A gravitáció a fizika egyik alapvető erő, melyet mi, földi földlakók, általában magától értetődőnek tekintünk. Nem hibáztathat bennünket. Miután milliárd év alatt fejlődött a Föld környezetében, hozzászoktunk, hogy állandó 1 g (vagy 9,8 m / s²) húzóerővel éljünk. Azok számára, akik űrbe mentek vagy lábát tettek a Holdon, a gravitáció nagyon nehéz és értékes dolog.
Alapvetően a gravitáció a tömegtől függ, ahol minden - a csillagoktól, a bolygótól és a galaxisoktól kezdve a könnyű és szubatomos részecskékig - vonzza egymást. A tárgy méretétől, tömegétől és sűrűségétől függően az általa kifejtett gravitációs erő változik. És amikor a Naprendszer bolygóira vonatkozunk, amelyek méretük és tömegük változik, felületükön a gravitációs erő jelentősen változik.
Például a Föld gravitációja, amint azt már megjegyeztük, 9,80665 m / s²-nek (vagy 32,174 ft / s²-nek) felel meg. Ez azt jelenti, hogy egy tárgy, ha a talaj felett tartják és elengedik, a szabad esés minden másodpercében körülbelül 9,8 méter sebességgel felgyorsul. Ez a standard a más bolygók gravitációjának mérésére, amelyet szintén egyetlen g-ként fejeznek ki.
Isaac Newton egyetemes gravitációs törvényével összhangban a két test közötti gravitációs vonzódás matematikailag kifejezhető F = G (m¹m² / r²) - aholF az erő, m1 és m2 a kölcsönhatásba lépő tárgyak tömegei, r a tömeg középpontjai és a távolság G a gravitációs állandó (6,664 × 10-11 N m2/ kg2 ).
Méretek és tömegek alapján egy másik bolygó gravitációját gyakran kifejezik g egységek, valamint a szabad esés gyorsulásának sebessége szempontjából. Tehát hogyan pontosan összerakódnak Naprendszerünk bolygói a gravitációjuk alapján a Földdel összehasonlítva? Mint ez:
A higany gravitációja:
Körülbelül 2440 km átmérőjű és 3,30 × 10 tömegű23 kg, a higany körülbelül 0,383-szorosa a Föld méretének, és csak 0,055 súlyos. Ez teszi a Merkúrot a Naprendszer legkisebb és legkevésbé masszív bolygójává. Nagy sűrűségének köszönhetően - robusztus 5,427 g / cm3, amely csak kissé alacsonyabb, mint a Föld 5.514 g / cm-je3 - A higany felületi gravitációja 3,7 m / s², ami 0,38-nak felel meg g.
Gravitáció a Vénuszon:
A Vénusz sok szempontból hasonlít a Földre, ezért gyakran nevezik „Föld ikerének”. Átlagos sugara 4,6023 × 108 km2tömege 4,8675 × 1024 kg, sűrűsége 5,243 g / cm3, A Vénusz mérete 0,9499 Földnek felel meg, 0,815-szer hatalmasabb és durván 0,95-szor sűrűbb. Ezért nem meglepő, hogy a Vénusz gravitációja nagyon közel áll a Földéhez - 8,87 m / s2vagy 0,904 g.
Gravitáció a Holdon:
Ez az egyik csillagászati test, ahol az emberek képesek voltak személyesen kipróbálni a csökkent gravitáció hatásait. Az átlagos sugár (1737 km), tömeg (7,3477 x 10²² kg) és sűrűség (3,3464 g / cm3), valamint az Apollo űrhajósok által végrehajtott feladatok alapján végzett számítások alapján a Hold felszíni gravitációja 1,62 m volt. / s2 vagy 0,1654 g.
Gravitáció a Marson:
A Mars sok szempontból hasonló a Földhöz. A méret, tömeg és sűrűség szempontjából azonban a Mars viszonylag kicsi. Valójában a 3.389 km átlagos sugara körülbelül 0,53 földnek felel meg, tömege (6,4171 × 1023 kg) mindössze 0,107 föld. Időközben sűrűsége körülbelül a Föld körülbelül 71% -a, viszonylag szerény 3,93 g / cm3-es bejutással. Emiatt a Marsnak a Föld gravitációja 0,38-szorosa van, ami 3,711 m / s²-ig terjed.
Gravitáció a Jupiternél:
A Jupiter a Naprendszer legnagyobb és legtömegebb bolygója. Átlagos sugara 69,911 ± 6 km-en a Föld méretének 10,97-szerese, míg tömege (1,8986 × 10)27 kg) 317,8 földnek felel meg. Gáz óriásként azonban a Jupiter természetesen kevésbé sűrű, mint a Föld és más földi bolygók, átlagos sűrűségük 1,326 g / cm3.
Sőt, mivel Jupiter gázipari óriás, nem rendelkezik valódi felülettel. Ha rajta állna, akkor egyszerűen elsüllyednek, amíg végül meg nem érik a (elméleti) szilárd magot. Ennek eredményeként a Jupiter felszíni gravitációja (amelyet a felhő tetején lévő gravitációs erőként határoznak meg) 24,79 m / s, vagyis 2,528 g.
Gravitáció a Szaturnuszon:
A Jupiterhez hasonlóan a Szaturnusz egy hatalmas gázipari óriás, amely lényegesen nagyobb és tömegebb, mint a Föld, de sokkal kevésbé sűrű. Röviden: az átlagos sugara 58232 ± 6 km (9,13 Föld), tömege 5,6846 × 1026 kg (95,15-szer tömeg), sűrűsége 0,687 g / cm3. Ennek eredményeként felszíni gravitációja (ismét a felhők tetejétől mérve) alig valamivel több, mint a Földé, amely 10,44 m / s² (vagy 1,065 g).
Az urán gravitációja:
Átlagos sugara 25 360 km és tömege 8,68 × 1025 kg, az Uránusz körülbelül négyszerese a Föld méretének és 14.536-szor hatalmasabb. Gáz óriásként azonban sűrűsége (1,27 g / cm2)3) lényegesen alacsonyabb, mint a Földé. Ezért miért a felszíni gravitáció (felhő tetejétől mérve) kissé gyengébb, mint a Földé - 8,69 m / s2vagy 0,886 g.
Gravitáció a Neptunuszon:
Átlagos sugara 24,622 ± 19 km és tömege 1,0243 × 1026 kg, Neptunusz a Naprendszer negyedik legnagyobb bolygója. Mindent elmondva, 3,86-szorosa a Föld méretének és 17-szer nagyobb. De mivel gáz óriás, alacsony sűrűsége 1,638 g / cm3. Mindez 11,15 m / s felületi gravitációra képes2 (vagy 1,14 g), amelyet ismét a Neptunusz felhő tetején mérnek.
Összességében a gravitáció a Naprendszerben játssza a tartományt, kezdve a 0,38 g-os higanyt és a Marsot a hatalmas 2,528 g-os Jupiter felhők tetején. És a Holdon, ha űrhajósok merészkedtek, ez egy nagyon enyhe 0,1654 g, amely lehetővé tette néhány szórakoztató kísérletet a súlytalanság közelében!
A nulla gravitáció emberi testre gyakorolt hatásának megértése elengedhetetlen az űrutazáshoz, különösen a hosszú távú pályákon és a Nemzetközi Űrállomásra irányuló missziók esetében. Az elkövetkező évtizedekben hasznos lesz annak megtanulása, hogyan kell szimulálni, amikor elkezdünk űrhajósokat küldeni mély űri missziókba.
És természetesen elengedhetetlen annak ismerete, hogy mennyire erős más bolygókon, ha ez az ember más embereken történik. Tekintettel arra, hogy az emberiség 1 gramm környezetben fejlődött ki, akkor az élet és halál közötti különbséget jelenthet, ha tudjuk, hogyan fogunk viselkedni a bolygókon, amelyeknek csak egy töredéke van a gravitációban.
Sok érdekes cikket írtunk a gravitációról a Space Magazine-ban. Itt van, hogy milyen gyors a gravitáció ?, honnan származik a gravitáció? és hogy tudjuk, hogy a gravitáció nem (csak) erő.
És itt van: Tehetnénk-e mesterséges gravitációt? és a „kísérteties fellépés” meghatározza-e a gravitációt?
További információkért nézze meg a NASA „A folyamatos gravitációs húzás” című oldalát és Newton gravitációs törvényét.
A Csillagászat szereplőinek is van egy epizódja, melynek címe: Episode 102: Gravity.
