Гравитация на земле и на марсе: Гравитация на Марсе значительно ниже, чем на Земле |

Содержание

Предложено объяснение гравитационному феномену Марса

NASA/JPL-Caltech/MSSS

Исследователи во главе с Габриэллой Джилли из Института астрофизики и науки в Лиссабоне представили работу, описывающую механизм работы гравитационных волн в атмосфере Марса. Он оказался похож на земной, но из-за специфики Красной планеты его мощность гораздо больше.

Авторская статья опубликована в журнале Journal of Geophysical Research, а коротко об открытии рассказывает Phys.org. Как известно, Марс обладает очень тонкой атмосферой, размером всего в одну сотую от атмосферы нашей планеты, а сила притяжения там составляет чуть более одной трети силы, которую мы ощущаем на Земле.

Этим ученые объясняют то, что на Марсе происходят глобальные пылевые бури, подобных которым на Земле нет. В новом исследовании астрофизики зашли еще дальше и описали механизм, который управляет воздушными потоками в марсианской атмосфере. Это давняя загадка для ученых.

Дело в том, что данные об атмосфере, полученные с орбиты Красной планеты и непосредственно с ее поверхности, различаются. Причем различие, порой, выходит за рамки допустимой погрешности. Однако разногласия исчезают, если применить для их оценки метод, предложенный Габриэллой Джилли.

Она предположила, что волны, вздымающиеся вверх по разреженному воздуху Марса и вызванные возмущениями воздуха, оказывают сильное влияние на атмосферу в целом. Речь идет о гравитационных волнах — небольших колебаниях плотности воздуха и температуры, распространяющихся в атмосфере. Подобное встречается и на Земле.

Эти волны могут быть вызваны рядом процессов. Например, в результате столкновения теплого и холодного воздуха или прохода потока воздуха над горами. Эти волны переносят и выделяют энергию, что заставляет ветра ускоряться или замедляться. То есть они играют определенную роль в циркуляции атмосферы на планете.

На Земле это влияние не очень заметно. Однако на Марсе, согласно данным проведенного компьютерного моделирования, оно играет глобальную роль. На Красной планете гравитационные волны, вероятно, взаимодействуют с периодическими колебаниями атмосферы в целом, называемыми суточными приливами. Они возникают из-за перепадов дневной и ночной температур.

На Марсе эти приливы намного сильнее, чем на Земле, потому что там, напомним, очень тонкая атмосфера. Исследование показывает, что воздействие гравитационных волн на дневные приливы Марса, как правило, замедляет ветры на высотах более 50 км. А это согласуется с данными, полученными с поверхности Красной планеты.

Исследователи использовали трехмерную модель, разработанную парижской лабораторией Laboratoire de Meteorologie Dynamique (LMD). Этой моделью пользуются многие астрофизики, добавляя в нее все новые данные о Марсе.

Моделирование подтвердило предположения команды Джилли. Оно показало, что гравитационные волны на Марсе действительно обладают специфическими свойствами, позволяющими им глобально влиять на атмосферу. Кстати, на снимках с орбиты можно разглядеть своего рода рябь, чем-то похожую на отпечаток пальца. Это и есть следы гравитационных волн.

НаукаКосмосИсследование Марса

«Есть ли гравитация на Марсе?» — Яндекс Кью

Что такое гравитация на Марсе против.

Луна Против. Земля

Все мы знаем, что гравитация на Марсе отличается от Луны и Земли. Гравитация на Марсе составляет 3,711 м/с², что составляет всего 38 процентов от гравитации на Земле. Гравитация Земли составляет 9,807 м/с², по сравнению с гравитацией Луны, равной 1,62 м/с², или всего 17 процентов земного притяжения.

На протяжении сотен лет человеческой истории люди всегда смотрели на звезды с восхищением тем, что находится за пределами нашей Земли. После многих лет наблюдений за космосом через телескоп люди смогли побывать в космосе, и в 1960-х мы наконец-то гуляли по Луне.

Сейчас, в 2017 году, возможность действительно попасть на Марс — это осязаемая мечта, и в ближайшие пару десятилетий человек снова достигнет рубежа реального пребывания на другой планете. Хотя у всех нас есть много вопросов, Science Trends задает этот вопрос; какова гравитация на Луне по сравнению с гравитацией на Марсе, по сравнению с гравитацией на Земле ? Что ж, ознакомьтесь с этой статьей, чтобы узнать больше.

Это один маленький шаг для человека и гигантский скачок для человечества. – Нил Армстронг

Источник изображения: НАСА

Что такое определение гравитации?

Источник изображения: Pixabay

Прежде чем мы продолжим, важно определить, что такое гравитация, и некоторые термины, связанные с гравитацией.

Термины:

Гравитация

Гравитация — это сила (или притяжение), с которой планета или объект притягивается к другому объекту
- Например, солнце имеет гравитационное притяжение для планет в нашей Солнечной системе.
- Гравитация — это то, что прочно удерживает нас на Земле, поэтому мы не летаем повсюду, хотя это может быть весело
Подумайте о гравитации так; большие объекты обладают большей гравитацией, чем более мелкие объекты

Закон всемирного тяготения

Теория Исаака Ньютона, утверждающая, что каждый отдельный объект во Вселенной притягивает другие объекты (в зависимости от массы)
- В основном, каждая планета, камень и еще что-то во вселенной будут притягиваться другие объекты 92

Масса

Масса, в нашем случае , взаимное гравитационное притяжение между объектами
- Масса Земли больше Луны, поэтому Луна вращается вокруг нас

Итак, что такое гравитация?

Теперь, когда вы знаете термины, связанные с гравитацией, остается вопрос, что же такое гравитация. Ну, ответ не очень ясен.

Ученые не совсем уверены, что такое гравитация на самом деле. Я имею в виду, что это влияет на нас ежедневно во всем, что мы делаем, но это не то, что мы можем легко определить. Фотография выше может показаться очень случайной, но ученые считают, что вселенная на самом деле работает как лист. Эйнштейн считал, что Вселенная искривлена, а самый тяжелый объект находится посередине, как тяжелый мяч. Остальные планеты притягиваются к объекту с наибольшей массой, которым является Солнце в нашей Солнечной системе. Если бы к изображению выше были добавлены шарики меньшего размера, то они бы притягивались к большему из-за изгиба листа.

Сейчас мы не можем увидеть искривление Вселенной невооруженным глазом, но обычно считается, что она искривляется в зависимости от массы. Хотя мы не можем видеть кривизну Вселенной, ученые на самом деле могут видеть искривление света, излучаемого массивными галактиками. На картинке ниже (которая была сделана телескопом Хаббл) вы увидите явление, называемое гравитационным линзированием. На самом деле свет изгибается вокруг большого объекта (например, массивной галактики). Опять же, ученые понятия не имеют, почему это происходит, но мы, по крайней мере, начинаем больше узнавать об этом благодаря технологиям (которые 92

Эта формула на самом деле является теорией всемирного тяготения Ньютона. Мы все слышали рассказы о яблоке, падающем на голову Ньютона, и он придумал теорию гравитации, что ж, это результат этой истории (общее мнение состоит в том, что у него была яблоня, и он наблюдал, как падает яблоко, просто не совсем так). на его голове). Он выдвинул эту теорию в 1666 году, но только в 1796 году человек по имени Генри Кавендиш действительно смог доказать теорию Ньютона. Если вам нужна дополнительная информация об истории формулы и о самом Ньютоне, вы можете ознакомиться с ней здесь.

Теперь, когда мы рассмотрели гравитацию, давайте, наконец, посмотрим на разницу гравитации на Земле, на Луне и на Марсе.

Примечание : сила тяжести на поверхности (g) сильно зависит от массы и радиуса планеты.

Что такое гравитация на Земле?

Важно отметить, что гравитация на Земле на самом деле зависит от того, где вы находитесь (широта и высота сильно влияют на гравитацию). Из-за этого у нас есть среднее значение гравитации на Земле, а не абсолютное число. Формула для расчета гравитации на Земле показана ниже: 92 .

Как мы уже говорили ранее, найти гравитацию так же просто, как подставить информацию в формулу.

Какая гравитация на Марсе?

«Марс здесь и ждет, чтобы его достигли». — Базз Олдрин

Точно так же, как и Луна, Марс меньше Земли, поэтому гравитация не будет такой сильной, как на Земле. Найти гравитацию на Марсе — это то же самое, что найти гравитацию на Земле и на Луне, потому что вы просто подставляете информацию в формулу. 92 .

Это означает, что если бы вы весили 100 фунтов на Земле, то на Марсе вы бы весили всего около 38 фунтов.

Каковы последствия гравитации на Марсе и Луне?

Как некоторые из вас, возможно, знают, люди готовятся к пилотируемым миссиям на Марс, чтобы изучить его (и, возможно, даже колонизировать). Поэтому крайне важно знать гравитацию на Красной планете и могут ли люди безопасно там оставаться.

Гравитация — это то, что нужно людям, чтобы функционировать и выживать. Врачи взвесили ( видите каламбур? ) и определили, что гравитация на Марсе вызовет некоторые риски для здоровья, такие как развитие слабости костей и ухудшение состояния мышц. Однако мы понятия не имеем, как отреагируют животные и млекопитающие на Марс. Точно так же, как НАСА запускало в космос обезьян и собак до того, как туда поднялись люди, они вполне могут сделать что-то подобное на Марсе. Некоторые ученые считают, что люди действительно эволюционировали, чтобы быть в состоянии справляться со стрессами марсианской гравитации, но мы понятия не имеем, каким в конечном итоге будет эффект.

Луна, с другой стороны, не была бы местом, где люди могли бы колонизироваться (пока, по крайней мере). Гравитации Луны недостаточно даже для того, чтобы люди могли оставаться там в течение длительного периода времени, поэтому наши тела будут чувствовать себя на Луне значительно хуже, чем на Марсе. В научном сообществе ведутся разговоры о возможном превращении Луны в своего рода стартовую площадку для космических кораблей, поскольку для фактического взлета с Луны потребуется очень мало топлива. Не ожидайте, что это произойдет в ближайшее время, но по этому поводу есть небольшой гул.

В общем, гравитация — это то, с чем мы сталкиваемся каждую секунду каждого дня, но почти не задумываемся об этом. Благодаря ему мы не спотыкаемся и не падаем в космос, он дает нам наш вес (даже если бы мы этого не хотели), а также благодаря ему самолеты могут летать. Я в восторге от возможности узнать, как гравитация на Марсе повлияет на людей, и узнать, могут ли мужчины (и женщины) строить колонии и поддерживать жизнь на Марсе. Также будет интересно посмотреть, можно ли использовать Луну для запуска космических кораблей в космос, чтобы люди могли исследовать больше Вселенной.

Насколько сильна гравитация на Марсе?

Планета Марс имеет мало общего. Обе планеты имеют примерно одинаковую площадь поверхности суши, устойчивые полярные шапки, и обе имеют одинаковый наклон осей вращения, что обеспечивает каждой из них сильную сезонную изменчивость. Кроме того, обе планеты представляют убедительные доказательства изменения климата в прошлом. В случае Марса эти данные указывают на то, что когда-то на его поверхности была жизнеспособная атмосфера и жидкая вода.

В то же время две наши планеты действительно очень разные, и в ряде очень важных аспектов. Одним из них является тот факт, что гравитация на Марсе — лишь малая часть того, что здесь, на Земле. Понимание того, какое влияние это, вероятно, окажет на людей, чрезвычайно важно, когда придет время отправлять миссии с экипажем на Марс, не говоря уже о потенциальных колонистах.

Марс По сравнению с Землей:

Различия между Марсом и Землей имеют решающее значение для существования жизни, какой мы ее знаем. Например, атмосферное давление на Марсе составляет ничтожную долю от того, что здесь, на Земле: в среднем от 7,5 миллибар на Марсе до чуть более 1000 здесь, на Земле. Средняя температура поверхности на Марсе также ниже: холодные -63 °C по сравнению с мягкими земными 14 °C.

Художественное исполнение интерьера Марса. Изображение предоставлено: NASA/JPL-Caltech

И хотя продолжительность марсианских суток примерно такая же, как и здесь, на Земле (24 часа 37 минут), продолжительность марсианского года значительно больше (687 дней). Кроме того, гравитация на поверхности Марса намного ниже, чем здесь, на Земле — на 62% ниже, если быть точным. Всего 0,376 земного стандарта (или 0,376 г ), человек, который весит 100 кг на Земле, будет весить всего 38 кг на Марсе.

Эта разница в силе тяжести на поверхности обусловлена рядом факторов, в первую очередь массой, плотностью и радиусом. Несмотря на то, что у Марса почти такая же площадь поверхности суши, как у Земли, он имеет только половину диаметра и меньшую плотность, чем Земля, имея примерно 15% объема Земли и 11% ее массы.

Расчет марсианской гравитации:

Ученые рассчитали гравитацию Марса на основе теории всемирного тяготения Ньютона, согласно которой гравитационная сила объекта пропорциональна его массе. Применительно к сферическому телу, такому как планета с заданной массой, гравитация на поверхности будет примерно обратно пропорциональна квадрату ее радиуса. Применительно к сферическому телу с заданной средней плотностью она будет примерно пропорциональна его радиусу.

Гравитационная модель Марса 2011 (MGM2011), показывающая изменения гравитационных ускорений на поверхности Марса. Кредит: geodesy.curtin.edu.au

Эти пропорции могут быть выражены формулой , Земли, что составляет 9,8 м/с²), м — это ее масса, выраженная как кратное массе Земли (5,976·10 ²⁴ кг) – и r его радиуса, выраженного как кратное (среднему) радиусу Земли (6371 км).

Например, Марс имеет массу 6,4171 x 10 ²³ кг, что в 0,107 раза больше массы Земли. Он также имеет средний радиус 3389,5 км, что составляет 0,532 радиуса Земли. Таким образом, поверхностная гравитация Марса может быть выражена математически как: 0,107/0,532², из чего мы получаем значение 0,376. Основываясь на гравитации собственной поверхности Земли, это соответствует ускорению 3,711 метра в секунду в квадрате.

Последствия:

В настоящее время неизвестно, какое влияние на организм человека окажет длительное воздействие такой гравитации. Однако продолжающиеся исследования воздействия микрогравитации на астронавтов показали, что она оказывает пагубное влияние на здоровье, включая потерю мышечной массы, плотности костей, функций органов и даже зрения.

Понимание гравитации Марса и ее влияния на земных существ — важный первый шаг, если мы хотим когда-нибудь отправить туда астронавтов, исследователей и даже поселенцев. По сути, последствия длительного воздействия гравитации, которая составляет чуть более одной трети земной нормы, будут ключевым аспектом любых планов предстоящих пилотируемых миссий или усилий по колонизации.

Художественная концепция марсианского астронавта, стоящего за пределами среды обитания Mars One. Фото: Bryan Versteeg/Mars One

Например, такие краудсорсинговые проекты, как Mars One, учитывают вероятность ухудшения состояния мышц и остеопороза у их участников. Ссылаясь на недавнее исследование астронавтов Международной космической станции (МКС), они признают, что продолжительность полета от 4 до 6 месяцев показывает максимальную потерю 30% мышечной производительности и максимальную потерю 15% мышечной массы.

Их предполагаемая миссия требует много месяцев в космосе, чтобы добраться до Марса, и для тех, кто добровольно соглашается провести остаток своей жизни, живя на марсианской поверхности. Естественно, они также заявляют, что их астронавты будут «хорошо подготовлены с помощью научно обоснованной программы противодействия, которая сохранит их здоровье не только для миссии на Марс, но и по мере того, как они будут приспосабливаться к жизни в условиях гравитации на поверхности Марса». Что это за меры, пока неясно.

Узнать больше о марсианской гравитации и о том, как земные организмы живут под ней, может быть благом для исследования космоса и миссий на другие планеты. И по мере того, как многие роботизированные посадочные и орбитальные миссии на Марс, а также запланированные пилотируемые миссии производят больше информации, мы можем ожидать получения более четкой картины того, на что похожа марсианская гравитация вблизи.