La gravità è una forza fondamentale della fisica, quella 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 la forza di un costante 1 g (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 - da stelle, pianeti e galassie a particelle di luce e 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 pianeti del nostro Sistema Solare, che variano per dimensioni e massa, la forza di gravità sulla loro superficie varia considerevolmente.
Ad esempio, la gravità terrestre, come già notato, equivale a 9.80665 m / s² (o 32.174 ft / s²). Ciò significa che un oggetto, se tenuto sopra il terreno e lasciato andare, accelera 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 conformità con la legge di gravitazione universale di Isaac Newton, l'attrazione gravitazionale tra due corpi può essere espressa matematicamente come F = G (m¹m² / r²) - doveF è la forza, m1 e m2 sono le masse degli oggetti che interagiscono, r è la distanza tra i centri delle masse e sol 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 g unità e 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 sul mercurio:
Con un raggio medio di circa 2.440 km e una massa di 3,30 × 1023 kg, il mercurio è circa 0,383 volte più grande della Terra e solo 0,055 massiccio. Questo rende 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 leggermente inferiore alla 5.514 g / cm della Terra3 - Il mercurio ha una gravità superficiale di 3,7 m / s², che equivale a 0,38 g.
Gravità su Venere:
Venere è simile alla Terra in molti modi, motivo per cui viene spesso definita "gemella 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 ha una dimensione equivalente 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 / s2o 0.904 g.
Gravity on the Moon:
Questo è un corpo astronomico in cui gli esseri umani sono stati in grado di testare gli effetti della gravità ridotta in persona. Calcoli basati sul raggio medio (1737 km), sulla massa (7,3477 x 10²² kg) e sulla densità (3,33464 g / cm³) e sulle missioni condotte dagli astronauti dell'Apollo, la gravità della superficie sulla Luna è stata misurata a 1,62 m /S2 o 0,1654 g.
Gravità su Marte:
Anche Marte è simile alla Terra per molti aspetti chiave. Tuttavia, quando si tratta di dimensioni, massa e densità, Marte è relativamente piccolo. In effetti, 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 solo 0,107 Terre. La sua densità, nel frattempo, è circa o.71 delle terre, arrivando a un ritmo relativamente modesto di 3,93 g / cm³. Per questo motivo, Marte ha 0,38 volte la gravità della Terra, che arriva 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 la dimensione della Terra, mentre la sua massa (1,8986 × 1027 kg) è l'equivalente di 317,8 terre. Essendo un gigante gassoso, Giove è naturalmente meno denso della Terra e di altri pianeti terrestri, con una densità media di 1,332 g / cm3.
Inoltre, essendo un gigante gassoso, Giove non ha una vera superficie. Se uno dovesse resistere su di esso, affonderebbero semplicemente fino a quando alla fine non arrivassero al suo nucleo solido (teorizzato). Di conseguenza, la gravità superficiale di Giove (che è definita come la forza di gravità alle sue sommità delle nuvole), è di 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 di 58232 ± 6 km (9,13 terre), la sua massa è 5,6846 × 1026 kg (95,15 volte più massiccio) e ha una densità di 0,687 g / cm3. Di conseguenza, la sua gravità superficiale (di nuovo, misurata dalla cima delle sue nuvole) è solo leggermente superiore a quella della Terra, 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 × 1025 kg, Urano è circa 4 volte più grande della Terra e 14.536 volte più massiccio. Tuttavia, come un gigante gassoso, la sua densità (1,27 g / cm3) è significativamente inferiore a quello della Terra. Quindi, perché la sua gravità superficiale (misurata dalle sue sommità delle nuvole) è leggermente più debole di quella terrestre - 8,69 m / s2o 0,886 g.
Gravity on Neptune:
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. Tutto sommato, 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 ciò ha una gravità superficiale di 11,15 m / s2 (o 1,14 g), che viene nuovamente misurato sulle cime delle nuvole di Nettuno.
Tutto sommato, la gravità si estende qui nel Sistema Solare, spaziando 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 di quasi assenza di gravità!
Comprendere l'effetto della gravità zero sul corpo umano è stato essenziale per i viaggi nello spazio, specialmente per quanto riguarda le missioni di lunga durata in orbita e la Stazione Spaziale Internazionale. Nei prossimi decenni, sapere come simularlo tornerà utile quando inizieremo a inviare astronauti in missioni nello spazio profondo.
E, naturalmente, sapere quanto sia 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 da 1 g, sapere come andremo a pagare i pianeti che hanno solo una frazione della gravità potrebbe significare la differenza tra vita e morte.
Abbiamo scritto molti articoli interessanti sulla gravità qui su Space Magazine. Ecco quanto è veloce la gravità? Da dove viene la gravità? e come sappiamo che la gravità non è (solo) una forza.
Ed ecco che possiamo fare la gravità artificiale? e "azione spettrale" definisce la gravità?
Per ulteriori informazioni, consulta la pagina della NASA intitolata "The Constant Pull of Gravity" e la legge di gravità di Newton.
Astronomia Cast ha anche un episodio, intitolato Episodio 102: Gravità.
