Gravitácia je základnou silou fyziky, ktorú si pozemšťania zvyknú brať ako samozrejmosť. Nemôžete nás skutočne viniť. Vyvinuli sme sa v priebehu miliárd rokov v zemskom prostredí, sme zvyknutí žiť s ťahom stabilného 1 g (alebo 9,8 m / s²). Avšak pre tých, ktorí vošli do vesmíru alebo vstúpili na Mesiac, je gravitácia veľmi jemná a vzácna vec.
V podstate je gravitácia závislá od hmoty, kde sú všetky veci - od hviezd, planét a galaxií po svetelné a pod atómové častice - priťahované jeden k druhému. V závislosti od veľkosti, hmotnosti a hustoty objektu sa gravitačná sila, ktorú pôsobí, mení. A pokiaľ ide o planéty našej slnečnej sústavy, ktoré sa líšia veľkosťou a hmotnosťou, sila gravitácie na ich povrchoch sa značne líši.
Napríklad, ako už bolo uvedené, zemská gravitácia sa rovná 9,80665 m / s² (alebo 32,174 ft / s²). To znamená, že ak bude predmet držaný nad zemou a pustený, zrýchli sa smerom k povrchu rýchlosťou asi 9,8 metra za každú sekundu voľného pádu. Toto je norma na meranie gravitácie na iných planétach, ktorá je vyjadrená aj ako jedna g.
V súlade so zákonom o univerzálnej gravitácii Izáka Newtona možno gravitačnú príťažlivosť medzi dvoma telesami vyjadriť matematicky ako: F = G (m 1m² / r²) - kdeF je sila, m1 a m2 sú masy interagujúcich objektov, r je vzdialenosť medzi stredmi hmôt a G je gravitačná konštanta (6,664 × 10)-11 N m2/ kg2 ).
Gravitácia na inej planéte je často vyjadrená v závislosti od ich veľkosti a hmotnosti g jednotiek, ako aj z hľadiska rýchlosti zrýchlenia voľného pádu. Ako presne sa teda planéty našej slnečnej sústavy hromadia z hľadiska ich gravitácie v porovnaní so Zemou? Páči sa ti to:
Gravitácia na ortuti:
S priemerným polomerom asi 2 400 km a hmotnosťou 3,30 × 1023 kg, ortuť je približne 0,383-krát väčšia ako Zem a iba 0,055 ako masívna. Vďaka tomu je ortuť najmenšou a najmenej masívnou planétou v slnečnej sústave. Avšak vďaka svojej vysokej hustote - robustný 5,427 g / cm3, ktorá je len o niečo nižšia ako 5 514 g / cm3 - Ortuť má povrchovú hmotnosť 3,7 m / s², čo je 0,38 g.
Gravitácia na Venuši:
Venuša je mnohými spôsobmi podobná Zemi, preto sa často nazýva „dvojča Zeme“. So stredným polomerom 4 6023 × 108 km2, hmotnosť 4,88675 x 1024 kg a hustotou 5,243 g / cm3, Venuša má ekvivalentnú veľkosť ako 0,9999 Zeme, 0,815 krát masívnejšia a zhruba 0,95 krát hustejšia. Preto neprekvapuje, prečo je gravitácia na Venuši veľmi blízka gravitácii na Zemi - 8,87 m / s2alebo 0,904 g.
Gravitácia na Mesiaci:
Toto je jedno astronomické telo, kde si ľudia dokázali osobne vyskúšať účinky zníženej gravitácie. Výpočty na základe svojho stredného polomeru (1737 km), hmotnosti (7.3477 x 10²² kg) a hustoty (3,3464 g / cm³) a misií astronautov Apolla, merali povrchovú gravitáciu na Mesiaci 1,62 m / s2 alebo 0,1654 g.
Gravitácia na Marse:
Mars je v mnohých kľúčových ohľadoch podobný Zemi. Pokiaľ však ide o veľkosť, hmotnosť a hustotu, Mars je pomerne malý. V skutočnosti je jeho stredný polomer 3,389 km ekvivalentom približne 0,53 Zeme, zatiaľ čo jeho hmotnosť (6,4171 × 10)23 kg) je iba 0,107 Zeme. Jeho hustota sa medzitým pohybuje okolo 0,71 Zeme a má relatívne mierny obsah 3,93 g / cm3. Z tohto dôvodu má Mars 0,38-násobok gravitácie Zeme, ktorá dosahuje 3,711 m / s².
Gravitácia na Jupitere:
Jupiter je najväčšia a najmasívnejšia planéta v slnečnej sústave. Jeho stredný polomer, 69,911 ± 6 km, z neho robí 10,97-násobok veľkosti Zeme, zatiaľ čo jej hmotnosť (1,8986 × 10)27 kg) je ekvivalent 317,8 Zeme. Ale ako plynný obr je Jupiter prirodzene menej hustý ako Zem a iné pozemské planéty, so strednou hustotou 1,326 g / cm3.
A čo viac, Jupiter ako plynový gigant nemá skutočný povrch. Keby na tom niekto stál, jednoducho by sa ponorili, až nakoniec dospejú k jeho (teoretickému) pevnému jadru. Výsledkom je, že povrchová gravitácia spoločnosti Jupiter (ktorá je definovaná ako gravitačná sila v jej vrcholkoch mrakov) je 24,79 m / s alebo 2,528 g.
Gravity on Saturn:
Rovnako ako Jupiter, aj Saturn je obrovský plynový gigant, ktorý je výrazne väčší a masívnejší ako Zem, ale oveľa menej hustý. Skrátka, jeho stredný polomer je 58232 ± 6 km (9,13 Zeme), jeho hmotnosť je 5 686 × 1026 kg (95,15 násobok hmotnosti) a má hustotu 0,687 g / cm3, V dôsledku toho je jeho povrchová gravitácia (opäť meraná od vrcholu svojich mrakov) len o niečo vyššia ako zemská, ktorá je 10,44 m / s² (alebo 1,065 g).
Gravitácia na Uráne:
So stredným polomerom 25 360 km a hmotnosťou 8,68 × 1025 kg, Urán je približne 4-krát väčší ako Zem a 14 536-krát väčší. Ako plynový gigant však má jeho hustotu (1,27 g / cm3)3) je výrazne nižšia ako na Zemi. Preto je jeho povrchová gravitácia (meraná od vrcholov oblačnosti) o niečo slabšia ako zemská - 8,69 m / s2alebo 0,886 g.
Gravitácia na Neptúne:
So stredným polomerom 24 622 ± 19 km a hmotnosťou 1,0243 × 1026 kg, Neptún je štvrtou najväčšou planétou v slnečnej sústave. Všetci hovoria, že je 3,86-krát väčšia ako Zem a 17-krát väčšia. Ale ako plynový obr má nízku hustotu 1,638 g / cm3, To všetko pracuje na povrchovú hmotnosť 11,15 m / s2 (alebo 1,14 g), ktorá sa opäť meria v oblakoch Neptúna.
Celkovo vzrastá gravitácia tu v slnečnej sústave siahajúcou od 0,38 g na Merkúre a Marse po výkonných 2,528 g na vrchole Jupiterových mrakov. A na Mesiaci, ak sa astronauti odvážili, je to veľmi mierna 0,1654 g, čo umožnilo niektoré zábavné experimenty v takmer beztiažovom stave!
Pochopenie účinku nulovej gravitácie na ľudské telo bolo nevyhnutné pre vesmírne cestovanie, najmä pokiaľ ide o dlhodobé misie na obežnej dráhe a na medzinárodnú vesmírnu stanicu. V nadchádzajúcich desaťročiach sa vedieť, ako to simulovať, hodí, keď začneme vysielať astronautov na vesmírne misie.
A samozrejme, vedieť, aké silné je to na iných planétach, bude nevyhnutné pre misie s posádkou (a možno aj pre vyrovnanie). Vzhľadom na to, že ľudstvo sa vyvinulo v prostredí s hmotnosťou 1 g, vedieť, ako sa bude dariť planétom, ktoré majú iba zlomok gravitácie, by mohlo znamenať rozdiel medzi životom a smrťou.
Tu sme napísali veľa zaujímavých článkov o gravitácii tu v časopise Space Magazine. Tu je príklad, ako rýchlo je gravitácia ?, odkiaľ gravitácia pochádza? a ako vieme, že gravitácia nie je (iba) sila.
A tu by sme mohli urobiť umelú gravitáciu? a definuje „Spooky Action“ závažnosť?
Viac informácií nájdete na stránke agentúry NASA s názvom „Neustále ťahanie gravitácie“ a Newtonov zákon gravitácie.
Astronomy Cast má aj epizódu s názvom Episode 102: Gravity.
