Quanto è forte la gravità su altri pianeti?
di Matt Williams , Universe Today
La gravità è una forza fondamentale della fisica, che noi terrestri tendiamo a dare per scontata. Non si può davvero biasimarci. Essendoci evoluti nel corso di miliardi di anni nell’ambiente terrestre, siamo abituati a vivere con l’attrazione di 1 g costante (o 9,8 m/s2). Tuttavia, per coloro che sono andati nello spazio o hanno messo piede sulla Luna, la gravità è una cosa molto tenue e preziosa.
Fondamentalmente, la gravità dipende dalla massa, dove tutte le cose – dalle stelle, pianeti e galassie alla luce e alle particelle sub-atomiche – sono attratte le une dalle altre. A seconda delle dimensioni, della massa e della densità dell’oggetto, la forza gravitazionale che esercita varia. E quando si tratta dei pianeti del nostro sistema solare, che variano in dimensioni e massa, la forza di gravità sulle loro superfici varia notevolmente.
Per esempio, la gravità della Terra, come già notato, è equivalente a 9,80665 m/s2 (o 32,174 ft/s2). Ciò significa che un oggetto, se tenuto sopra il suolo e lasciato andare, accelererà verso la superficie ad una velocità di circa 9,8 metri per ogni secondo di caduta libera. Questo è lo standard per misurare la gravità su altri pianeti, che è anche espresso come un singolo g.
In accordo con la legge di gravitazione universale di Isaac Newton, l’attrazione gravitazionale tra due corpi può essere espressa matematicamente come F = G (m1m2/r2) – dove F è la forza, m1 e m2 sono le masse degli oggetti che interagiscono, r è la distanza tra i centri delle masse e G è la costante gravitazionale (6.674×10-11 N m2/kg2 ).
In base alle loro dimensioni e masse, la gravità su un altro pianeta è spesso espressa in termini di unità g così come in termini di tasso di accelerazione di caduta libera. Quindi, come sono esattamente i pianeti del nostro sistema solare in termini di gravità rispetto alla Terra? Così:
Gravità su Mercurio:
Con un raggio medio di circa 2.440 km e una massa di 3,30 × 1023 kg, Mercurio è circa 0,383 volte più grande della Terra e solo 0,055 più massiccio. Questo fa di Mercurio il pianeta più piccolo e meno massiccio del sistema solare. Tuttavia, grazie alla sua alta densità – un robusto 5,427 g/cm3, che è solo leggermente inferiore al 5,514 g/cm3 della Terra – Mercurio ha una gravità superficiale di 3,7 m/s2, che è l’equivalente di 0,38 g.
Gravità su Venere:
Venere è simile alla Terra in molti modi, motivo per cui è spesso definito “gemello della Terra”. Con un raggio medio di 4,6023×108 km2, una massa di 4,8675×1024 kg e una densità di 5,243 g/cm3, Venere è equivalente in dimensioni a 0,9499 Terra, 0,815 volte più massiccio e circa 0,95 volte più denso. Quindi, non sorprende che la gravità su Venere sia molto vicina a quella della Terra – 8,87 m/s2, o 0,904 g.
Gravità sulla Luna:
Questo è un corpo astronomico dove gli esseri umani sono stati in grado di testare gli effetti della gravità diminuita in persona. Calcoli basati sul suo raggio medio (1737 km), la massa (7,3477 x 1022 kg) e la densità (3,3464 g/cm3), e le missioni condotte dagli astronauti dell’Apollo, la gravità superficiale sulla Luna è stata misurata a 1,62 m/s2 , o 0,1654 g.
Gravità su Marte:
Marte è anche simile alla Terra in molti aspetti chiave. Tuttavia, quando si tratta di dimensioni, massa e densità, Marte è relativamente piccolo. Infatti, il suo raggio medio di 3,389 km è l’equivalente di circa 0,53 Terre, mentre la sua massa (6,4171×1023 kg) è appena 0,107 Terre. La sua densità, nel frattempo, è circa 0,71 della Terra, arrivando ad un relativamente modesto 3,93 g/cm3. Per questo motivo, Marte ha 0,38 volte la gravità della Terra, che equivale a 3,711 m/s2.
Gravità su Giove:
Giove è il pianeta più grande e massiccio del sistema solare. Il suo raggio medio, a 69.911 ± 6 km, lo rende 10,97 volte più grande della Terra, mentre la sua massa (1,8986×1027 kg) è l’equivalente di 317,8 Terre. Ma essendo un gigante gassoso, Giove è naturalmente meno denso della Terra e degli altri pianeti terrestri, con una densità media di 1,326 g/cm3.
Inoltre, essendo un gigante gassoso, Giove non ha una vera superficie. Se si dovesse stare in piedi su di esso, si affonderebbe semplicemente fino ad arrivare al suo (teorizzato) nucleo solido. Di conseguenza, la gravità superficiale di Giove (che è definita come la forza di gravità alle sue cime delle nuvole), è 24,79 m/s, o 2,528 g.
Gravità su Saturno:
Come Giove, Saturno è un enorme gigante gassoso che è significativamente più grande e più massiccio della Terra, ma molto meno denso. In breve, il suo raggio medio è 58232±6 km (9,13 Terre), la sua massa è 5,6846×1026 kg (95,15 volte più massiccia), e ha una densità di 0,687 g/cm3. Di conseguenza, la sua gravità superficiale (di nuovo, misurata dalla sommità delle sue nuvole) è appena superiore a quella della Terra, che è di 10,44 m/s2 (o 1,065 g).
Gravità su Urano:
Con un raggio medio di 25.360 km e una massa di 8,68 × 1025 kg, Urano è circa 4 volte la dimensione della Terra e 14,536 volte più massiccio. Tuttavia, essendo un gigante gassoso, la sua densità (1,27 g/cm3) è significativamente inferiore a quella della Terra. Ecco perché la sua gravità superficiale (misurata dalle cime delle nuvole) è leggermente più debole di quella terrestre – 8,69 m/s2, o 0,886 g.
Gravità su Nettuno:
Con un raggio medio di 24.622 ± 19 km e una massa di 1,0243×1026 kg, Nettuno è il quarto pianeta più grande del sistema solare. In totale, è 3,86 volte più grande della Terra e 17 volte più massiccio. Ma, essendo un gigante gassoso, ha una bassa densità di 1,638 g/cm3. Tutto questo si traduce in una gravità superficiale di 11,15 m/s2 (o 1,14 g), che ancora una volta viene misurata sulle cime delle nuvole di Nettuno.
Tutto sommato, la gravità varia qui nel sistema solare, da 0,38 g su Mercurio e Marte a un potente 2,528 g in cima alle nuvole di Giove. E sulla Luna, dove gli astronauti si sono avventurati, è un mite 0,1654 g, che ha permesso alcuni divertenti esperimenti in quasi assenza di gravità!
Comprendere l’effetto della gravità zero sul corpo umano è stato essenziale per i viaggi spaziali, soprattutto per le missioni di lunga durata in orbita e sulla Stazione Spaziale Internazionale. Nei prossimi decenni, sapere come simularla tornerà utile quando inizieremo a inviare astronauti in missioni nello spazio profondo.
E naturalmente, sapere quanto è forte su altri pianeti sarà essenziale per le missioni con equipaggio (e forse anche l’insediamento) lì. Dato che l’umanità si è evoluta in un ambiente 1 g, sapere come faremo su pianeti che hanno solo una frazione della gravità potrebbe significare la differenza tra la vita e la morte.