cero. Si estás cayendo más allá de un edificio, te sentirás como si estuvieras cayendo, no flotando, incluso si la física es idéntica a la que tendrías si estuvieras en órbita. Todo sigue la curva de la gravedad. "Vecindad", como "gravedad cero", es una interpretación humana que no existe en la física, pero es fundamental para la forma en que interpretamos las cosas.
En ese caso (cayendo más allá de un edificio), lo que sucede es que te sientes en caída libre; si cierras los ojos, es lo mismo (¡salvo el ruido, la presión del viento y el ruido sordo en la parte inferior!). Recibe información de sus ojos que interpreta como si estuviera cayendo. Pero la caída idealizada es indistinguible de la ingravidez y el popular "cero G* (caída en el espacio profundo hacia el supercúmulo más cercano). (CONT)
....... Incluso puedes darle la vuelta, si mágicamente te pongo en el espacio profundo, cayendo hacia un supercúmulo muy, muy lejano, y luego envío un video de realidad virtual de un edificio que pasa y algo de ruido de viento a tus nervios sensoriales, eso se sentiría como una caída idealizada, mostrando que los 2 son iguales desde una perspectiva de ingravidez, y sus únicos otros datos que correlacionamos y comparamos como contexto, que nos dicen cuál es la "correcta" de estas palabras para la misma caída/ingrávida/ experiencia "nula-G". Si sigue libremente la gravedad, ese es el criterio definitorio para la experiencia que significa OP, por cualquier nombre.
Excelente respuesta! Tiny nit: "o ser bloqueado para seguirlo" Creo que quieres decir "o no ser bloqueado para seguirlo".
No se puede notar la diferencia en la fuente de la ingravidez, pero la dilatación del tiempo gravitatorio depende de la fuerza del potencial gravitatorio local, por lo que, de hecho, existe una diferencia fundamental entre los dos escenarios... simplemente no observable desde el marco de referencia de caída libre.

La gravedad tiene un alcance infinito, por lo que no hay ningún lugar en el universo donde puedas estar libre de su influencia. Claro, hay lugares como supervacíos donde la influencia de la gravedad será muy pequeña, pero no hay ningún lugar donde esté completamente ausente.

La experiencia cotidiana de la 'gravedad', la sensación de estar parado en la superficie de un planeta, no es realmente el trabajo de la gravedad en sí. A menos que esté muy cerca de un agujero negro, la atracción de la gravedad es igual en todas las partes de su cuerpo, por lo que no hay una fuerza diferencial que le permita sentir nada.

Lo que sí sientes, mientras estás en la superficie de un planeta, es el suelo empujando contra tus pies, que empujan contra tus piernas, que empujan contra tu torso, que empuja contra tu cabeza y sistema vestibular y te permite saber en qué dirección estás arriba . . Esta es la misma fuerza diferencial que sientes cuando aceleras o giras en un automóvil, y es porque esta fuerza no se aplica instantáneamente de manera uniforme a través del cuerpo que podemos sentirla.

Así que sí. Estar en gravedad cero se siente como caer. Dado que el tipo de gravedad cero 'no artificial' como usted indica en su pregunta no existe en ninguna parte, el concepto de gravedad cero 'artificial' no es especialmente útil.

Entonces, la ingravidez experimentada en la ISS se debe a la caída libre (y no a una atracción gravitatoria mínima), mientras que la ingravidez experimentada en algún lugar entre, por ejemplo, la Tierra y Marte, se debe a la falta de una fuerte atracción gravitacional proveniente de un planeta cercano, ¿correcto? Entonces, la causa es diferente en cada caso, ¿verdad?
Entre la Tierra y Marte sigue siendo caída libre. "La respuesta siempre es caída libre" (excepto cuando se trata de "control térmico").
La 'ingravidez experimentada' siempre es causada por lo mismo: no sufrir aceleración o ser sostenido por la superficie del planeta.
El penúltimo párrafo es clave. No sientes la gravedad, tu cuerpo no tiene nada que no se vea afectado por la gravedad con lo que pueda compararse. Solo sientes que el planeta (o una nave espacial) te aleja del camino a través del espacio-tiempo que de otro modo tomarías. Si nada está haciendo eso, estás en caída libre. La caída libre no es más o menos "real" si estás en una trayectoria suborbital que golpeará la superficie de la Tierra antes de que complete una órbita, en la órbita de la Tierra, en la órbita solar o galáctica, o en algún vacío intergaláctico, independiente de cualquier cúmulo de galaxias, supercúmulo , etc.
@SproutCoder, la ingravidez experimentada entre la Tierra y Marte sería diferente: en lugar de caer libremente alrededor de la Tierra, estás cayendo libremente alrededor del sol. Si hicieras lo mismo entre Sol y Proxima Centari, estarías en caída libre alrededor del núcleo galáctico. Entre la Vía Láctea y Andrómeda, estarías en caída libre alrededor del centro del cúmulo galáctico. "La respuesta siempre es caída libre".
Ok, entonces todos ustedes por aclarar. Estaba obsesionado con la atracción gravitatoria planetaria frente a la caída libre, pero entiendo que no existe tal distinción.
en realidad: la ingravidez no se siente como caer, a menos que caigas en un vacío muy bueno o en un ascensor acelerado (que no espero). Cuando caes en la Tierra, generalmente te mueves a través del aire que sientes. En la ingravidez, simplemente flotas en el aire sin velocidades relativas: es una clara diferencia percibida de cualquier cosa que generalmente se describe como caer en la Tierra.
En los puntos de Lagrange la gravedad es cero. Todos los orígenes en los marcos que caen tienen gravedad cero.
La gravedad cero existe . Todas las masas puntuales desconectadas en caída libre experimentan gravedad cero. No experimentan ninguna fuerza básica empujándolos o tirando de ellos. La gravedad no empuja ni tira. Las tres fuerzas básicas lo hacen (fuerzas de inercia).
@DescheleSchilder en.wikipedia.org/wiki/Lagrange_point#/media/… Si la gravedad fuera cero, los objetos en los puntos Legrange no irían en círculos (acelerando).
Me refiero a gravedad cero en el sentido de que no se siente gravedad en ese punto. Un acelerómetro apuntaría a cero. El ssme es válido para los orígenes de todos los marcos en caída libre (el punto de Lagrange es tal origen).
+1pero un pequeño comentario sobre "... no hay ningún lugar en el universo donde puedas estar libre de su influencia".
Excelente respuesta! Tiny nit: "o ser bloqueado para seguirlo" Creo que quieres decir "o no ser bloqueado para seguirlo".
@NateBarbettini Creo que te refieres a la respuesta de Stilez, no a la mía.
@Ingolifs Doh, hizo clic en el botón de comentario incorrecto. ¡Lo siento!

La forma correcta de pensar al respecto es que, siempre y en todas partes, la ingravidez es del tipo "artificial". Ciertamente es cierto que el campo gravitatorio es muy débil lejos de cualquier masa, pero en el camino a la luna los astronautas se deslizaban en caída libre, por lo que no supuso ninguna diferencia para su experiencia cuál era la intensidad del campo gravitatorio. Incluso algún cometa a medio camino entre el sol y Alpha Centauri se está moviendo bastante rápido alrededor del centro de la galaxia.

En toda caída libre hay un punto con gravedad cero. De hecho, puede elegir que todos los puntos tengan gravedad cero. Nada artificial al respecto.
¿Tengo razón al pensar que incluso en un hipotético universo de experimentos mentales sin materia en él, si fuera a existir allí por medio de la magia, todavía sentiría algo de gravedad, aunque solo sea por la masa en mis piernas? siendo atraído hacia la masa de mis brazos, y viceversa?

Es exactamente la misma gravedad cero que experimentas en un avión que vuela en parabol hacia la Tierra. Sin embargo, es un poco diferente de la gravedad que experimentas en la gravedad lejos de la masa en el espacio exterior. En la ISS, la gravedad es casi cero en todos los puntos. Pero no precisamente (aunque no es un juguete fácil de medir, si no imposible). Siempre hay un gradiente que da lugar a fuerzas de marea. Esta es una fuerza global. Sólo existe para dos locales separados (ponts). Dos masas puntuales en la ISS eventualmente se separarán. Sin embargo, siempre hay un cierto punto en la ISS para el cual la gravedad es exactamente cero. En algún lugar en medio de la ISS. Esto también está sucediendo en un ascensor que cae. En algún lugar dentro del ascensor que cae, la fuerza de la gravedad es exactamente cero. Si coloca una masa pont en el medio del elevador, permanecerá en su lugar. Si lo coloca más cerca del fondo o del techo del ascensor, la fuerza seguirá siendo cero, pero se acelerará hasta el fondo o el techo debido a la fuerza de marea no local. También se puede decir que el techo, el fondo y todo el ascensor experimentan una fuerza de marea y no la masa, que no experimenta ninguna fuerza.

Así es como se puede discriminar entre un ascensor en caída libre y uno en el espacio libre (o entre un ascensor estacionario en la Tierra y uno acelerado en el espacio). En el marco que cae (o su cuerpo que cae) siempre hay una experiencia de fuerzas de marea (que son electromagnéticas, fuertes o débiles en la Naturaleza).

En un nivel muy preciso, no existe un campo gravitatorio uniforme, por lo que las fuerzas de marea existen en todas partes . Realmente no hay distinción entre los casos de masa cercana y lejana, solo diferentes grados de fuerza de la fuerza de marea. Ya es completamente insignificante en la ISS, registrando aproximadamente una millonésima de G: el sistema de ventilación es más poderoso que la fuerza de las mareas. Tratar de distinguir entre un ascensor en caída libre y uno estacionario en el espacio profundo no funcionará, ya que siempre encontrará una fuerza de marea con un instrumento lo suficientemente sensible.
@NuclearHoagie Si el espacio es plano, no hay fuerza de marea. En un punto de Lagrange la fuerza de marea es opuesta en ambas direcciones. Si la fuerza de marea es muy pequeña (mucho más pequeña que en un campo de gravedad de un planeta) puedes estar seguro de que estás en el espacio profundo. Yo lo puedes aliviar. Si vivieras lo suficiente para observar el comportamiento de dos pequeñas masas, podrías saber dónde te encuentras.
Mi punto es que no hay un límite para la "fuerza de marea muy pequeña" que le permitiría clasificar los escenarios en dos categorías diferentes. Básicamente, no hay diferencia entre los casos de masa cercana y de masa lejana, es solo un continuo de efectos de marea. La fuerza de marea en la ISS es mucho, mucho menor que la fuerza de gravedad que actúa sobre la ISS, pero no es el espacio profundo. El escenario hipotético de un ascensor que cae a través de un campo gravitacional uniforme es simplemente una buena aproximación cuando está lejos de la masa, pero en realidad nunca es el caso.
@NuclearHoagie En un ascensor que cae en un campo uniforme no hay fuerza de marea en absoluto. La fuerza de marea en el espacio profundo es mucho más pequeña que la de la ISS. Estos son muy, muy pequeños, pero la diferencia relativa es enorme.
excepto: no existe en ninguna parte del universo tal cosa como un 'campo uniforme'.
@planetmaker Puedes imaginar uno. A ambos lados de una losa infinita de masa. En este caso no hay fuerza de marea. Entonces, medir el efecto de marea cero podría significar que te encuentras por encima de esa placa. Pero qué tan lejos de eso sería imposible saberlo. El universo entero podría estar en un campo así ahora mismo.
@NuclearHoagie: No hay un límite estricto, pero las distinciones como "la fuerza X es insignificantemente pequeña en comparación con la fuerza Y" frente a "las fuerzas X e Y son significativas" son muy significativas y útiles. Una distinción cuantitativa suficientemente grande se convierte en una distinción cualitativa.
No estoy de acuerdo con esta respuesta. Usando el ejemplo, sí, hay un punto en la ISS en el que si una masa "se quedará quieta" en relación con la ISS. Pero eso no es realmente relevante para esta pregunta. Todo lo que significa es que te estás moviendo debido a la gravedad exactamente igual que la ISS, no que "la gravedad sea exactamente cero". Para mostrar por qué esto es así, imagina estar en otro punto en el aire en la ISS. Ahora cierra los ojos. Ambos puntos se sentirán idénticos, hasta que ya menos que choques contra la pared de la ISS en el segundo de ellos. Entonces, la sensación de ingravidez en la ISS no está relacionada con ningún movimiento relativo a la ISS. Se trata de moverse con la gravedad.
Además, a menos que lo destrocen o use instrumentos increíblemente sensibles, tampoco sentirá una fuerza de marea de la gravedad. En la medida en que una masa se desplace hacia arriba o hacia abajo, todavía experimenta ingravidez en ese escenario . Es solo que seguir libremente la gravedad significa que no está exactamente en el mismo camino que el ascensor, no es que no esté experimentando lo que llamamos "ingravidez". Los problemas de deriva y marea aquí también son irrelevantes para los problemas planteados por la pregunta, porque el OP pregunta si hay múltiples tipos de ingravidez, a lo que esto no responde.
@NuclearHoagie: En el universo real, la pregunta es qué tan bajas son las fuerzas de marea (¿y/o qué tan plana es la curvatura local del espacio-tiempo?), no si están presentes o ausentes. Es una pregunta diferente a la que hace el consultante, pero a pesar de ser cuantitativa en lugar de cualitativa, están relacionadas y tal vez podrían ayudar al consultante a identificar una forma basada en la física para hacer la distinción que están tratando de hacer. / pensando en. Voté esta respuesta por esa razón. (Aunque dice algunas otras cosas, así que probablemente debería publicar las mías).
@Stilez Está considerando diferentes marcos descendentes. Considero solo el marco con el origen en el medio de la ISS. Visto desde ahí hay una fuerza a ambos lados de la ISS. Estas fuerzas tienen direcciones opuestas. Si considera diferentes orígenes, la fuerza en ese nuevo origen sigue siendo cero. Pero las fuerzas opuestas cambian y si pones tu origen en uno de los dos lados (el más cercano y el más lejano), entonces todas las fuerzas estarán en una sola dirección. Solo hacia adentro o solo hacia afuera. Sin embargo, esto no hace mucha diferencia para las fuerzas EM experimentadas. Las fuerzas EM son las únicas veces experimentadas
@Stilez Nunca puedes experimentar la gravedad directamente. Sólo mediante la interacción EM.
@PeterCordes ¡Me gusta tu foto de perfil! Cuantas veces ha llamado ya mi novia... Con voz cada vez más alta...
Deschele: simplemente estoy considerando la pregunta. No es preguntar si puedes detectar lo que está pasando con tus sentidos, o dispositivos de laboratorio, o viendo si chocas con un ascensor o una pared de la ISS. No está preguntando si puede notar movimientos o fuerzas diferenciales debido a pequeñas diferencias en la gravedad entre usted y un ascensor o una pared de la ISS, o la detección de interacciones EM que ocurren. Es puramente una pregunta, ¿experimentará "ingravidez" o lo que a menudo (aunque erróneamente) se llama "cero G", la gravedad insignificante causa esa sensación y hay> = 2 tipos de 0G? Simplemente no responde la pregunta real.
@Stilez De hecho, no hay sensación como la sensación de estar parado en la tierra. ¿Es esto lo que el OP quiere saber? ¿Cree que todavía estás apretujado allí arriba? O tirado? Cabe preguntarse si la ingravidez allá arriba es la misma ingravidez que en una piscina donde practican los astronautas.
@Stilez ¿Qué pasa con la primera oración en la respuesta?

O más precisamente, ¿no es similar a la gravedad cero creada por esos grandes aviones de gravedad cero?

si, es identico

Tenga en cuenta que utiliza la frase:

gravedad cero artificial

No existe tal cosa como la "gravedad cero artificial". Es una frase sin sentido.

Tenga en cuenta que utiliza la frase:

gravedad cero

No hay tal cosa como la gravedad cero.

Los pilotos, etc. usan la frase "gravedad cero" o "cero-g", de forma aproximada, para referirse a "la sensación cuando estás en uno de esos aviones o en la ISS".

Esencialmente, todo en su pregunta es correcto, ¡y más!

No hay una diferencia cualitativa entre las dos situaciones que has presentado, solo cuantitativa.

(Y ninguno de los dos puede llamarse "artificial" de manera significativa: ambas situaciones son microgravedad real, como se explica en otras respuestas. Puede aplicar "artificial" a los tanques de flotabilidad neutra de entrenamiento de astronautas (aunque parece que el término habitual es "simulador de microgravedad " ), o un hipotético dispositivo de manipulación de gravedad de ciencia ficción.)

Las diferencias cuantitativas reales entre las condiciones de gravedad locales (teóricamente) observables son:

  • Fuerzas de marea: lejos de todo, el campo de gravedad es casi uniforme. Las fuerzas que aplastan o tiran de las cosas son significativamente menores que en la órbita baja de un planeta como la Tierra en la vecindad del Sol. Vea mi respuesta sobre ¿Podría funcionar una colonia espacial a 1 g del sol? para algunos ejemplos de fuerzas de marea en un objeto extendido, y https://en.wikipedia.org/wiki/Tidal_force
  • Curvatura del espacio-tiempo: lejos de todo, el espacio-tiempo está muy cerca de ser plano (¿o de la curvatura natural de todo el universo?). No soy mucho un experto en esto. Cerca de un planeta, el espacio-tiempo se curva, por lo que una trayectoria de caída libre se curva hacia o alrededor de él. (Nuevamente, probablemente esté destrozando alguna terminología o algo peor).

Entonces, no hay nada fundamentalmente diferente de caer alrededor de un planeta continuamente versus caer a través del espacio intergaláctico (en órbita o no alrededor de una galaxia o supercúmulo cercano). Es solo una cuestión de grado.

Y sí, en teoría podrías hacer mediciones de esos factores (al menos las mareas) dentro de un ascensor sellado sin ventanas. Especialmente si pudiera aislar su experimento de cualquier ser humano inconveniente que se mueva, y esperar meses o años para ver qué tan rápido se aceleran algunos objetos inicialmente en reposo en relación con la nave (aceleración muy pequeña integrada en largos períodos de tiempo).

Con suerte, identificar cuáles son esas diferencias cuantitativas puede ayudarlo a identificar lo que se estaba preguntando / pensando cuando se le ocurrió la distinción natural / artificial que estaba tratando de hacer.

Respuesta complementaria:

tl; dr: ¡Hay miles de millones de puntos en el universo con aceleración gravitacional cero!

Si bien cada respuesta incluye alguna forma de "la gravedad está en todas partes porque nunca termina" (es decir, 1 / r 2 nunca llega a cero, por lo que todo tira de todo) Tengo que inyectar dos advertencias:

  1. La gravedad se mueve a la velocidad de la luz A mi entender, las cosas fuera del universo observable no nos atraen.
  2. La aceleración gravitacional es solo el gradiente de divergencia de un campo potencial escalar y no un campo vectorial asombrosamente complicado (excepto cerca de las singularidades), y (para) 𝑛 masas, entonces, en general, habrá al menos 𝑛−1 ceros (en 1d precisamente 𝑛 −1 ceros) del campo (de aceleración), todos ellos aislados, dentro del casco convexo de estas masas y ninguno de ellos estable.

Esos son puntos matemáticos, por supuesto, pero algunos argumentan que las matemáticas son más reales que cualquier otra cosa :-)

(para) 𝑛 masas, entonces, en general, habrá al menos 𝑛−1 ceros (en 1d precisamente 𝑛−1 ceros) del campo, todos ellos aislados, dentro del casco convexo de estas masas y ninguno de ellos estable.

Todas las preguntas relacionadas con esto preguntan si existe una verdadera situación de gravedad cero para un objeto macroscópico, generalmente un astronauta o una nave espacial . Sí, habrá ubicaciones de tamaño cero de equipotencial gravitacional, pero ni siquiera podría caber un solo átomo allí, y mucho menos un objeto real.
@PcMan sí, esa es la naturaleza de los puntos matemáticos, y para objetos sólidos solo necesitamos llevar su centro de masa a ese punto para que la aceleración neta sea cero.
¿Cómo se ajusta uno a un objeto con dimensiones distintas de cero, para alinearlo exactamente con un punto (o línea) no dimensional? Incluso un largo de planck fuera, y estás fuera de la ubicación "cero". Poner un objeto macroscópico (o su centro de masa) en un punto adimensional es tan absurdo como pedirle a alguien que fabrique una vara de medir de exactamente un metro de longitud, con desviación cero . El universo no hace tales cosas, fuera de los libros de matemáticas.
Encuentro esto fascinante, pero también inútil porque es algo que no ocurre en ningún sentido práctico para ningún objeto micro o macro del mundo real. Tal vez su mayor relevancia (aparte de la cosmología teórica y el desarrollo de modelos) es el concepto, y también este tipo de mapas de fuerza escalar que sugieren (posiblemente enormes) regiones de gravedad "tan pequeñas pero distintas de cero" como quieras.
Esta respuesta es incorrecta de principio a fin 1) el potencial de gravedad escalar es instantáneo tanto en la gravedad newtoniana como en la einsteiniana. 2) no es la "divergencia" sino el gradiente del potencial escalar.
@Kostas Creo que "comenzar a terminar" exagera gratuitamente. Mezclé "divergencia" y "gradiente" de la misma manera que mezclo "ItsI" y "it's"; mis palabras no siempre salen bien. Una vez resuelva la ecuación de Laplace y obtenga ϕ puedo escribir ∇ ϕ y llámelo "del" sin tener que decir "gradiente" en voz alta o incluso escribirlo. Pero todavía no le creo que la gravedad sea instantánea y pueda provenir de más allá del universo observable, ¿puede citar una fuente para eso o al menos un enlace a una respuesta de Stack Exchange autorizada y bien recibida? ¡Gracias!
@uhoh Hay interminables discusiones en toda la red al respecto. Por lo general, preguntan: si la tierra fuera atraída por la ubicación retrasada del sol, ¿no se desaceleraría muy rápidamente? Y la respuesta es que lo sería, pero el potencial escalar es instantáneo, consulte aquí math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/GR/grav_speed.html Acerca de los objetos fuera del universo observable, es una tontería siquiera hablar de ellos. it: esa no es la forma en que GR funciona.
Ya que no te gustan los votos negativos desde el auto, te explicaré mi voto negativo. (1) Estoy de acuerdo con @Kostas. (2) ¿Acelerar con respecto a qué? Su respuesta asume implícitamente el concepto newtoniano de marcos de referencia inerciales universales. (3) Sabemos que esa no es la forma en que funciona el universo. GR parece ser la forma en que funciona el universo. (Es posible que GR no sea correcto; la mayoría de los físicos asumen que no es perfectamente correcto, por múltiples razones. Pero aún no se ha encontrado ese punto de ruptura).
@DavidHammen tal vez sea así, seguiré pensando en ello. Abrí una pregunta en astronomía (vinculada arriba) para proporcionar más espacio para la explicación
Alguien comete tres errores en tres oraciones, reconoce dos de ellos, pero no edita su respuesta para corregirlos y luego insiste en que la tercera oración es correcta de todos modos... reescribe tu respuesta y si hay algo más de lo que hablar, podría ir. atrás.
@Kostas He publicado la otra pregunta para ayudarme a obtener una imagen más clara del tema. Todavía no estoy seguro de cómo ajustar/refinar la redacción para que sea aceptable para todos al mismo tiempo. No todo el mundo habla GR completo y no todas las respuestas sobre exploración espacial adoptan soluciones GR completas para cada problema. Pensé que lo cambié a gradiente, pero parece que no lo hice. Tal vez estaba esperando claridad sobre las otras cosas y luego lo olvidé. Eso es fácil de arreglar.
@Kostas Pero todavía no reconozco que las cosas fuera del universo visible todavía nos están atrayendo, y simplemente "Así no es como funciona GR" no es en sí mismo convincente ni útil para mí. ¿Está diciendo que no hay ceros en la aceleración en GR como los hay para la gravedad newtoniana? ¿Estás diciendo que no hay aceleración en GR? Sus comentarios no son esclarecedores ni procesables (excepto por el bit de degradado. Explíquelo de una manera esclarecedora y procesable. ¡ Gracias!
@uhoh El segundo error fue: "La gravedad se mueve a la velocidad de la luz": le proporcioné una fuente confiable de que el potencial escalar (que es de lo que estamos hablando aquí) no se propaga con demora.
@uhoh Y con respecto a la tercera cosa, no digo que las cosas fuera del universo visible todavía nos estén atrayendo, solo que es imposible medir eso y, por lo tanto, es una tontería hablar de eso.
@Kostas en mi capacidad limitada, todavía estoy luchando con ondas gravitacionales que viajan a la velocidad de la luz, pero el potencial escalar es instantáneo, pero esa es mi propia lucha y tendré que lidiar con eso de alguna manera. Parece que ya me han dicho que no use un retraso y luego adopté ningún retraso aquí . He ajustado la redacción del punto #1; que pretende abordar solo que hay más universo que universo observable.
Las respuestas de @Kostas SE a veces pueden ser imperfectas; ¿Se ha acercado esta respuesta a un nivel de tolerabilidad que puede aceptar? Si persisten errores evidentes, por favor hágamelo saber. ¡Gracias! Para tu información, acabo de preguntar ¿Por qué las ondas gravitacionales "solo" viajan a la velocidad de la luz pero el potencial escalar gravitacional es instantáneo? y referenciado allí mi regaño aquí.
No hay nada útil que se pueda decir al respecto aquí, o en estas nuevas preguntas sobre astronomía. SE: requiere una comprensión completa de GR. Cuando @ Ben-Crowell te dice que decir que el potencial escalar es instantáneo en GR es incorrecto, también tiene razón. Al menos, acepte que no puede mejorar Newton agregando un retraso.
@Kostas Mi comentario anterior "Parece que ya me dijeron que no usara un retraso y luego acepté ningún retraso aquí". y sus enlaces ya lo han hecho.
¿Es la gravedad cero experimentada en la ISS del tipo "artificial"?
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