Gravitacija je osnovna sila fizike, ona koju mi Zemljani obično prihvaćamo zdravo za gotovo. Ne možete nas stvarno kriviti. Razvijajući se u milijardama godina u Zemljinom okolišu, navikli smo živjeti sa stalnim 1 g (ili 9,8 m / s²). Međutim, za one koji su otišli u svemir ili zakoračili na Mjesec, gravitacija je vrlo naporna i dragocjena stvar.
U osnovi, gravitacija ovisi o masi, gdje se sve stvari - od zvijezda, planeta i galaksija do svjetlosti i subatomskih čestica - privlače jedna za drugom. Ovisno o veličini, masi i gustoći predmeta, gravitacijska sila koju on djeluje varira. A kad su u pitanju planeti našeg Sunčevog sustava, koji se razlikuju u veličini i masi, jačina gravitacije na njihovim površinama znatno se razlikuje.
Na primjer, gravitacija Zemlje, kao što je već napomenuto, ekvivalentna je 9.80665 m / s² (ili 32.174 ft / s²). To znači da će se objekt, ako se drži iznad zemlje i pustiti, ubrzati prema površini brzinom od oko 9,8 metara za svaku sekundu slobodnog pada. Ovo je standard za mjerenje gravitacije na drugim planetima, koji se također izražava kao jedan g.
U skladu sa zakonom Isaa Newtona o univerzalnoj gravitaciji, gravitaciona privlačnost između dvaju tijela može se matematički izraziti kao F = G (m¹m² / r²) - gdjeF je sila, m1 i m2 jesu li mase objekata koji međusobno djeluju, r je udaljenost između središta mase i G je gravitaciona konstanta (6.674 × 10-11 N m2/ kg2 ).
Na osnovu njihovih veličina i masa, gravitacija na drugom planetu često se izražava u g jedinica kao i u pogledu brzine ubrzanja slobodnog pada. Pa kako se točno planete našeg Sunčevog sustava postavljaju prema gravitaciji u odnosu na Zemlju? Kao ovo:
Gravitacija na Merkuru:
S srednjim polumjerom od oko 2.440 km i masom 3,30 × 1023 kg, Merkur je otprilike 0,383 puta veći od Zemlje i ogroman je samo 0,055. To čini Merkur najmanjom i najmanje masivnom planetom u Sunčevom sustavu. Međutim, zahvaljujući visokoj gustoći - robusnih 5.427 g / cm3, što je tek nešto niže od Zemljinih 5.514 g / cm3 - Merkur ima površinsku gravitaciju 3,7 m / s², što je ekvivalent 0,38 g.
Gravitacija na Veneri:
Venera je po mnogo čemu slična Zemlji, zbog čega se često naziva "zemaljskim blizancem". S srednjim polumjerom od 4.6023 × 108 km2, masa 4.8675 × 1024 kg, a gustoća 5.243 g / cm3, Venera je ekvivalentna 0,9499 Zemlji, 0,815 puta masivnija i otprilike 0,95 puta gušća. Stoga ne čudi zašto je gravitacija na Veneri vrlo blizu zemaljskoj - 8,87 m / s2ili 0,904 g.
Gravitacija na Mjesecu:
Ovo je jedno astronomsko tijelo gdje su ljudska bića mogla osobno ispitati utjecaje smanjene gravitacije. Proračunima na temelju njegovog srednjeg radijusa (1737 km), mase (7,3477 x 10 ² kg) i gustoće (3,3464 g / cm³), i misijama koje obavljaju astronauti Apollo, površinska gravitacija na Mjesecu izmjerena je na 1,62 m / s2 , ili 0,1654 g.
Gravitacija na Marsu:
Mars je također sličan Zemlji u mnogim ključnim pogledima. Međutim, kada je u pitanju veličina, masa i gustoća, Mars je razmjerno malen. Zapravo, njegov srednji radijus od 3.389 km ekvivalentan je otprilike 0,53 Zemlje, dok je njegova masa (6.4171 × 1023 kg) iznosi samo 0,107 Zemlje. U međuvremenu, njegova gustoća iznosi oko 1,71 Zemlje, a dolazi s relativno skromnih 3,93 g / cm3. Zbog toga Mars ima 0,38 puta veću gravitaciju od Zemlje, što djeluje na 3,711 m / s².
Gravitacija na Jupiteru:
Jupiter je najveća i najmasovnija planeta Sunčevog sustava. Njegov srednji polumjer, na 69.911 ± 6 km, čini ga 10.97 puta većim od veličine Zemlje, dok je njegova masa (1.8986 × 1027 kg) ekvivalent je 317,8 Zemlje. No, budući da je plinski div, Jupiter je prirodno manje gust od Zemlje i drugih zemaljskih planeta, sa srednjom gustoćom od 1.326 g / cm3.
Štoviše, Jupiter, plinski div, nema pravu površinu. Kad bi netko stao na nju, jednostavno bi potonuo dok na kraju ne stigne do njegove (teoretizirane) čvrste jezgre. Kao rezultat, površinska gravitacija Jupitera (koja se definira kao sila gravitacije u njenim vrhovima oblaka) iznosi 24,79 m / s, odnosno 2,528 g.
Gravitacija na Saturnu:
Poput Jupitera, Saturn je ogroman plinski div koji je znatno veći i masivniji od Zemlje, ali daleko manje gust. Ukratko, njegov srednji polumjer je 58232 ± 6 km (9,13 Zemlje), njegova masa je 5,6686 × 1026 kg (95,15 puta masivniji), a gustoća je 0,687 g / cm3, Kao rezultat toga, njegova površinska gravitacija (opet, mjerena na vrhu oblaka) nešto je više od Zemljine, koja iznosi 10,44 m / s² (ili 1,065 g).
Gravitacija na Uranu:
S srednjim polumjerom od 25.360 km i masom 8.68 × 1025 kg, Uran je približno 4 puta veći od Zemlje i 14.536 puta masivniji. Međutim, kao plinski div, njegova gustoća (1,27 g / cm)3) znatno je niži od Zemljine. Zbog toga je njegova površinska gravitacija (mjerena na vrhovima oblaka) nešto slabija od Zemljine - 8,69 m / s2ili 0.886 g.
Gravitacija na Neptunu:
S srednjim polumjerom od 24.622 ± 19 km i masom od 1.0243 × 1026 kg, Neptun je četvrti najveći planet u Sunčevom sustavu. Sve u svemu, 3,86 puta je veća od Zemlje i 17 puta veća. No, budući da je plinski div, ima nisku gustoću od 1,638 g / cm3, Sve ovo djeluje do površinske gravitacije od 11,15 m / s2 (ili 1,14 g), što se opet mjeri na Neptunovim oblacima.
Sve u svemu, gravitacija pokreće raspon ovdje u Sunčevom sustavu, u rasponu od 0,38 g na Merkuru i Marsu do moćnih 2,528 g na vrhu Jupiterovih oblaka. A na Mjesecu, ako su astronauti krenuli, riječ je o vrlo blagih 0,1654 g, što je omogućilo zabavne eksperimente u gotovo bestežinskoj težini!
Razumijevanje utjecaja nulte gravitacije na ljudsko tijelo bilo je od presudnog značaja za svemirska putovanja, posebno kad su u pitanju dugotrajne misije u orbiti i na Međunarodnoj svemirskoj stanici. U narednim desetljećima znajući kako ga simulirati doći će nam od pomoći kad počnemo slati astronaute na misije u dubokim svemirima.
I naravno, samo spoznaja koliko je jaka na drugim planetima bit će ključna za napuštene misije (a možda čak i naseljavanje) tamo. S obzirom da se čovječanstvo razvilo u okruženju od 1 g, znanje kako ćemo se kretati na planetima koji imaju samo djelić gravitacije moglo bi značiti razliku između života i smrti.
Ovdje smo pisali mnoge zanimljive članke o gravitaciji u časopisu Space Magazine. Evo koliko je brzina gravitacije? Odakle dolazi gravitacija? i kako znamo da gravitacija nije (samo) sila.
I ovdje možemo napraviti umjetnu gravitaciju? i definira li gravitacija „Sablasno djelovanje“?
Za više informacija potražite na NASA-inoj stranici pod nazivom "Konstantno povlačenje gravitacije" i Newtonovom zakonu gravitacije.
Astronomy Cast također ima epizodu, naslovljenu Epizoda 102: Gravitacija.
