Cât de puternică este gravitația pe alte planete?
de Matt Williams , Universe Today
Gravitația este o forță fundamentală a fizicii, una pe care noi, pământenii, avem tendința de a o considera de la sine înțeleasă. Nu ne puteți învinovăți cu adevărat. După ce am evoluat pe parcursul a miliarde de ani în mediul terestru, suntem obișnuiți să trăim cu atracția constantă a unui 1 g (sau 9,8 m/s2). Cu toate acestea, pentru cei care au mers în spațiu sau au pus piciorul pe Lună, gravitația este un lucru foarte subțire și prețios.
În principiu, gravitația este dependentă de masă, unde toate lucrurile – de la stele, planete și galaxii până la lumină și particule subatomice – sunt atrase unele de altele. În funcție de mărimea, masa și densitatea obiectului, forța gravitațională pe care acesta o exercită variază. Iar când vine vorba de planetele din sistemul nostru solar, care variază ca mărime și masă, forța de gravitație pe suprafețele lor variază considerabil.
De exemplu, gravitația Pământului, așa cum am menționat deja, este echivalentă cu 9,80665 m/s2 (sau 32,174 ft/s2). Acest lucru înseamnă că un obiect, dacă este ținut deasupra solului și lăsat să plece, va accelera spre suprafață cu o viteză de aproximativ 9,8 metri pentru fiecare secundă de cădere liberă. Acesta este standardul pentru măsurarea gravitației pe alte planete, care este, de asemenea, exprimată ca un singur g.
În conformitate cu legea gravitației universale a lui Isaac Newton, atracția gravitațională dintre două corpuri poate fi exprimată matematic ca F = G (m1m2/r2) – unde F este forța, m1 și m2 sunt masele obiectelor care interacționează, r este distanța dintre centrele maselor și G este constanta gravitațională (6.674×10-11 N m2/kg2 ).
În funcție de dimensiunile și masele lor, gravitația pe o altă planetă este adesea exprimată în unități g, precum și în termeni de rată a accelerației de cădere liberă. Așadar, cum anume se situează planetele din sistemul nostru solar în ceea ce privește gravitația lor în comparație cu Pământul? Cam așa:
Gravitația pe Mercur:
Cu o rază medie de aproximativ 2.440 km și o masă de 3,30 × 1023 kg, Mercur este de aproximativ 0,383 ori mai mare decât Pământul și doar 0,055 la fel de masiv. Acest lucru face ca Mercur să fie cea mai mică și mai puțin masivă planetă din sistemul solar. Cu toate acestea, datorită densității sale ridicate – o densitate robustă de 5,427 g/cm3, care este doar puțin mai mică decât cea a Pământului, de 5,514 g/cm3 – Mercur are o gravitație la suprafață de 3,7 m/s2, ceea ce echivalează cu 0,38 g.
Gravitația pe Venus:
Venus este similar cu Pământul în multe privințe, motiv pentru care este adesea numit „geamănul Pământului”. Cu o rază medie de 4,6023×108 km2, o masă de 4,8675×1024 kg și o densitate de 5,243 g/cm3, Venus este echivalentă ca mărime cu 0,9499 Pământ, de 0,815 ori mai masivă și de aproximativ 0,95 ori mai densă. Prin urmare, nu este surprinzător de ce gravitația de pe Venus este foarte apropiată de cea a Pământului – 8,87 m/s2, sau 0,904 g.
Gravitația pe Lună:
Este un corp astronomic unde ființele umane au putut testa pe viu efectele gravitației diminuate. Calculele efectuate pe baza razei sale medii (1737 km), a masei (7,3477 x 1022 kg) și a densității (3,3464 g/cm3), precum și a misiunilor desfășurate de astronauții de pe Apollo, gravitația de la suprafața Lunii a fost măsurată ca fiind de 1,62 m/s2 , sau 0,1654 g.
Gravitația pe Marte:
Marte este, de asemenea, asemănătoare cu Pământul în multe privințe cheie. Cu toate acestea, atunci când vine vorba de dimensiune, masă și densitate, Marte este comparativ mic. De fapt, raza sa medie de 3,389 km este echivalentul a aproximativ 0,53 Pământuri, în timp ce masa sa (6,4171×1023 kg) este de doar 0,107 Pământuri. Densitatea sa, între timp, este de aproximativ 0,71 din cea a Pământului, ajungând la o valoare relativ modestă de 3,93 g/cm3. Din această cauză, Marte are o gravitație de 0,38 ori mai mare decât cea a Pământului, ceea ce înseamnă 3,711 m/s2.
Gravitația pe Jupiter:
Jupiter este cea mai mare și cea mai masivă planetă din sistemul solar. Raza sa medie, de 69.911 ± 6 km, o face de 10,97 ori mai mare decât Pământul, în timp ce masa sa (1,8986×1027 kg) este echivalentă cu cea a 317,8 Pământuri. Dar, fiind un gigant gazos, Jupiter este în mod natural mai puțin dens decât Pământul și alte planete terestre, cu o densitate medie de 1,326 g/cm3.
În plus, fiind un gigant gazos, Jupiter nu are o suprafață adevărată. Dacă cineva ar sta pe el, s-ar scufunda pur și simplu până când ar ajunge în cele din urmă la nucleul său solid (teoretic). Ca urmare, gravitația de suprafață a lui Jupiter (care este definită ca fiind forța de gravitație la vârful norilor săi), este de 24,79 m/s, sau 2,528 g.
Gravitația pe Saturn:
Ca și Jupiter, Saturn este un uriaș gigant gazos care este semnificativ mai mare și mai masiv decât Pământul, dar mult mai puțin dens. Pe scurt, raza sa medie este de 58232±6 km (9,13 Pământuri), masa sa este de 5,6846×1026 kg (de 95,15 ori mai masiv) și are o densitate de 0,687 g/cm3. Ca urmare, gravitația sa la suprafață (din nou, măsurată din vârful norilor) este doar puțin mai mare decât cea a Pământului, care este de 10,44 m/s2 (sau 1,065 g).
Gravitația pe Uranus:
Cu o rază medie de 25.360 km și o masă de 8,68 × 1025 kg, Uranus este de aproximativ 4 ori mai mare decât cea a Pământului și de 14,536 ori mai masiv. Cu toate acestea, fiind un gigant gazos, densitatea sa (1,27 g/cm3) este semnificativ mai mică decât cea a Pământului. De aceea, motivul pentru care gravitația sa de suprafață (măsurată de la vârful norilor) este ușor mai slabă decât cea a Pământului – 8,69 m/s2, sau 0,886 g.
Gravitația pe Neptun:
Cu o rază medie de 24.622 ± 19 km și o masă de 1,0243×1026 kg, Neptun este a patra planetă ca mărime din sistemul solar. În total, este de 3,86 ori mai mare decât Pământul și de 17 ori mai masivă. Dar, fiind un gigant gazos, are o densitate scăzută, de 1,638 g/cm3. Toate acestea conduc la o gravitație de suprafață de 11,15 m/s2 (sau 1,14 g), care, din nou, este măsurată la vârful norilor lui Neptun.
În total, gravitația acoperă toată gama aici, în sistemul solar, variind de la 0,38 g pe Mercur și Marte până la un puternic 2,528 g în vârful norilor lui Jupiter. Iar pe Lună, unde s-au aventurat astronauții, este foarte blândă, de 0,1654 g, ceea ce a permis din unele experimente amuzante în condiții de aproape imponderabilitate!
Înțelegerea efectului gravitației zero asupra corpului uman a fost esențială pentru călătoriile în spațiu, în special în ceea ce privește misiunile de lungă durată pe orbită și pe Stația Spațială Internațională. În următoarele decenii, să știm cum să o simulăm va fi util atunci când vom începe să trimitem astronauți în misiuni spațiale de mare adâncime.
Și, bineînțeles, să știm cât de puternic este pe alte planete va fi esențial pentru misiunile cu echipaj uman (și poate chiar pentru colonizarea) acolo. Având în vedere că omenirea a evoluat într-un mediu de 1 g, a ști cum ne vom descurca pe planete care au doar o fracțiune din gravitație ar putea însemna diferența dintre viață și moarte.