Όλοι γνωρίζουμε ότι η βαρύτητα είναι διαφορετική στον Άρη έναντι της Σελήνης έναντι της Γης. Ηβαρύτητα στον Άρη είναι 3,711 m/s², που είναι μόλις το 38 τοις εκατό της βαρύτητας στη Γη. Η βαρύτητα της Γης είναι 9,807 m/s², σε σύγκριση με τη βαρύτητα της Σελήνης 1,62 m/s² ή μόλις το 17 τοις εκατό της βαρύτητας της Γης.

Εκτείνοντας εκατοντάδες χρόνια στην ανθρώπινη ιστορία, οι άνθρωποι ανέκαθεν κοίταζαν τα αστέρια με γοητεία για αυτό που βρίσκεται πέρα ​​από τη Γη μας. Μετά από χρόνια παρατήρησης του διαστήματος μέσω ενός τηλεσκοπίου, οι άνθρωποι μπόρεσαν πραγματικά να πάνε στο διάστημα και στη δεκαετία του 1960 επιτέλους περπατήσαμε στο φεγγάρι.

Τώρα, το 2017, η πιθανότητα να φτάσει πραγματικά στον Άρη είναι ένα απτό όνειρο και μέσα στις επόμενες δύο δεκαετίες, ο άνθρωπος θα φτάσει και πάλι σε ένα ορόσημο να βρίσκεται πραγματικά σε έναν άλλο πλανήτη. Ενώ όλοι έχουμε πολλές ερωτήσεις, το Science Trends θέτει αυτό το ερώτημα. τι ακριβώς είναι η βαρύτητα στο φεγγάρι έναντι της βαρύτητας στον Άρη, έναντι της βαρύτητας στη Γη ? Λοιπόν, ρίξτε μια ματιά σε αυτό το άρθρο για να μάθετε περισσότερα.

Ποιος είναι ο ορισμός της βαρύτητας;

Πριν συνεχίσουμε, είναι σημαντικό να ορίσουμε τι ακριβώς είναι η βαρύτητα και ορισμένους όρους που σχετίζονται με τη βαρύτητα.

Όροι:

Βαρύτητα

• Η βαρύτητα είναι η δύναμη (ή η έλξη) που ένας πλανήτης, ή αντικείμενο, έλκεται προς ένα άλλο αντικείμενο
  • Για παράδειγμα, ο ήλιος έχει μια βαρυτική έλξη για τους πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος
  • Η βαρύτητα είναι επίσης αυτό που μας κρατά σταθερούς στη Γη, ώστε να μην επιπλέουμε παντού, παρόλο που θα μπορούσε να είναι διασκεδαστικό
• Σκεφτείτε τη βαρύτητα έτσι. τα μεγάλα αντικείμενα έχουν μεγαλύτερη βαρύτητα από τα μικρότερα αντικείμενα

Νόμος της παγκόσμιας βαρύτητας

• Θεωρία από τον Ισαάκ Νεύτωνα που δηλώνει ότι κάθε αντικείμενο στο σύμπαν έλκει άλλα αντικείμενα (ανάλογα με τη μάζα)
  • Βασικά, κάθε πλανήτης, βράχος και οτιδήποτε άλλο στο σύμπαν θα προσελκύει άλλα αντικείμενα
• Η γη έχει μια βαρυτική έλξη προς το φεγγάρι μας, το οποίο περιστρέφεται γύρω μας
• Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τη θεωρία του Νεύτωνα για να βρείτε τη δύναμη της βαρύτητας (ο τύπος και οι πληροφορίες για αυτήν βρίσκονται εδώ)
  • Αυτός ο τύπος είναι:F=G M m / r^2

Μάζα

• Η μάζα είναι, στην περίπτωσή μας , η αμοιβαία βαρυτική έλξη μεταξύ αντικειμένων
  • Η Γη έχει μεγαλύτερη μάζα από το φεγγάρι, επομένως το φεγγάρι περιφέρεται γύρω μας
  • Ο ήλιος έχει μεγαλύτερη μάζα από τη Γη, επομένως η Γη περιφέρεται γύρω από τον ήλιο

Εντάξει, τι είναι τότε η βαρύτητα;

Τώρα που γνωρίζετε τους όρους που σχετίζονται με τη βαρύτητα, το ερώτημα παραμένει τι ακριβώς είναι η βαρύτητα. Λοιπόν, η απάντηση δεν είναι πολύ σαφής.

Οι επιστήμονες δεν είναι πολύ σίγουροι τι είναι στην πραγματικότητα η βαρύτητα. Θέλω να πω, μας επηρεάζει καθημερινά σε ό,τι κάνουμε, αλλά δεν είναι κάτι που μπορούμε να ορίσουμε εύκολα. Η παραπάνω φωτογραφία μπορεί να φαίνεται εξαιρετικά τυχαία, αλλά οι επιστήμονες πιστεύουν ότι το σύμπαν λειτουργεί πραγματικά όπως το φύλλο. Ο Αϊνστάιν πίστευε ότι το σύμπαν καμπυλώνεται με το βαρύτερο αντικείμενο στη μέση, όπως η βαριά μπάλα. Οι άλλοι πλανήτες έλκονται προς το αντικείμενο με τη μεγαλύτερη μάζα, που είναι ο ήλιος στο ηλιακό μας σύστημα. Εάν προστέθηκαν μικρότερες μπάλες στην παραπάνω εικόνα, τότε θα τραβήχτηκαν προς τη μεγαλύτερη λόγω της καμπύλης του φύλλου.

Τώρα, δεν μπορούμε να δούμε το σύμπαν να λυγίζει με γυμνό μάτι, αλλά γενικά πιστεύεται ότι κάμπτεται ανάλογα με τη μάζα. Αν και δεν μπορούμε να δούμε την καμπυλότητα του σύμπαντος, οι επιστήμονες μπορούν στην πραγματικότητα να δουν το φως που εκπέμπεται από τους τεράστιους γαλαξίες να λυγίζει. Στην παρακάτω εικόνα (η οποία καταγράφηκε από το τηλεσκόπιο Hubble) θα δείτε το φαινόμενο που ονομάζεται βαρυτικός φακός. Το φως στην πραγματικότητα καμπυλώνεται γύρω από ένα μεγάλο αντικείμενο (όπως ένας τεράστιος γαλαξίας). Και πάλι, οι επιστήμονες δεν έχουν ιδέα γιατί συμβαίνει, αλλά τουλάχιστον αρχίζουμε να μαθαίνουμε περισσότερα για αυτό λόγω της τεχνολογίας (η οποία αν αποδειχθεί , το είπε ο Αϊνστάιν το 1916, ή πριν από περισσότερα από 100 χρόνια).

Πώς υπολογίζουμε τη βαρύτητα στη Γη και σε άλλους πλανήτες;

Απλώς μια ανανέωση για τον παραπάνω τύπο, χρησιμοποιούμε αυτόν τον τύπο για να υπολογίσουμε τη βαρύτητα :

F=G M m / r^2

Αυτός ο τύπος είναι στην πραγματικότητα η θεωρία της Παγκόσμιας Βαρύτητας του Νεύτωνα. Όλοι έχουμε ακούσει ιστορίες για το μήλο που πέφτει στο κεφάλι του Νεύτωνα και βρήκε τη θεωρία της βαρύτητας, αυτό είναι το προϊόν αυτής της ιστορίας (η γενική συναίνεση είναι ότι είχε μια μηλιά και είδε ένα μήλο να πέφτει, απλά όχι στην πραγματικότητα στο κεφάλι του). Βρήκε αυτή τη θεωρία το 1666, αλλά μόλις το 1796 ένας άνδρας με το όνομα Henry Cavendish μπόρεσε να αποδείξει τη θεωρία του Newton. Εάν θέλετε περισσότερες πληροφορίες σχετικά με την ιστορία του τύπου και τον ίδιο τον Newton, μπορείτε να το ελέγξετε εδώ.

Τώρα που περάσαμε από τη βαρύτητα, ας δούμε επιτέλους τη διαφορά βαρύτητας στη Γη, έναντι του φεγγαριού, έναντι του Άρη.

Σημείωση :η επιφανειακή βαρύτητα (g) εξαρτάται πολύ από τη μάζα και την ακτίνα ενός πλανήτη.

Τι είναι η Βαρύτητα στη Γη;

Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι η βαρύτητα στη Γη στην πραγματικότητα ποικίλλει ανάλογα με το πού βρίσκεστε (το γεωγραφικό πλάτος και το υψόμετρο επηρεάζουν τη βαρύτητα σε μεγάλο βαθμό). Εξαιτίας αυτού, έχουμε έναν μέσο όρο για τη βαρύτητα στη Γη αντί για έναν απόλυτο αριθμό. Ο τύπος για τον υπολογισμό της βαρύτητας στη Γη φαίνεται παρακάτω:

Σε αυτήν την εξίσωση, παίρνουμε ότι η ακτίνα της Γης είναι 6,38×10^6 , και η μάζα της Γης είναι 5,98×10^24 . Από εκεί το συνδέουμε στον τύπο F=G M m / r^2.

Έτσι,η βαρύτητα της Γης βγαίνει στα 9,8 m/s^2. Εάν θέλετε να δείτε όλα τα βήματα που έγιναν για να το βρείτε, μπορείτε να δείτε αυτόν τον ιστότοπο (εδώ) που παρέχει μια πολύ καλή εξήγηση για το πώς πήραμε την απάντηση.

Το 1901 καθορίστηκε ότι η Γη έπρεπε να έχει μια τυπική βαρυτική έλξη, έτσι οι επιστήμονες προσδιόρισαν ότι η βαρύτητα της Γης είναι 9,80665 m/s^2. Όπως μπορείτε να δείτε αυτή είναι η απάντηση που υπολογίσαμε.

Τι είναι η βαρύτητα στη Σελήνη;

Ας προλογίσουμε αυτήν την ενότητα δηλώνοντας ότι το φεγγάρι είναι σημαντικά μικρότερο από τη Γη, επομένως η βαρύτητα δεν θα είναι σχεδόν κοντά στη βαρύτητα που έχει η Γη.

Η βαρύτητα στο φεγγάρι είναι 1.625 m/s^2 . Αυτό σημαίνει ότι εάν ζυγίζετε 100 λίβρες στη Γη, στο φεγγάρι θα ζυγίζετε 16 λίβρες, καθώς η βαρύτητα είναι περίπου 1/6 (ή 16% ) αυτού στη Γη.

Χρησιμοποιήστε αυτόν τον τύπο για να βρείτε τη βαρύτητα : F=G M m / r^2

Δείτε τι πρέπει να γνωρίζετε για να συνδέσετε τον τύπο:

Η ακτίνα είναι 1,74 x 10^6 (r =1740000 )

Η μάζα είναι 7,35 x 10^22

Τελικά βγαίνει σε 1.620 m/s^2 .

Όπως είπαμε νωρίτερα, η εύρεση της βαρύτητας είναι τόσο απλή όσο η σύνδεση των πληροφοριών στον τύπο.

Τι είναι η βαρύτητα στον Άρη;

Ακριβώς όπως το φεγγάρι, ο Άρης είναι μικρότερος από τη Γη, επομένως, η βαρύτητα δεν θα είναι τόσο μεγάλη όσο στη Γη. Η εύρεση της βαρύτητας στον Άρη είναι πραγματικά το ίδιο με την εύρεση της βαρύτητας στη Γη και τη Σελήνη, επειδή απλώς συνδέετε τις πληροφορίες στον τύπο.

Τι πρέπει να συνδέσουμε:

Μάζα =6,471 x 10^23

Ακτίνα =3389,5 km

Λαμβάνουμε ότι η βαρύτητα του Άρη είναι 3.711 m/s^2 .

Αυτό σημαίνει ότι αν ζυγίζατε 100 λίβρες στη Γη, θα ζυγίζατε μόνο περίπου 38 λίβρες στον Άρη.

Ποιες είναι οι επιπτώσεις της βαρύτητας στον Άρη και τη Σελήνη;

Όπως μερικοί από εσάς ίσως γνωρίζετε, οι άνθρωποι ετοιμάζονται να πάρουν πραγματικά επανδρωμένες αποστολές στον Άρη για να τον μελετήσουν (και ενδεχομένως ακόμη και να τον αποικίσουν). Επομένως, είναι εξαιρετικά σημαντικό να γνωρίζουμε τη βαρύτητα στον Κόκκινο Πλανήτη και εάν οι άνθρωποι μπορούν να μείνουν με ασφάλεια εκεί.

Η βαρύτητα είναι κάτι που πρέπει να έχουν οι άνθρωποι για να λειτουργήσουν και να επιβιώσουν. Οι γιατροί έχουν σταθμίσει (δείτε το λογοπαίγνιο; ) και έχουν καθορίσει ότι η βαρύτητα στον Άρη θα προκαλούσε κάποιους κινδύνους για την υγεία, όπως η ανάπτυξη οστικής αδυναμίας και οι μύες θα αρχίσουν να επιδεινώνονται. Ωστόσο, δεν έχουμε ιδέα να γνωρίζουμε πώς θα αντιδρούσαν τα ζώα και τα θηλαστικά όταν βρίσκονταν στον Άρη. Όπως ακριβώς η NASA εκτόξευσε πιθήκους και σκύλους στο διάστημα πριν ανέβουν οι άνθρωποι, μπορεί κάλλιστα να κάνουν κάτι παρόμοιο στον Άρη. Μερικοί επιστήμονες πιστεύουν ότι οι άνθρωποι θα εξελιχθούν πραγματικά για να είναι σε θέση να χειριστούν τις πιέσεις της βαρύτητας του Άρη, αλλά δεν έχουμε ιδέα ποια θα είναι τελικά η επίδραση.

Το φεγγάρι, από την άλλη πλευρά, δεν θα ήταν ένα μέρος που θα μπορούσαν να αποικίσουν οι άνθρωποι (ακόμα, τουλάχιστον). Η βαρύτητα του φεγγαριού δεν είναι καν αρκετή για να παραμείνουν οι άνθρωποι για μεγάλο χρονικό διάστημα, επομένως τα σώματά μας θα τα πήγαιναν πολύ χειρότερα στο φεγγάρι από ότι στον Άρη. Υπάρχουν συζητήσεις στην επιστημονική κοινότητα σχετικά με το ενδεχόμενο να γίνει το φεγγάρι ένα είδος εκτόξευσης για διαστημόπλοια, καθώς θα απαιτούσε πολύ λίγα καύσιμα για να απογειωθεί πραγματικά από το φεγγάρι. Μην περιμένετε ότι θα συμβεί σύντομα, αλλά υπάρχει μια μικρή φασαρία σχετικά με αυτό.

Συνολικά, η βαρύτητα είναι κάτι που βιώνουμε κάθε δευτερόλεπτο κάθε μέρας, αλλά δεν το σκεφτόμαστε καθόλου. Το κάνει έτσι να μην σκοντάφτουμε και να πέφτουμε στο διάστημα, μας δίνει το βάρος μας (ακόμα κι αν το θέλαμε να μην το έκανε), και είναι επίσης το πώς τα αεροπλάνα μπορούν να πετάξουν. Με συναρπάζει να μάθω πώς η βαρύτητα στον Άρη θα επηρεάσει τους ανθρώπους και να μπορώ να μάθω εάν ένας άνδρας (και γυναίκες) μπορούν πραγματικά να δημιουργήσουν αποικίες και να διατηρήσουν τη ζωή στον Άρη. Θα είναι επίσης ενδιαφέρον να δούμε εάν το φεγγάρι μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εκτόξευση διαστημόπλοιων στο διάστημα ώστε οι άνθρωποι να εξερευνήσουν περισσότερο το σύμπαν.