แรงโน้มถ่วงเป็นพลังพื้นฐานของฟิสิกส์ซึ่งมนุษย์โลกมักจะรับ คุณไม่สามารถตำหนิเราได้ เมื่อมีการพัฒนามาเป็นเวลาหลายพันล้านปีในสภาพแวดล้อมของโลกเราคุ้นเคยกับการดึงความมั่นคง 1 กรัม (หรือ 9.8 m / s²) อย่างไรก็ตามสำหรับผู้ที่ไปในอวกาศหรือเดินเท้าบนดวงจันทร์แรงโน้มถ่วงเป็นสิ่งที่ผอมบางและมีค่า
โดยทั่วไปแล้วแรงโน้มถ่วงขึ้นอยู่กับมวลซึ่งทุกสิ่งตั้งแต่ดาวฤกษ์ดาวเคราะห์และกาแลคซีไปจนถึงอนุภาคแสงและอะตอมย่อยจะดึงดูดกัน ขึ้นอยู่กับขนาดมวลและความหนาแน่นของวัตถุแรงโน้มถ่วงที่แรงกระทำนั้นแตกต่างกันไป และเมื่อพูดถึงดาวเคราะห์ในระบบสุริยะของเราซึ่งมีขนาดและมวลแตกต่างกันไปความแข็งแกร่งของแรงโน้มถ่วงบนพื้นผิวของมันนั้นแตกต่างกันมาก
ตัวอย่างเช่นแรงโน้มถ่วงของโลกตามที่ระบุไว้แล้วมีค่าเท่ากับ 9.80665 m / s² (หรือ 32.174 ft / s²) ซึ่งหมายความว่าวัตถุหากถือไว้เหนือพื้นดินและปล่อยให้ไปจะเร่งความเร็วไปที่พื้นผิวด้วยความเร็วประมาณ 9.8 เมตรสำหรับทุกวินาทีของการตกอิสระ นี่เป็นมาตรฐานสำหรับการวัดแรงโน้มถ่วงบนดาวเคราะห์ดวงอื่นซึ่งแสดงเป็นกรัมเดียว
ตามกฎของแรงโน้มถ่วงสากลของไอแซกนิวตันการดึงดูดความโน้มถ่วงระหว่างวัตถุทั้งสองนั้นสามารถแสดงออกทางคณิตศาสตร์ได้ว่า F = G (m¹m² / r²) - ที่ไหนF คือแรง ม.1 และ ม.2 ฝูงของวัตถุมีปฏิสัมพันธ์ R คือระยะห่างระหว่างศูนย์กลางของมวลชนและ G คือค่าความโน้มถ่วงคงตัว (6.674 × 10)-11 ม2/กิโลกรัม2 ).
ขึ้นอยู่กับขนาดและมวลของพวกเขาแรงโน้มถ่วงบนดาวเคราะห์ดวงอื่นมักจะแสดงออกในแง่ของ ก. หน่วยเช่นเดียวกับในแง่ของอัตราการเร่งฤดูใบไม้ร่วงฟรี ดังนั้นดาวเคราะห์ในระบบสุริยะของเราจะเรียงตัวกันอย่างไรในแง่ของแรงโน้มถ่วงเทียบกับโลก แบบนี้:
แรงโน้มถ่วงบนปรอท:
ด้วยรัศมีเฉลี่ยประมาณ 2,440 กม. และมวล 3.30 × 1023 กิโลกรัมปรอทมีขนาดประมาณ 0.383 เท่าของโลกและมีมวลเพียง 0.055 เท่า นี่เองที่ทำให้ดาวพุธเป็นดาวเคราะห์ที่เล็กและใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะ อย่างไรก็ตามด้วยความหนาแน่นสูง - แข็งแกร่ง 5.427 g / cm3ซึ่งต่ำกว่า 5.514 g / cm เล็กน้อยของโลก3 - ปรอทมีแรงโน้มถ่วงพื้นผิว 3.7 m / s²ซึ่งเทียบเท่ากับ 0.38 ก.
แรงโน้มถ่วงบนดาวศุกร์:
ดาวศุกร์มีความคล้ายคลึงกับโลกในหลาย ๆ ด้านซึ่งเป็นสาเหตุที่มักถูกเรียกว่า "แฝดของโลก" ด้วยรัศมีเฉลี่ย 4.6023 × 108 กม.2มวล 4.8675 × 1024 กิโลกรัมและความหนาแน่น 5.243 กรัม / ซม3Venus มีขนาดเท่ากับ 0.9499 Earths ขนาดใหญ่ 0.815 เท่าและ 0.95 เท่าหนาแน่น ดังนั้นจึงไม่น่าแปลกใจว่าทำไมแรงดึงดูดของดาวศุกร์จึงใกล้เคียงกับของโลก - 8.87 m / s2หรือ 0.904 ก.
แรงโน้มถ่วงบนดวงจันทร์:
นี่คือร่างกายทางดาราศาสตร์หนึ่งที่มนุษย์สามารถทดสอบผลกระทบของแรงโน้มถ่วงที่ลดลงในคน การคำนวณตามรัศมีเฉลี่ย (1737 กม.), มวล (7.3477 x 10²²กิโลกรัม) และความหนาแน่น (3.3464 กรัม / cm /) และภารกิจที่ดำเนินการโดยนักบินอวกาศอพอลโลแรงโน้มถ่วงพื้นผิวบนดวงจันทร์ได้รับการวัดเป็น 1.62 เมตร / s2 หรือ 0.1654 กรัม
แรงโน้มถ่วงบนดาวอังคาร:
ดาวอังคารก็คล้ายกับโลกในแง่มุมสำคัญหลายประการ อย่างไรก็ตามเมื่อกล่าวถึงขนาดมวลและความหนาแน่นดาวอังคารมีขนาดค่อนข้างเล็ก ในความเป็นจริงรัศมีเฉลี่ยของมันคือ 3.389 กม. เทียบเท่ากับโลกประมาณ 0.53 ในขณะที่มวลของมัน (6.4171 × 1023 กิโลกรัม) เพียง 0.107 Earths ความหนาแน่นของมันนั้นอยู่ที่ประมาณ o.71 ของ Earths โดยมีค่าค่อนข้างต่ำเพียง 3.93 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร ด้วยเหตุนี้ดาวอังคารจึงมีแรงดึงดูดของโลก 0.38 เท่าซึ่งสูงถึง 3.711 m / s²
แรงดึงดูดบนดาวพฤหัสบดี:
ดาวพฤหัสบดีเป็นดาวเคราะห์ที่ใหญ่ที่สุดและใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะ รัศมีเฉลี่ยของมันอยู่ที่ 69,911 ± 6 กม. ทำให้มันมีขนาดเท่ากับโลก 10.97 เท่าขณะที่มวลของมัน (1.8986 × 1027 กิโลกรัม) เทียบเท่ากับ 317.8 Earths แต่การเป็นดาวก๊าซยักษ์ดาวพฤหัสมีความหนาแน่นน้อยกว่าโลกและดาวเคราะห์บนโลกอื่น ๆ โดยมีความหนาแน่นเฉลี่ย 1.326 กรัม / ซม.3.
ยิ่งไปกว่านั้นในฐานะที่เป็นยักษ์แก๊สดาวพฤหัสไม่มีพื้นผิวที่แท้จริง หากมีใครยืนอยู่พวกเขาก็จะจมลงในที่สุดจนกว่าพวกเขาจะมาถึงแกนแข็ง (มหาเศรษฐี) เป็นผลให้แรงโน้มถ่วงพื้นผิวของดาวพฤหัสบดี (ซึ่งถูกกำหนดให้เป็นแรงโน้มถ่วงที่ยอดเมฆ) คือ 24.79 m / s หรือ 2.528 กรัม
แรงโน้มถ่วงบนดาวเสาร์:
เช่นเดียวกับดาวพฤหัสบดีดาวเสาร์เป็นดาวก๊าซยักษ์ขนาดใหญ่ที่ใหญ่กว่าและใหญ่กว่าโลกมาก แต่มีความหนาแน่นน้อยกว่ามาก ในระยะสั้นรัศมีเฉลี่ยของมันคือ 58232 ± 6 km (9.13 Earths) มวลของมันคือ 5.6846 × 1026 กิโลกรัม (ใหญ่เป็น 95.15 เท่า) และมีความหนาแน่น 0.687 กรัม / ซม3. เป็นผลให้แรงโน้มถ่วงพื้นผิวของมัน (อีกครั้งวัดจากด้านบนของเมฆ) เป็นเพียงเล็กน้อยกว่าของโลกซึ่งคือ 10.44 m / s² (หรือ 1.065 g)
แรงโน้มถ่วงบนดาวยูเรนัส:
ด้วยรัศมีเฉลี่ย 25,360 กม. และมวล 8.68 × 1025 กิโลกรัมยูเรนัสมีขนาดประมาณ 4 เท่าของโลกและมีมวล 14.536 เท่า อย่างไรก็ตามในฐานะก๊าซยักษ์ความหนาแน่น (1.27 g / cm)3) ต่ำกว่าโลกมาก ดังนั้นทำไมแรงโน้มถ่วงพื้นผิวของมัน (วัดจากยอดเมฆ) จึงอ่อนกว่าของโลกเพียงเล็กน้อย - 8.69 m / s2หรือ 0.886 กรัม
แรงโน้มถ่วงบนดาวเนปจูน:
ด้วยรัศมีเฉลี่ย 24,622 ± 19 กม. และมวล 1.0243 × 1026 กก. เนปจูนเป็นดาวเคราะห์ที่มีขนาดใหญ่เป็นอันดับสี่ในระบบสุริยะ ทั้งหมดบอกว่ามันคือ 3.86 เท่าของโลกและมีมวล 17 เท่า แต่ในฐานะที่เป็นยักษ์แก๊สมันมีความหนาแน่นต่ำเพียง 1.638 กรัม / ซม3. ทั้งหมดนี้ใช้งานได้กับแรงโน้มถ่วงพื้นผิวของ 11.15 m / s2 (หรือ 1.14 กรัม) ซึ่งวัดอีกครั้งที่ยอดเมฆของเนปจูน
โดยรวมแล้วแรงโน้มถ่วงจะทำงานในขอบเขตที่นี่ในระบบสุริยะตั้งแต่ 0.38 กรัมบนดาวพุธและดาวอังคารไปจนถึงทรงพลัง 2.528 กรัมบนยอดเมฆของดาวพฤหัสบดี และบนดวงจันทร์นั้นมนุษย์อวกาศได้รับการฝึกฝนมันมีความอ่อนมาก 0.1654 กรัมซึ่งได้รับอนุญาตจากการทดลองสนุก ๆ ในสภาวะไร้น้ำหนัก!
การทำความเข้าใจผลกระทบของแรงโน้มถ่วงเป็นศูนย์ต่อร่างกายมนุษย์นั้นมีความสำคัญต่อการเดินทางในอวกาศโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีการปฏิบัติภารกิจระยะยาวในวงโคจรและสถานีอวกาศนานาชาติ ในอีกไม่กี่ทศวรรษข้างหน้าการรู้วิธีจำลองมันจะมีประโยชน์เมื่อเราเริ่มส่งนักบินอวกาศไปปฏิบัติภารกิจห้วงอวกาศ
และแน่นอนว่าการรู้ว่ามันแข็งแกร่งแค่ไหนบนดาวเคราะห์ดวงอื่นจะมีความสำคัญต่อภารกิจที่มีการจัดการ เนื่องจากมนุษยชาติวิวัฒนาการในสภาพแวดล้อม 1 กรัมการรู้ว่าเราจะเดินทางบนดาวเคราะห์ที่มีแรงโน้มถ่วงเพียงเศษเสี้ยวเพียงใดอาจหมายถึงความแตกต่างระหว่างชีวิตกับความตาย
เราได้เขียนบทความที่น่าสนใจมากมายเกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงที่ Space Magazine แรงดึงดูดของโลกมาจากไหน? และเรารู้ได้อย่างไรแรงดึงดูดไม่ใช่เพียงแรง
และที่นี่เราสามารถสร้างแรงดึงดูดเทียมได้ไหม “ Spooky Action” และกำหนดความโน้มถ่วงหรือไม่?
สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมให้ตรวจสอบหน้าของนาซาที่ชื่อว่า "แรงโน้มถ่วงคงที่" และกฎแรงโน้มถ่วงของนิวตัน
นักดาราศาสตร์ก็มีเรื่องราวตอนที่ 102: แรงดึงดูด
