La gravità è una forza fondamentale della fisica, che noi terrestri tendiamo a dare per scontata. Non puoi davvero biasimarci. Essendoci evoluti nel corso di miliardi di anni nell'ambiente terrestre, siamo abituati a vivere con l'attrazione di 1 g (o 9,8 m/s²) costante. Tuttavia, per chi è andato nello spazio o ha messo piede sulla Luna, la gravità è una cosa molto tenue e preziosa.
Fondamentalmente, la gravità dipende dalla massa, dove tutte le cose - da stelle, pianeti e galassie alla luce e alle particelle subatomiche - sono attratte l'una dall'altra. A seconda delle dimensioni, della massa e della densità dell'oggetto, la forza gravitazionale che esercita varia. E quando si tratta dei nostri pianeti Sistema solare , che variano in dimensioni e massa, la forza di gravità sulle loro superfici varia notevolmente.
Per esempio, terra La gravità, come già notato, è equivalente a 9,80665 m/s² (o 32,174 ft/s²). Ciò significa che un oggetto, se tenuto sollevato da terra 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 Isaac Newton legge di gravitazione universale , l'attrazione gravitazionale tra due corpi può essere espressa matematicamente comeF = G (m¹m²/r²)- doveFè la forza,m1em2sono le masse degli oggetti che interagiscono,Rè la distanza tra i centri delle masse eGè il costante gravitazionale (6.674 × 10-undiciNm2/kg2).
In base alle loro dimensioni e masse, la gravità su un altro pianeta è spesso espressa in termini diGunità nonché in termini di velocità di accelerazione in caduta libera. Quindi, come si accumulano esattamente i pianeti del nostro Sistema Solare in termini di gravità rispetto alla Terra? Come questo:
Gravità su Mercurio:
Con un raggio medio di circa 2.440 km e una massa di 3,30 × 1023kg, Mercurio è circa 0,383 volte la dimensione della Terra e solo 0,055 come massiccia. Questo rende Mercurio il pianeta più piccolo e meno massiccio del Sistema Solare. Tuttavia, grazie alla sua elevata densità, un robusto 5,427 g/cm3, che è solo leggermente inferiore ai 5,514 g/cm . della Terra3– Mercurio ha una gravità superficiale di 3,7 m/s², che è l'equivalente di 0,38G.
Anomalie di gravità su Mercurio: le concentrazioni di massa (rosso) suggeriscono la struttura e l'evoluzione del sottosuolo. Credito: NASA/Goddard Space Flight Center/Johns Hopkins University/Carnegie Institution di Washington
Gravità su Venere:
Venere è simile alla Terra in molti modi, motivo per cui viene spesso definita 'gemello della Terra'. Con un raggio medio di 4.6023×108km2, una massa di 4,8675×1024kg e una densità di 5,243 g/cm3, Venere ha dimensioni equivalenti a 0,9499 Terre, 0,815 volte più massiccia e circa 0,95 volte più densa. Quindi, non sorprende il motivo per cui la gravità su Venere è molto vicina a quella della Terra - 8,87 m/s2, o 0.904G.
Gravità sulla Luna:
Questo è un corpo astronomico in cui gli esseri umani sono stati in grado di testare di persona gli effetti della gravità ridotta. Calcoli basati sul raggio medio (1737 km), massa (7,3477 x 10²² kg) e densità (3,3464 g/cm³) e le missioni condotte dal Astronauti dell'Apollo , la gravità superficiale su la luna è stato misurato essere 1,62 m/s2, o 0,1654 g.
Gravità su Marte:
marzo è anche simile alla Terra sotto 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 (6,4171×1023kg) è solo 0,107 Terre. La sua densità, nel frattempo, è di circa 0,71 della Terra, arrivando a 3,93 g/cm³ relativamente modesti. Per questo motivo, Marte ha 0,38 volte la gravità della Terra, che corrisponde a 3,711 m/s².
Mars Gravity Model 2011, che mostra le variazioni delle accelerazioni gravitazionali sulla superficie di Marte. Credito: geodesy.curtin.edu.au
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 le dimensioni della Terra, mentre la sua massa (1,8986×1027kg) è l'equivalente di 317,8 terre. Ma essendo un gigante gassoso, Giove è naturalmente meno denso della Terra e di altri pianeti terrestri, con una densità media di 1.326 g/cm3.
Inoltre, essendo un gigante gassoso, Giove non ha una vera superficie. Se uno dovesse stare su di esso, semplicemente affonderebbe fino a quando alla fine non arrivasse al suo nucleo solido (teorizzato). Di conseguenza, la gravità superficiale di Giove (che è definita come la forza di gravità alla sommità 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 5,6846×1026kg (95,15 volte più massiccio) e ha una densità di 0,687 g/cm3. Di conseguenza, la sua gravità superficiale (di nuovo, misurata dalla parte superiore delle sue nuvole) è appena leggermente superiore a quella terrestre, che è 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 × 1025kg, Urano è circa 4 volte la dimensione della Terra e 14.536 volte più massiccia. Tuttavia, come gigante gassoso, la sua densità (1,27 g/cm3) è significativamente inferiore a quello terrestre. Quindi, perché la sua gravità superficiale (misurata dalla sommità 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 1,0243×1026kg, Nettuno è il quarto pianeta più grande del Sistema Solare. Tutto sommato, è 3,86 volte la dimensione della Terra e 17 volte più massiccia. Ma, essendo un gigante gassoso, ha una bassa densità di 1.638 g/cm3. Tutto questo si risolve con una gravità superficiale di 11,15 m/s2(o 1,14 g), che viene nuovamente misurato alla sommità delle nuvole di Nettuno.
Tutto sommato, la gravità copre la gamma qui nel Sistema Solare, che va da 0,38 g su Mercurio e Marte a un potente 2,528 g in cima alle nuvole di Giove. E sulla Luna, dove si sono avventurati gli astronauti, è un mite 0,1654 g, che ha permesso alcuni divertenti esperimenti in quasi assenza di peso!
Comprendere l'effetto della gravità zero sul corpo umano è stato essenziale per i viaggi spaziali, specialmente per quanto riguarda le missioni di lunga durata in orbita e verso la Stazione Spaziale Internazionale. Nei prossimi decenni, sapere come simularlo sarà 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 per l'insediamento) lì. Dato che l'umanità si è evoluta in un ambiente di 1 g, sapere come se la caverà su pianeti che hanno solo una frazione della gravità potrebbe significare la differenza tra la vita e la morte.
Abbiamo scritto molti articoli interessanti sulla gravità qui su Universe Today. ecco Quanto è veloce la gravità? , Da dove viene la gravità? e Come sappiamo che la gravità non è (solo) una forza .
Ed ecco Potremmo creare la gravità artificiale? e 'Azione spettrale' definisce la gravità?
Per ulteriori informazioni, controlla la pagina della NASA intitolata 'L'attrazione costante della gravità' e Legge di gravità di Newton .
Astronomy Cast ha anche un episodio, intitolato Episodio 102: Gravità .