Гравитацията е основна сила на физиката, която ние, земляните, сме склонни да приемаме за даденост. Не можете да ни обвинявате наистина. Развивайки се в течение на милиарди години в земната среда, ние сме свикнали да живеем с издърпването на стабилен 1 g (или 9,8 m / s²). Обаче за тези, които са отишли в Космоса или са стъпили на Луната, гравитацията е много изморително и ценно нещо.
По принцип гравитацията зависи от масата, където всички неща - от звезди, планети и галактики до светлина и суб-атомни частици - са привлечени една от друга. В зависимост от размера, масата и плътността на обекта гравитационната сила, която упражнява, варира. А когато става дума за планетите на нашата Слънчева система, които се различават по размер и маса, силата на гравитацията върху техните повърхности варира значително.
Например, гравитацията на Земята, както вече беше отбелязано, е еквивалентна на 9.80665 m / s² (или 32.174 ft / s²). Това означава, че предмет, ако се държи над земята и го пусне, ще се ускори към повърхността със скорост от около 9,8 метра за всяка секунда от свободно падане. Това е стандартът за измерване на гравитацията на други планети, който също се изразява като единичен g.
В съответствие със закона на Исаак Нютон за универсално гравитация, гравитационното привличане между две тела може да се изрази математически като F = G (m¹m² / r²) - къдетоF е силата, m1 и m2 са масивите на взаимодействащите обекти, R е разстоянието между центровете на масите и G е гравитационната константа (6.674 × 10-11 N m2/килограма2 ).
Въз основа на техните размери и маси, гравитацията на друга планета често се изразява като г единици, както и по отношение на скоростта на ускорение при свободно падане. И така, как точно планетите на нашата Слънчева система се подреждат по отношение на гравитацията им в сравнение със Земята? Като този:
Гравитация върху живак:
Със среден радиус около 2440 км и маса 3,30 × 1023 kg, Меркурий е приблизително 0,383 пъти по-голям от Земята и само 0,055 като масов. Това прави Меркурий най-малката и най-масова планета в Слънчевата система. Благодарение на високата си плътност - здрави 5.427 g / cm3, което е малко по-ниско от 5.514 g / cm на Земята3 - Живакът има повърхностно тегло 3,7 m / s², което е равностойно на 0,38 гр.
Гравитация върху Венера:
Венера е подобна на Земята по много начини, поради което често е наричана „близнак на Земята“. Със среден радиус 4,6023 × 108 km2, маса 4,8675 × 1024 kg и плътност от 5.243 g / cm3, Венера е еквивалентна по размер на 0,9499 Земни, 0,815 пъти по-масивна и приблизително 0,95 пъти по-плътна. Следователно, не е изненада защо гравитацията на Венера е много близка до тази на Земята - 8,87 m / s2или 0,904 гр.
Гравитацията на Луната:
Това е едно астрономическо тяло, в което човешките същества са успели лично да изпробват влиянието на намалената гравитация. Изчисленията въз основа на средния му радиус (1737 км), маса (7,3477 х 10 кв. Кг) и плътност (3,3464 g / cm³) и мисиите, провеждани от астронавтите Аполон, повърхностното тегло на Луната е измерено на 1,62 м /с2 или 0,1654 g.
Гравитацията на Марс:
Марс също е подобен на Земята в много ключови отношения. Когато става въпрос за размер, маса и плътност, Марс е сравнително малък. Всъщност средният му радиус от 3.389 км е еквивалентен на приблизително 0.53 Земя, докато масата му (6.4171 × 1023 кг) е само 0,107 Земя. Междувременно плътността му е около 1,71 от Земята, като постъпва със сравнително скромните 3,93 g / cm³. Поради това Марс има 0,38 пъти по-голяма от тежестта на Земята, което работи до 3,711 m / s².
Гравитация върху Юпитер:
Юпитер е най-голямата и най-масивната планета в Слънчевата система. Средният му радиус при 69 911 ± 6 км го прави 10.97 пъти по-голям от размера на Земята, докато масата му (1.8986 × 1027 kg) е еквивалент на 317,8 Земя. Но бидейки газов гигант, Юпитер е естествено по-малко плътен от Земята и другите земни планети, със средна плътност 1.326 g / cm3.
Нещо повече, тъй като е газов гигант, Юпитер няма истинска повърхност. Ако някой застане на него, той просто би потъва, докато в крайна сметка не стигне до неговото (теоретизирано) твърдо ядро. В резултат повърхностното тегло на Юпитер (което се дефинира като силата на гравитацията в облаците му) е 24,79 m / s или 2,528 g.
Гравитация върху Сатурн:
Подобно на Юпитер, Сатурн е огромен газов гигант, който е значително по-голям и по-масивен от Земята, но далеч не толкова гъст. Накратко, средният му радиус е 58232 ± 6 км (9.13 Земя), масата му е 5.6846 × 1026 kg (95,15 пъти по-масивна) и има плътност 0,687 g / cm3, В резултат на това нейната повърхностна гравитация (отново измерена от върха на облаците) е малко повече от земната, която е 10,44 m / s² (или 1,065 g).
Гравитация върху Уран:
Със среден радиус от 25 360 км и маса 8,68 × 1025 кг, Уран е приблизително 4 пъти по-голям от Земята и 14.536 пъти по-масивен. Въпреки това, като газов гигант, неговата плътност (1.27 g / cm3) е значително по-ниска от тази на Земята Следователно, защо повърхностната му гравитация (измерена от облачните й върхове) е малко по-слаба от земната - 8,69 m / s2или 0.886 g.
Гравитация върху Нептун:
Със среден радиус от 24 622 ± 19 km и маса 1,0243 × 1026 кг, Нептун е четвъртата по големина планета в Слънчевата система. Всичко казано, че е 3,86 пъти по-голям от Земята и 17 пъти по-масивен. Но тъй като е газов гигант, той има ниска плътност от 1,638 g / cm3, Всичко това работи до повърхностно тегло 11,15 m / s2 (или 1,14 g), което отново се измерва в облачните върхове на Нептун.
Като цяло гравитацията управлява гамата тук в Слънчевата система, варираща от 0,38 g на Меркурий и Марс до мощните 2,528 g на облаците на Юпитер. И на Луната, ако астронавтите са се осмелили, това е много мек 0,1654 g, което позволява от забавни експерименти в почти безтегловност!
Разбирането на ефекта на нулевата гравитация върху човешкото тяло е от съществено значение за космическото пътуване, особено когато се касае за продължителни мисии в орбита и до Международната космическа станция. В следващите десетилетия знанието как да симулираме ще ни бъде полезно, когато започнем да изпращаме астронавти на дълбоки космически мисии.
И разбира се, знанието само колко е силен на други планети ще бъде от съществено значение за командированите мисии (и може би дори за заселване) там. Като се има предвид, че човечеството се е развило в среда от 1 g, знаейки как ще се движим на планети, които имат само частица от гравитацията, би могло да означава разликата между живота и смъртта.
Тук сме писали много интересни статии за гравитацията в Space Magazine. Ето колко бърза е гравитацията? Откъде идва гравитацията? и как знаем, че гравитацията не е (просто) сила.
И ето ли можем да направим изкуствена гравитация? и „Spooky Action“ определя ли гравитацията?
За повече информация, разгледайте страницата на НАСА, озаглавена „Постоянното дърпане на гравитацията“ и закона на гравитацията на Нютон.
Astronomy Cast също има епизод, озаглавен Епизод 102: Гравитация.
