Gravitacija je temeljna sila fizike, ki jo Zemljani navadno jemljemo kot samoumevno. Ne morete nas zares kriviti. Ko smo se v Zemljinem okolju skozi milijarde let razvijali, smo navajeni živeti z enakomerno 1 g (ali 9,8 m / s²). Vendar je za tiste, ki so odšli v vesolje ali stopili na Luno, gravitacija zelo naporna in dragocena stvar.
V bistvu je gravitacija odvisna od mase, kjer se vse stvari - od zvezd, planetov in galaksij do svetlobe in subatomskih delcev - privlačijo druga do druge. Glede na velikost, maso in gostoto predmeta se gravitacijska sila, ki jo izvaja, razlikuje. In ko gre za planete našega Osončja, ki se razlikujejo po velikosti in masi, se moč gravitacije na njihovih površinah močno razlikuje.
Zemeljska gravitacija je na primer enakovredna 9.80665 m / s² (ali 32.174 ft / s²). To pomeni, da bo predmet, če ga držimo nad tlemi in ga spustimo, pospešil proti površju s hitrostjo približno 9,8 metra za vsako sekundo prostega padca. To je standard za merjenje gravitacije na drugih planetih, ki je izražen tudi kot en g.
V skladu z zakonom o univerzalni gravitaciji Isaaca Newtona se gravitacijsko privlačnost med dvema telesoma lahko izrazi matematično kot F = G (m¹m² / r²) - kjeF je sila, m1 in m2 so mase predmetov, ki medsebojno vplivajo, r je razdalja med središči mas in G je gravitacijska konstanta (6.674 × 10-11 N m2/ kg2 ).
Glede na njihove velikosti in mase je gravitacija na drugem planetu pogosto izražena v smislu g enot, pa tudi glede hitrosti pospeška prostega pada. Kako se torej natančno sestavljajo planeti našega Osončja glede na težo v primerjavi z Zemljo? Všečkaj to:
Gravitacija na živo srebro:
S povprečnim polmerom približno 2.440 km in maso 3,30 × 1023 kg, živo srebro je približno 0,383-krat večje od Zemlje in le 0,055 kot veliko. Zaradi tega je Merkur najmanjši in najmanj masiven planet v Osončju. Toda zahvaljujoč visoki gostoti - robustnih 5.427 g / cm3, kar je le nekoliko nižje od Zemljinih 5,514 g / cm3 - Živo srebro ima površinsko gravitacijo 3,7 m / s², kar ustreza 0,38 g.
Gravitacija na Veneri:
Venera je v marsičem podobna Zemlji, zato jo pogosto imenujejo "zemeljski dvojček". S povprečnim polmerom 4,6023 × 108 km2, masa 4,8675 × 1024 kg in gostota 5,243 g / cm3, Venera je po velikosti enakovredna 0,9499 Zemlji, 0,815-krat masivnejša in približno 0,95-krat večja kot gosto. Zato ne preseneča, zakaj je gravitacija na Veneri zelo blizu Zemljine - 8,87 m / s2ali 0,904 g.
Gravitacija na Luni:
To je eno astronomsko telo, kjer so ljudje lahko osebno preizkusili vplive zmanjšane gravitacije. Izračuni, ki temeljijo na njegovem povprečnem polmeru (1737 km), masi (7,3477 x 10 m2 kg) in gostoti (3,3464 g / cm³) ter misijah, ki so jih izvajali astronavti Apollo, so površinsko gravitacijo na Luni izmerili na 1,62 m / s2 ali 0,1654 g.
Gravitacija na Marsu:
Mars je v mnogih ključnih pogledih podoben Zemlji. Kar pa se tiče velikosti, mase in gostote, je Mars razmeroma majhen. Njen srednji polmer v območju 3.389 km je enak približno 0,53 Zemlji, njegova masa (6.4171 × 1023 kg) je le 0,107 Zemlje. Njegova gostota medtem znaša približno 7,7 Zemlje, pri čemer pride do relativno skromnih 3,93 g / cm³. Zaradi tega ima Mars 0,38-kratno težo Zemlje, kar deluje na 3,711 m / s².
Gravitacija na Jupiterju:
Jupiter je največji in najbolj množičen planet v Osončju. Njegov srednji polmer pri 69.911 ± 6 km je 10,97-krat večji od Zemljine, njegova masa (1.8986 × 1027 kg) je ekvivalent 317,8 Zemlje. Toda Jupiter je plinski velikan po naravni poti manj gost od Zemlje in drugih kopenskih planetov s povprečno gostoto 1.326 g / cm3.
Še več, Jupiter, ki je plinski velikan, nima prave površine. Če bi kdo stal na njem, bi preprosto potonil, dokler na koncu ne bi prišel do njegovega (teoretiziranega) trdnega jedra. Posledično je površinska gravitacija Jupitra (ki je definirana kot sila gravitacije na njenih oblakih) 24,79 m / s ali 2,528 g.
Gravitacija na Saturnu:
Tako kot Jupiter je tudi Saturn ogromen plinski velikan, ki je bistveno večji in bolj masiven od Zemlje, vendar precej manj gost. Skratka, njegov srednji polmer je 58232 ± 6 km (9,13 Zemlje), njegova masa 5,66846 × 1026 kg (95,15-krat masivnejši) in ima gostoto 0,687 g / cm3. Posledično je njegova površinska gravitacija (spet merjena z vrha oblakov) le nekoliko večja od Zemljine, kar je 10,44 m / s² (ali 1,065 g).
Gravitacija na Uranu:
S povprečnim polmerom 25.360 km in maso 8.68 × 1025 kg, Uran je približno 4-krat večji od Zemlje in 14.536-krat večji od mase. Vendar je kot plinski velikan njegova gostota (1,27 g / cm)3) je znatno nižja od Zemljine. Zato je njegova površinska gravitacija (merjena z vrhov oblaka) nekoliko šibkejša od Zemljine - 8,69 m / s2ali 0,886 g.
Gravitacija na Neptunu:
S povprečnim polmerom 24.622 ± 19 km in maso 1.0243 × 1026 kg, Neptun je četrti največji planet v Osončju. Po vsem povedanem je 3,86-krat večja od Zemlje in 17-krat večja. Ker pa je plinski velikan, ima nizko gostoto 1,638 g / cm3. Vse to deluje do površinske teže 11,15 m / s2 (ali 1,14 g), ki se ponovno meri na Neptunovih oblačnih vrhovih.
Skupno gledano, gravitacija poganja razpon v Osončju, od 0,38 g na Merkuru in Marsu do močnih 2,528 g na Jupitrovem oblaku. In ko so se astronavti odpravili, je zelo blag 0,1654 g, kar je omogočilo zabavne poskuse v skoraj breztežnosti!
Razumevanje vpliva ničelne gravitacije na človeško telo je bilo bistveno za vesoljsko potovanje, zlasti kadar gre za dolgotrajne misije v orbiti in Mednarodno vesoljsko postajo. V prihodnjih desetletjih bo znanje, kako ga simulirati, koristno, ko bomo začeli pošiljati astronavte na misije v globokih vesoljih.
In seveda, če vemo, kako močan je na drugih planetih, bo bistveno za misije (in morda celo naselje) tam. Glede na to, da se je človeštvo razvilo v 1 g okolju, bi vedenje, kako se bomo vozili na planetih, ki imajo le delček teže, lahko pomenilo razliko med življenjem in smrtjo.
Tu smo napisali veliko zanimivih člankov o gravitaciji pri vesoljski reviji. Tukaj je Kako hitra je gravitacija? Od kod prihaja gravitacija? in kako vemo, da gravitacija ni (samo) sila.
In tukaj bi lahko naredili umetno težo? in ali "Spooky Action" določa težo?
Če želite več informacij, si oglejte NASino stran z naslovom "Nenehno vlečenje gravitacije" in Newtonov zakon o gravitaciji.
Astronomy Cast ima tudi epizodo z naslovom Epizoda 102: Gravitacija.
