Gravitatea este o forță fundamentală a fizicii, pe care noi, Earthlings, tind să o luăm de la bun început. Nu ne puteți învinui cu adevărat. După ce am evoluat de-a lungul a miliarde de ani în mediul Pământ, suntem obișnuiți să trăim cu o atracție constantă de 1 g (sau 9,8 m / s²). Totuși, pentru cei care au plecat în spațiu sau au pus piciorul pe Lună, gravitația este un lucru foarte tenuos și prețios.
Practic, gravitația este dependentă de masă, unde toate lucrurile - de la stele, planete și galaxii la particule ușoare și sub-atomice - sunt atrase unele de altele. În funcție de mărimea, masa și densitatea obiectului, forța gravitațională pe care o exercită variază. Iar când vine vorba de planetele sistemului nostru solar, care variază ca mărime și masă, rezistența gravitației pe suprafețele lor variază considerabil.
De exemplu, greutatea Pământului, după cum sa menționat deja, este echivalentă cu 9.80665 m / s² (sau 32.174 ft / s²). Aceasta înseamnă că un obiect, dacă este ținut deasupra solului și lăsat să plece, va accelera spre suprafață cu o viteză de aproximativ 9,8 metri pentru fiecare secundă de cădere liberă. Acesta este standardul pentru măsurarea gravitației pe alte planete, care este, de asemenea, exprimat ca un singur g.
În conformitate cu legea gravitației universale a lui Isaac Newton, atracția gravitațională dintre două corpuri poate fi exprimată matematic ca F = G (m¹m² / r²) - UndeF este forța, m1 și m2 masele obiectelor interacționează, r este distanța dintre centrele maselor și G este constanta gravitationala (6.674 × 10-11 N m2/kg2 ).
Pe baza dimensiunilor și masei lor, gravitația de pe altă planetă este adesea exprimată în termeni de g unități precum și în ceea ce privește rata de accelerare la căderea liberă. Deci, cum se stivu planetele Sistemului nostru Solar în ceea ce privește gravitația lor în comparație cu Pământul? Asa:
Gravitatea pentru Mercur:
Cu o rază medie de aproximativ 2.440 km și o masă de 3.30 × 1023 kg, Mercur este de aproximativ 0,383 ori mai mare decât Pământul și doar 0,055 mai masiv. Acest lucru face ca Mercur să fie cea mai mică și cel mai puțin masivă planetă din Sistemul Solar. Cu toate acestea, datorită densității mari - un robust 5.427 g / cm3, care este puțin mai mică decât 5.514 g / cm de pe Pământ3 - Mercurul are o greutate de suprafață de 3,7 m / s², ceea ce este echivalentul a 0,38 g.
Gravitatea pe Venus:
Venus este similar cu Pământul în multe feluri, motiv pentru care este adesea denumit „gemenul Pământului”. Cu o rază medie de 4.6023 × 108 km2, o masă de 4.8675 × 1024 kg și o densitate de 5.243 g / cm3, Venus este echivalent ca mărime cu 0,9499 Pământuri, de 0,815 ori mai masive și de aproximativ 0,95 ori mai dens. Prin urmare, nu este de mirare de ce gravitația pe Venus este foarte apropiată de cea a Pământului - 8,87 m / s2sau 0,904 g.
Gravitatea pe Lună:
Acesta este un corp astronomic în care ființele umane au putut să testeze efectele gravitației diminuate la persoană. Calcule bazate pe raza medie (1737 km), masa (7,3477 x 10²² kg) și densitatea (3,3464 g / cm³), și misiunile efectuate de astronauții Apollo, gravitatea suprafeței pe Lună a fost măsurată a fi 1,62 m / s2 sau 0,1654 g.
Gravitația pe Marte:
Marte este, de asemenea, similar cu Pământul în multe privințe cheie. Cu toate acestea, când vine vorba de dimensiuni, masă și densitate, Marte este relativ mic. De fapt, raza medie de 3,389 km este echivalentul a aproximativ 0,53 Pământuri, în timp ce masa sa (6,4171 × 1023 kg) este doar 0,107 Pământuri. Între timp, densitatea sa este de aproximativ 71 de pământuri, ajungând la un randament relativ modest de 3,93 g / cm³. Din această cauză, Marte are o greutate de 0,38 ori mai mare decât Pământul, ceea ce se ridică la 3.711 m / s².
Gravitatea pe Jupiter:
Jupiter este cea mai mare și cea mai masivă planetă din Sistemul Solar. Raza medie, la 69,911 ± 6 km, o face de 10,97 ori mai mare decât Pământul, în timp ce masa sa (1.8986 × 1027 kg) este echivalentul a 317,8 Pământuri. Dar fiind un gigant pe gaz, Jupiter este în mod natural mai puțin dens decât Pământul și alte planete terestre, cu o densitate medie de 1.326 g / cm3.
Ba mai mult, fiind un gigant pe gaz, Jupiter nu are o suprafață adevărată. Dacă cineva ar sta pe ea, pur și simplu s-ar scufunda până când vor ajunge în cele din urmă la miezul său solid (teoretizat). Drept urmare, gravitația de suprafață a lui Jupiter (care este definită ca forța gravitației în vârfurile norului) este de 24,79 m / s sau 2,528 g.
Gravitatea pe Saturn:
La fel ca Jupiter, Saturn este un gigant gigant, care este semnificativ mai mare și mai masiv decât Pământul, dar mult mai puțin dens. Pe scurt, raza medie este de 58232 ± 6 km (9,13 Pământuri), masa sa este 5,6846 × 1026 kg (95,15 ori mai masiv) și are o densitate de 0,687 g / cm3. Drept urmare, greutatea sa de suprafață (din nou, măsurată din vârful norilor) este doar puțin mai mare decât a Pământului, care este de 10,44 m / s² (sau 1,065 g).
Gravitatea pentru Uranus:
Cu o rază medie de 25.360 km și o masă de 8,68 × 1025 kg, Uranus este de aproximativ 4 ori mai mare decât Pământul și de 14,536 ori mai masiv. Cu toate acestea, ca un gigant gazos, densitatea sa (1,27 g / cm3) este semnificativ mai mic decât cel al Pământului. De aceea, de ce gravitația sa de suprafață (măsurată din vârfurile norului) este puțin mai slabă decât a Pământului - 8,69 m / s2sau 0,886 g.
Gravitatea pe Neptun:
Cu o rază medie de 24.622 ± 19 km și o masă de 1.0243 × 1026 kg, Neptun este a patra cea mai mare planetă din Sistemul Solar. Toate spus, este de 3,86 ori mai mare decât Pământul și de 17 ori mai masiv. Dar, fiind un gigant pe gaz, are o densitate mică de 1.638 g / cm3. Toate acestea au o gravitație de suprafață de 11,15 m / s2 (sau 1,14 g), care este din nou măsurat pe vârfurile de nor ale lui Neptun.
În total, gravitația rulează aici în Sistemul Solar, variind de la 0,38 g pe Mercur și Marte până la un puternic 2,528 g deasupra norilor lui Jupiter. Și pe Lună, s-au aventurat astronauții, este un 0,1654 g foarte ușor, ceea ce a permis de la unele experimente amuzante în aproape o greutate!
Înțelegerea efectului gravitației zero asupra corpului uman a fost esențială pentru călătoriile spațiale, mai ales în cazul în care au fost vizate misiuni de lungă durată în orbită și către Stația Spațială Internațională. În deceniile următoare, să știm cum să o simulăm va veni la îndemână atunci când vom începe să trimitem astronauți în misiuni spațiale profunde.
Și, bineînțeles, cunoașterea cât de puternică este pe alte planete va fi esențială pentru misiunile cu personalitate (și poate chiar pentru a fi soluționate) acolo. Având în vedere că umanitatea a evoluat într-un mediu de 1 g, știind cum vom pleca pe planete care au doar o fracțiune a gravitației ar putea însemna diferența dintre viață și moarte.
Am scris multe articole interesante despre gravitate aici la Space Magazine. Iată cât de repede este gravitatea ?, de unde provine gravitația? și modul în care știm că gravitatea nu este (doar) o forță.
Și iată că putem face gravitate artificială? și „Acțiunea înfricoșătoare” definește gravitatea?
Pentru mai multe informații, consultați pagina NASA cu titlul „The Constant Pull of Gravity” și legea gravitației din Newton.
Astronomy Cast are și un episod, intitulat Episodul 102: Gravity.
