Quelle est la force de la gravité sur les autres planètes ?
par Matt Williams , Universe Today
La gravité est une force fondamentale de la physique, une force que nous, Terriens, avons tendance à prendre pour acquise. On ne peut pas vraiment nous en vouloir. Ayant évolué au cours de milliards d’années dans l’environnement de la Terre, nous sommes habitués à vivre avec l’attraction d’un g stable (ou 9,8 m/s2). Cependant, pour ceux qui sont allés dans l’espace ou ont posé le pied sur la Lune, la gravité est une chose très ténue et précieuse.
Basiquement, la gravité dépend de la masse, où toutes les choses – des étoiles, planètes et galaxies à la lumière et aux particules subatomiques – sont attirées les unes vers les autres. La force gravitationnelle exercée par un objet varie en fonction de sa taille, de sa masse et de sa densité. Et lorsqu’il s’agit des planètes de notre système solaire, qui varient en taille et en masse, la force de gravité à leur surface varie considérablement.
Par exemple, la gravité de la Terre, comme nous l’avons déjà noté, est équivalente à 9,80665 m/s2 (ou 32,174 pieds/s2). Cela signifie qu’un objet, s’il est maintenu au-dessus du sol et lâché, accélérera vers la surface à une vitesse d’environ 9,8 mètres pour chaque seconde de chute libre. C’est la norme pour mesurer la gravité sur d’autres planètes, qui est également exprimée par un seul g.
Selon la loi de la gravitation universelle d’Isaac Newton, l’attraction gravitationnelle entre deux corps peut être exprimée mathématiquement comme F = G (m1m2/r2) – où F est la force, m1 et m2 sont les masses des objets qui interagissent, r est la distance entre les centres des masses et G est la constante gravitationnelle (6.674×10-11 N m2/kg2 ).
Selon leurs tailles et leurs masses, la gravité sur une autre planète est souvent exprimée en termes d’unités g ainsi qu’en termes de taux d’accélération en chute libre. Alors, comment se classent exactement les planètes de notre système solaire en termes de gravité par rapport à la Terre ? Comme ceci :
Gravité sur Mercure :
Avec un rayon moyen d’environ 2 440 km et une masse de 3,30 × 1023 kg, Mercure est environ 0,383 fois plus grande que la Terre et seulement 0,055 aussi massive. Cela fait de Mercure la planète la plus petite et la moins massive du système solaire. Cependant, grâce à sa forte densité – un robuste 5,427 g/cm3, qui est à peine inférieur aux 5,514 g/cm3 de la Terre – Mercure a une gravité de surface de 3,7 m/s2, ce qui équivaut à 0,38 g.
Gravité sur Vénus:
Vénus est similaire à la Terre à bien des égards, c’est pourquoi elle est souvent appelée « la jumelle de la Terre ». Avec un rayon moyen de 4,6023×108 km2, une masse de 4,8675×1024 kg et une densité de 5,243 g/cm3, Vénus est équivalente en taille à 0,9499 Terre, 0,815 fois plus massive et environ 0,95 fois plus dense. Par conséquent, il n’est pas surprenant que la gravité sur Vénus soit très proche de celle de la Terre – 8,87 m/s2, ou 0,904 g.
Gravité sur la Lune:
C’est un corps astronomique où les êtres humains ont pu tester en personne les effets de la diminution de la gravité. Selon des calculs basés sur son rayon moyen (1737 km), sa masse (7,3477 x 1022 kg) et sa densité (3,3464 g/cm3), ainsi que sur les missions menées par les astronautes d’Apollo, la gravité à la surface de la Lune a été mesurée à 1,62 m/s2, soit 0,1654 g.
Gravité sur Mars:
Mars est également similaire à la Terre sous de nombreux aspects clés. Cependant, en ce qui concerne la taille, la masse et la densité, Mars est comparativement petite. En effet, son rayon moyen de 3,389 km est l’équivalent d’environ 0,53 Terre, tandis que sa masse (6,4171×1023 kg) ne représente que 0,107 Terre. Sa densité, quant à elle, est d’environ 0,71 de celle de la Terre, avec une valeur relativement modeste de 3,93 g/cm3. De ce fait, Mars a une gravité 0,38 fois supérieure à celle de la Terre, soit 3,711 m/s2.
Gravité sur Jupiter :
Jupiter est la planète la plus grande et la plus massive du système solaire. Son rayon moyen, de 69 911 ± 6 km, en fait 10,97 fois la taille de la Terre, tandis que sa masse (1,8986×1027 kg) est l’équivalent de 317,8 Terres. Mais étant une géante gazeuse, Jupiter est naturellement moins dense que la Terre et les autres planètes terrestres, avec une densité moyenne de 1,326 g/cm3.
De plus, étant une géante gazeuse, Jupiter n’a pas de véritable surface. Si quelqu’un se tenait debout sur elle, il s’enfoncerait simplement jusqu’à ce qu’il arrive finalement à son noyau solide (théorisé). En conséquence, la gravité de surface de Jupiter (qui est définie comme la force de gravité au sommet de ses nuages), est de 24,79 m/s, ou 2,528 g.
Gravité sur Saturne :
Comme Jupiter, Saturne est une énorme géante gazeuse qui est significativement plus grande et plus massive que la Terre, mais beaucoup moins dense. En bref, son rayon moyen est de 58232±6 km (9,13 Terres), sa masse est de 5,6846×1026 kg (95,15 fois plus massive), et sa densité est de 0,687 g/cm3. Par conséquent, sa gravité de surface (encore une fois, mesurée depuis le sommet de ses nuages) est à peine supérieure à celle de la Terre, qui est de 10,44 m/s2 (ou 1,065 g).
Gravité sur Uranus :
Avec un rayon moyen de 25 360 km et une masse de 8,68 × 1025 kg, Uranus est environ 4 fois plus grande que la Terre et 14,536 fois plus massive. Cependant, en tant que géante gazeuse, sa densité (1,27 g/cm3) est nettement inférieure à celle de la Terre. D’où la raison pour laquelle sa gravité de surface (mesurée depuis le sommet de ses nuages) est légèrement plus faible que celle de la Terre – 8,69 m/s2, soit 0,886 g.
Gravité sur Neptune :
Avec un rayon moyen de 24 622 ± 19 km et une masse de 1,0243×1026 kg, Neptune est la quatrième plus grande planète du système solaire. Au total, elle fait 3,86 fois la taille de la Terre et est 17 fois plus massive. Mais, étant une géante gazeuse, elle a une faible densité de 1,638 g/cm3. Tout cela donne une gravité de surface de 11,15 m/s2 (ou 1,14 g), mesurée là encore au sommet des nuages de Neptune.
En somme, la gravité est très variée ici dans le système solaire, allant de 0,38 g sur Mercure et Mars à un puissant 2,528 g au sommet des nuages de Jupiter. Et sur la Lune, où des astronautes se sont aventurés, elle est d’un très doux 0,1654 g, ce qui a permis de faire des expériences amusantes en quasi-apesanteur !
Comprendre l’effet de l’apesanteur sur le corps humain a été essentiel pour les voyages spatiaux, surtout lorsqu’il s’agissait de missions de longue durée en orbite et à la Station spatiale internationale. Dans les décennies à venir, savoir comment le simuler sera utile lorsque nous commencerons à envoyer des astronautes dans des missions dans l’espace lointain.
Et bien sûr, savoir à quel point il est fort sur d’autres planètes sera essentiel pour les missions habitées (et peut-être même la colonisation) là-bas. Étant donné que l’humanité a évolué dans un environnement de 1 g, savoir comment nous nous comporterons sur des planètes qui n’ont qu’une fraction de la gravité pourrait faire la différence entre la vie et la mort.