Gravitace je základní silou fyziky, kterou si pozemšťané obvykle berou jako samozřejmost. Nemůžete nás opravdu vinit. Poté, co jsme se v zemském prostředí vyvinuli v průběhu miliard let, jsme zvyklí žít s tahem stabilního 1 g (nebo 9,8 m / s²). Avšak pro ty, kteří vstoupili do vesmíru nebo vstoupili na Měsíc, je gravitace velmi jemná a vzácná věc.
V podstatě je gravitace závislá na hmotě, kde jsou všechny věci - od hvězd, planet a galaxií po světlo a subatomární částice - přitahovány jeden k druhému. V závislosti na velikosti, hmotnosti a hustotě objektu se gravitační síla, kterou vyvíjí, liší. A pokud jde o planety naší sluneční soustavy, které se liší velikostí a hmotností, značně se mění gravitační síla na jejich povrchu.
Například, jak již bylo uvedeno, zemská gravitace odpovídá 9,80665 m / s² (nebo 32,174 ft / s²). To znamená, že pokud je předmět držen nad zemí a puštěn, zrychlí se k povrchu rychlostí asi 9,8 metrů za každou sekundu volného pádu. Toto je standard pro měření gravitace na jiných planetách, který je také vyjádřen jako jediný g.
V souladu s zákonem univerzální gravitace Isaaca Newtona lze gravitační přitažlivost mezi dvěma těly vyjádřit matematicky jako F = G (m 1m² / r²) - kdeF je síla, m1 a m2 jsou množství interakcí mezi objekty, r je vzdálenost mezi středy hmot a G je gravitační konstanta (6,664 × 10)-11 N m2/kg2 ).
Na základě jejich velikosti a hmotnosti je gravitace na jiné planetě často vyjádřena jako G jednotek a také z hlediska rychlosti zrychlení volného pádu. Jak přesně se tedy planety naší sluneční soustavy hromadí, pokud jde o jejich gravitaci, ve srovnání se Zemí? Takhle:
Gravitace na Merkuru:
Se středním poloměrem asi 2 400 km a hmotností 3,30 × 1023 kg, rtuť je přibližně 0,383krát větší než Země a pouze 0,055 jako masivní. Díky tomu je Merkur nejmenší a nejméně masivní planetou ve Sluneční soustavě. Díky své vysoké hustotě - robustní 5,427 g / cm3, což je jen o něco méně než 5 514 g / cm3 - Rtuť má povrchovou hmotnost 3,7 m / s², což odpovídá 0,38 G.
Gravitace na Venuši:
Venuše je v mnoha ohledech podobná Zemi, proto je často označována jako „dvojče Země“. Se středním poloměrem 4 6023 × 108 km2, hmotnost 4,88675 × 1024 kg a hustota 5,243 g / cm3, Venuše je ve velikosti ekvivalentní 0,9499 Zemím, 0,815krát hmotnější a zhruba 0,95 krát hustší. Není tedy divu, proč je gravitace na Venuši velmi blízká gravitaci Země - 8,87 m / s2nebo 0,904 G.
Gravitace na Měsíci:
Toto je jedno astronomické tělo, kde si lidé dokázali osobně vyzkoušet účinky snížené gravitace. Výpočty na základě svého středního poloměru (1737 km), hmotnosti (7.3477 x 10²² kg) a hustoty (3,3464 g / cm3) a misí prováděných astronauty Apolla, byla měřena povrchová gravitace na Měsíci 1,62 m / s2 nebo 0,1654 g.
Gravitace na Marsu:
Mars je v mnoha klíčových ohledech podobný Zemi. Avšak pokud jde o velikost, hmotnost a hustotu, Mars je poměrně malý. Ve skutečnosti je jeho průměrný poloměr 3,389 km ekvivalentem zhruba 0,53 Země, zatímco jeho hmotnost (6,4171 × 10)23 kg) je jen 0,107 Země. Jeho hustota je mezitím o.71 Země, přichází v relativně skromném 3,93 g / cm3. Z tohoto důvodu má Mars 0,38krát větší gravitaci na Zemi, která pracuje na 3,711 m / s².
Gravitace na Jupiteru:
Jupiter je největší a nejmasivnější planeta Sluneční soustavy. Jeho střední poloměr, 69,911 ± 6 km, z něj činí 10,97krát větší než velikost Země, zatímco jeho hmotnost (1,8986 × 10)27 kg) je ekvivalent 317,8 Země. Jupiter je ale jako plynový gigant přirozeně méně hustý než Země a jiné pozemské planety, se střední hustotou 1,326 g / cm3.
Jupiter navíc nemá plynový gigant a nemá skutečný povrch. Kdyby na tom někdo stál, jednoduše by se potopili, dokud nakonec nedospějí k jeho (teoretickému) pevnému jádru. Výsledkem je, že povrchová gravitace Jupiteru (která je definována jako gravitační síla na vrcholcích mraků) je 24,79 m / s, nebo 2 528 g.
Gravitace na Saturn:
Stejně jako Jupiter je Saturn obrovským plynovým obrem, který je výrazně větší a masivnější než Země, ale mnohem méně hustý. Stručně řečeno, jeho střední poloměr je 58232 ± 6 km (9,13 Země), jeho hmotnost je 5 686 × 1026 kg (95,15krát hmotnější) a má hustotu 0,687 g / cm3. V důsledku toho je jeho povrchová gravitace (opět měřená od vrcholu svých mraků) jen o něco více než Země, což je 10,44 m / s² (nebo 1,065 g).
Gravitace na Uranu:
Se středním poloměrem 25 360 km a hmotností 8,68 × 1025 kg, Uran je přibližně čtyřikrát větší než Země a 14 536krát větší. Nicméně, jako plynový gigant, jeho hustota (1,27 g / cm3) je výrazně nižší než Země. Proto je jeho povrchová gravitace (měřeno od vrcholů mraků) o něco slabší než Země - 8,69 m / s2nebo 0,886 g.
Gravitace na Neptunu:
Se středním poloměrem 24 622 ± 19 km a hmotností 1,0243 × 1026 kg, Neptun je čtvrtá největší planeta Sluneční soustavy. Všichni říkají, že je 3,86krát větší než Země a 17krát větší. Ale jako plynový gigant má nízkou hustotu 1,638 g / cm3. To vše vychází do povrchové gravitace 11,15 m / s2 (nebo 1,14 g), která se opět měří na vrcholcích mraků Neptunu.
Celkově vzato, gravitace spouští gamut zde ve Sluneční soustavě, v rozmezí od 0,38 g na Merkuru a Marsu po výkonných 2,528 g na vrcholcích Jupiterových mraků. A na Měsíci, pokud se astronauti odvážili, je to velmi mírný 0,1654 g, což umožnilo některé zábavné experimenty v téměř beztíže!
Pochopení účinku nulové gravitace na lidské tělo bylo zásadní pro vesmírné cestování, zejména pokud jde o dlouhodobé mise na oběžné dráze a na Mezinárodní kosmickou stanici. V nadcházejících desetiletích bude vědět, jak to simulovat, vhod, když začneme vysílat astronauty na vesmírné mise.
A samozřejmě, vědět, jak silná je na jiných planetách, bude pro mise s posádkou (a možná i vypořádání) zásadní. Vzhledem k tomu, že se lidstvo vyvinulo v prostředí 1 g, vědění, jak si budeme užívat na planetách, které mají jen zlomek gravitace, by mohlo znamenat rozdíl mezi životem a smrtí.
Zde jsme v Space Magazine napsali mnoho zajímavých článků o gravitaci. Zde je Jak rychle je gravitace ?, Odkud pochází gravitace? a jak víme, gravitace není (jen) síla.
A tady bychom mohli udělat umělou gravitaci? a definuje „Spooky Action“ gravitaci?
Další informace naleznete na stránce NASA s názvem „Konstantní tah gravitace“ a Newtonově gravitační zákon.
Astronomie Cast má také epizodu s názvem Episode 102: Gravity.
