他の惑星の重力はどのくらい強いのか?
by Matt Williams , Universe Today
重力は物理学の基礎となる力で、我々地球人には当たり前のものと思いがちなものである。 私たちを責めることはできません。 地球の環境の中で何十億年も進化してきた私たちは、1g(9.8m/s2)の安定した引力の中で生活することに慣れているのです。 しかし、宇宙へ行った人や月に降り立った人にとって、重力は非常に希薄で貴重なものです。
基本的に重力は質量に依存しており、星、惑星、銀河から光、素粒子まで、あらゆるものが互いに引き合うようになっています。 物体の大きさ、質量、密度によって、それが発揮する重力は異なります。 例えば、地球の重力は、すでに述べたように9.80665m/s2(または32.174ft/s2)に相当します。 これは、物体を地上に保持したまま放すと、1秒間に約9.8mの速度で地表に向かって加速することを意味する。 これは他の惑星の重力を測定する基準であり、これも単一のgで表される。
アイザック・ニュートンの万有引力の法則に従って、二つの物体間の重力はF = G (m1m2/r2) と数学的に表すことができる。ここでFは力、m1 と m2 は相互作用する物体の質量、r は質量中心間の距離、G は重力定数(6.674×10-11 N m2/kg2 )である。
他の惑星の重力は、その大きさや質量から、自由落下の加速度の割合と同様にg単位で表現されることがよくあります。 では、太陽系の惑星は、地球と比べて具体的にどのような重力があるのでしょうか。 このように、
水星の重力:
平均半径は約2,440km、質量は3.30×1023kgで、水星は地球の約0.383倍の大きさで、質量はわずか0.055gです。 これは、水星が太陽系で最も小さく、最も質量の小さい惑星であることを示している。 しかし、水星は密度が高く、地球の5.514g/cm3よりわずかに低い5.427g/cm3なので、表面重力は3.7m/s2で、これは0.38gに相当する。
金星の重力:
金星は多くの点で地球に似ているので、よく「地球の双子」と言われる。 平均半径4.6023×108km2、質量4.8675×1024kg、密度5.243g/cm3で、大きさは地球0.9499個分、質量0.815倍、密度約0.95倍で、金星は地球と同じである。
月の重力:
人類が実際に重力の減少の影響を試すことができた天体の1つである。 平均半径(1737km)、質量(7.3477×1022kg)、密度(3.3464g/cm3)、およびアポロ宇宙飛行士によるミッションに基づいて計算すると、月の表面重力は1.62 m/s2 、または0.1654 gと測定されました。 しかし、大きさ、質量、密度に関しては、火星は比較的に小さい。 平均半径3.389kmは地球約0.53個分に相当し、質量(6.4171×1023kg)は地球約0.107個分に過ぎないのです。 一方、密度は地球の約0.71倍で、3.93g/cm3と比較的小さな値である。 このため、火星は地球の0.38倍の重力を持っており、3.711m/s2となる。
木星の重力:
木星は太陽系で最大かつ最も重い惑星である。 平均半径は69,911±6kmで地球の10.97倍、質量(1.8986×1027kg)は地球317.8個分に相当する。 しかし、ガス惑星である木星は、平均密度が1.326g/cm3と、地球や他の地球型惑星よりも当然ながら密度が低いのです。 しかも、ガス惑星である木星には地表がなく、その上に立つと沈み込んでしまい、やがて固い核に到達してしまう。
土星の重力:
木星と同様、土星も巨大なガス惑星で、地球よりかなり大きく、質量も大きいが、密度ははるかに小さい。 つまり、平均半径は58232±6km(地球9.13個分)、質量は5.6846×1026kg(同95.15倍)、密度は0.687g/cm3である。
天王星の重力:
平均半径25,360km、質量8.68×1025kgと、地球の約4倍、質量14.536倍の天王星は、雲の上から測定すると地球の重力よりわずかばかり重いだけです。 しかし、ガス惑星であるため、その密度(1.27g/cm3)は地球よりかなり低い。
海王星の重力:
平均半径24622±19km、質量1.0243×1026kgで、太陽系で4番目に大きい惑星である。 大きさは地球の3.86倍、質量は17倍である。 しかし、ガス惑星であるため、密度は1.638g/cm3と低い。
太陽系の重力は、水星や火星の0.38gから木星の雲の上の2.528gまで、実にさまざまな範囲に及んでいます。 そして、宇宙飛行士が冒険した月では、0.1654gと非常に穏やかで、無重力に近い状態で楽しい実験ができました!
人体に対する無重力の影響を理解することは、特に軌道上や国際宇宙ステーションでの長時間のミッションに関わる宇宙旅行には不可欠でした。 今後数十年の間に、宇宙飛行士を深宇宙ミッションに送るようになれば、無重力状態をシミュレートする方法を知っておくと便利でしょう。 人類が1Gの環境で進化してきたことを考えると、その何分の一かの重力しかない惑星でどうなるかを知ることは、生と死の違いを意味することになるかもしれません。