تصاویری جالب از مقایسه نیروی جاذبه در سیاره های مختلف! + ویدئو | کدام سیاره جاذبه ندارد ؟

به گزارش روبرونیوز، جاذبه یا گرانش یک نیروی بنیادی در فیزیک است. زندگی کردن در سطح زمین ما را به کشش ۱ g یا (۹٫۸ m/s²) عادت داده است. به هرحال، کسانی که به فضا رفته اند یا روی ماه قدم گذاشته اند، جاذبه چیزی متغیر و با ارزش است.

 

گرانش به جرم بستگی دارد- بطوری که تمام اجرام از ستاره ها، سیارات و کهکشان ها، تا نور و ذرات زیر اتمی- به یکدیگر جذب می‌شوند و دارای نیروی گرانش هستند. با توجه به جرم، اندازه و چگالی جسم، نیروی گرانش ِ آن متفاوت عمل می‌کند، وقتی به سیاره‌های سامانه‌ی خورشیدی خودمان می‌رسیم که در اندازه و جرم متفاوتند، اندازه گرانش آنها به طور قابل ملاحظه‌ای فرق می‌کند.

 

برای مثال گرانش در زمین که پیشتر ذکر شد، برابر با m/s²۹٫۸۰۶۶۵ یا (۳۲٫۱۷۴ ft/s²) است و این بدان معناست که اگر جسمی از بالای زمین رها شود و سقوط کند، در هر ثانیه از سقوط آزاد ۹٫۸ متر به سمت زمین شتاب می‌گیرد. این استانداردی برای اندازه گیری گرانش در دیگر سیارات است که با g هم نشان داده می‌شود. با استناد به قانون جهانی گرانش نیوتن، نیروی جاذبه بین دو چیز می‌تواند به صورت ریاضی (F = G (m¹m²/r² که در آن F نیرو، m¹ و m² جرم دو جسم، r فاصله‌ی بین دو مرکز اجسام و G ثابت گرانشی (۱۱-^۱۰× ۶٫۶۷۴ N m۲/kg۲) است. بسته به اندازه و جرم آنها، گرانش در سیاره‌ای دیگر به صورت g و نیز همچنین مقدار شتاب در سقوط آزاد اندازه گیری می‌شود.

 

گرانش در عطارد با میانگین شعاع ۲۴۴۰ کیلومتر و جرمی معادل با ۳٫۳۰ × ۲۳^۱۰ کیلوگرم، عطارد تقریبا ۰٫۳۸۳ برابر اندازه زمین است و تنها ۰٫۰۵۵ برابر جرم زمین را دارد. این موضوع عطارد را کوچکترین و سبک‌ترین سیاره‌ی سامانه‌ی خورشیدی می‌کند. به لطف ِ چگالی زیادش ۵٫۴۲۷ g/cm۳ که تنها کمی از چگالی زمین ۵٫۵۱۴ g/cm۳ کمتر است- عطارد گرانش سطحی برابر با ۳٫۷ m/s² یا ۰٫۳۸ g دارد. گرانش ناهید ناهید از خیلی جهات شبیه به زمین است؛ و به همین خاطر است که به آن دو قلوی زمین هم می‌گویند. با میانگین شعاع ۴٫۶۰۲۳×۱۰۸ km²، جرمی ۴٫۸۶۷۵ × ۲۴^۱۰ کیلوگرمی و چگالی ۵٫۲۴۳ g/cm۳ ناهید در اندازه معادل با ۰٫۹۴۹۹ زمین، در جرم ۰٫۸۱۵ برابر و تقریبا ۰٫۹۵ چگال‌تر از زمین است. به همین خاطر خیلی تعجب برانگیز نیست که گرانش در سیاره‌ی ناهید بسیار نزدیک به زمین و برابر با ۸٫۸۷ m/s۲ یا ۰٫۹۰۴ g است. گرانش ماه ماه قمر زمین یک جسم نجومی است که بشریت توانسته تاثیرات کاهش یافتن گرانش بر انسان را در آن بررسی کند.

 

محاسبات بر اساس شعاع ۱۷۳۷ کیلومتری، جرم۷٫۳۴۷۷ × ۲۲^۱۰ کیلوگرمی و چگالی ۳٫۳۴۶۴ g/cm³ و همچنین ماموریت‌های که توسط فضانوردان آپولو انجام داده شده پایه گذاری شده، گرانش سطحی در ماه را ۱٫۶۲ m/s² یا ۰٫۱۶۵۴ g نشان داده اند. گرانش در مریخ مریخ در بسیاری از ویژگی‌های کلیدی شبیه به زمین است. وقتی به اندازه، جرم و چگالی آن نگاه کنیم، مریخ در مقایسه با زمین کوچک است. در واقع شعاع متوسط آن برابر با ۳۳۸۹ کیلومتر که تقریبا ۰٫۵۳ برابر زمین است. جرم آن (۶٫۴۱۷۱ × ۲۳^۱۰ کیلوگرم) تنها ۰٫۱۰۷ برابر زمین و چگالی اش نزدیک به ۰٫۷۱ برابر زمین که معادل ۳٫۹۳ g/cm³ است. به همین دلیل مریخ ۰٫۳۸ برابر گرانش زمین را دارد که نزدیک به ۳٫۷۱۱ m/s² است.

گرانش مشتری؛ مشتری بزرگترین و سنگین‌ترین سیاره در سامانه‌ی خورشیدی است. شعاع متوسط آن چیزی حدود ۶۹،۹۱۱ ± ۶ کیلومتر است، که این سیاره را ۱۰٫۹۷ برابر بزرگتر از زمین می‌کند؛ این در حالی است که جرم آن (۱٫۸۹۸۶ × ۲۷^۱۰ کیلوگرم) در حدود ۳۱۷٫۸ برابر زمین است. مشتری یک غول گازی است بنابراین به صورت طبیعی چگالی کمتری نسبت به زمین و دیگر سیاره‌های سنگی دارد یعنی چیزی حدود ۱٫۳۲۶ g/cm³. بعنوان یک غول گازی، مشتری سطح پابرجا و سختی ندارد. اگر کسی روی آن بایستد، می‌تواند به راحتی سقوط کند تا به هسته‌ی جامدش (البته به صورت تئوری) برسد. در آخر، گرانش سطحی مشتری (چیزی در بالای سطح ابری آن وجود دارد) ۲۴٫۷۹ m/s² یا ۲٫۵۲۸ g است.

 

گرانش زحل مانند مشتری، زحل نیز یک غول گازی است که به طور قابل توجهی بزرگتر و سنگین‌تر از زمین، اما همچنان چگالی اش کمتر است. به طور خلاصه، زحل شعاع متوسط ۵۸۲۳۲±۶ کیلومتر دارد، این سیاره ۹٫۱۳ برابر زمین است، وزنی معادل با ۵٫۶۸۴۶ × ۲۶^۱۰ کیلوگرم ۹۵٫۱۵ سنگین‌تر از زمین و چگالی برابر با ۰٫۶۸۷ g/cm³ دارد. در نتیجه گرانش سطحی آن (که مانند مشتری در بالای ابر‌های آن است) تنها کمی بیشتر از زمین یعنی ۱۰٫۴۴ m/s² یا ۱٫۰۶۵ g است.

 

گرانش اورانوس با شعاع متوسط ۲۵،۳۶۰ کیلومتر و جرمی برابر ۸٫۶۸ × ۲۵^۱۰ کیلوگرم، اورانوس تقریبا ۴ برابر بزرگتر از زمین و ۱۴٫۵۳۶ سنگین‌تر است. به هر حال، به عنوان یک غول گازی چگالی آن (۱٫۲۷ g/cm³) به طرز قابل توجهی کمتر از زمین است. بنابراین، گرانش سطحی آن (اندازه گیری شده در بالای سطح ابر‌های آن) تنها کمی ضعیف‌تر از زمین یعنی ۸٫۶۹ m/s² (یا ۰٫۸۸۶ g) است.

 

گرانش نپتون؛ نپتون با شعاع متوسط ۲۴،۶۲۲ ± ۱۹ کیلومتر و جرمی برابر با ۱٫۰۲۴۳ × ۲۶^۱۰ کیلوگرم، از نظر بزرگی چهارمین سیاره منظومه‌ی شمسی است. نپتون ۳٫۸۶ بزرگر و ۱۷ بار سنگین‌تر از زمین است. اما به عنوان یک غول گازی، چگالی کمی برابر ۱٫۶۳۸ g/cm³ دارد. تمام این چیز‌ها به یک گرانش سطحی ۱۱٫۱۵ m/s² (یا۱٫۱۴ g) ختم می‌شوند که دوباره از بالای ابر‌های این سیاره اندازه گیری شده است. از همه مهمتر گرانش حیطه‌ی وسیعی در سیاره‌های سامانه‌ی خورشیدی دارد. از ۰٫۳۸ g در عطارد گرفته تا ۲٫۵۲۸ g بر فراز ابر‌های مشتری.

 

 در ماه، جایی که فضانوردان به آن سفر کرده اند، گرانش ِ بسیار ضعیفی معادل با ۰٫۱۶۵۴ g وجود دارد که به ما اجازه می‌دهد تجربه‌های جالبی در جاذبه‌ی کم داشته باشیم! دانستن اثرات گرانش ِ کم برای سفر به فضا ضروری است مخصوصا در سفرات طولانی مدت در مدار و در ایستگاه فضایی بین المللی فضایی (ISS).

 

در دهه‌های آینده، دانستن چگونگی شبیه سازی این شرایط وقتی بخواهیم فرستادن ِ فضانوردان به فضا، برای ِ ماموریت‌های طولانی را آغاز کنیم؛ می‌تواند بسیار مفید باشد. در واقع دانستن اینکه قدرت ِ گرانش در دیگر سیاره‌ها چقدر است، می‌تواند برای انجام ماموریت‌ها و یا حتی اقامت در آنجا ضروری باشد. بشریت به سطحی با جاذبه ۱ g عادت دارد، پس دانستن اینکه شرایط در دیگر سیارات که بعضا کسری از این جاذبه را دارند، می‌تواند برای ما فاصله‌ای بین مرگ یا زندگی باشد! 

 

منبع: آخرین خبر