какое притяжение на марсе относительно земли
Гравитация на Марсе
Земля и Марс во многом похожи. Они практически сходятся по площади поверхности, обладают полярными шапками, осевым наклоном и сезонной изменчивостью. К тому же обе показывают, что прошли сквозь климатические перемены.
Но они и отличаются. И одним из важнейших факторов выступает гравитация. Поверьте, если вы собираетесь колонизировать чужой мир, то этот момент сыграет важную роль.
Эта анимация наглядно показывает, на какую высоту смог бы подпрыгнуть человек, находясь на Марсе
Сравнение гравитации на Марсе и Земле
Художественная интерпретация марсианского интерьера
Если длина марсианского дня почти сходится с земным (24 часа и 37 минут), то год охватывает целых 687 дней. Марсианская гравитация на 62% ниже земного показателя, то есть 100 кг там переходят в 38 кг.
На подобное отличие влияют масса, радиус и плотность. Несмотря на схожесть в площади поверхности, Марс охватывает лишь половину земного диаметра, 15% от объема и 11% массивности. А что с силой тяжести Марса?
Вычисление гравитации Марса
Для определения марсианской гравитации исследователи использовали теорию Ньютона: гравитация выступает пропорциональной массе. Мы сталкиваемся со сферическим телом, поэтому гравитация будет обратно пропорциональная квадрату радиуса. Ниже представлена карта гравитации Марса.
Гравитационная карта Марса
Марсианская масса – 6.4171 х 10 23 кг, что в 0.107 раза больше нашей. Средний радиус – 3389.5 км = 0.532 земного. Математически: 0.107/0.532² = 0.376.
Мы не знаем, что случится с человеком, если его окунуть в подобные условия на длительный срок. Но изучение воздействия микрогравитации показывает потерю мышечной массы, плотности костей, удары по органам и снижение зрения.
Прежде чем отправляться на планету, мы должны детально изучить ее гравитацию, иначе колония обречена на гибель.
Художественное видение марсианского астронавта
Уже есть проекты, которые занимаются этим моментом. Так Марс-1 разрабатывает программы по улучшению мускулатуры. Пребывание на МКС дольше 4-6 месяц показывает потерю мышечной массы на 15%.
Но марсианская займет намного больше времени на сам полет, где корабль атакуется космическими лучами, и пребывание на планете, где также нет защитного магнитного слоя. Экипажные миссии 2030-х гг. все ближе, поэтому мы должны поставить решение этих вопросов в приоритет. Теперь вы знаете, как выглядит гравитация на Марсе.
Сила притяжения на Марсе
Гравитация на Марсе значительно ниже, чем на Земле, если точнее, то на 62% ниже. Это означает, что марсианская гравитация составляет 38% от Земной. Человек массой 100 кг, на Марсе весил бы 38 кг.
Сила тяжести
Марс меньше Земли и это определяет силу тяжести на планете. Ньютон использовал закон всемирного тяготения чтобы описать как работает сила притяжения, однако он описал только часть явления. Эйнштейн заявил, что гравитация это просто искривление пространства-времени, которое создается массой объекта.
Сообщество ученых по квантовой физике предложило теоретическую частицу, названную “гравитон”, которая создает притяжение, так что у нас теперь есть современное понимание тяжести, но это явление все еще покрыто тайной и является препятствием на пути к созданию универсальной теории всех взаимодействий во Вселенной.
Негативные моменты низкой гравитации
Известно, что люди страдают от потери костной массы, при низкой гравитации, поэтому при освоении таких планет как Марс, нужно учитывать долгосрочное влияние низкой силы тяжести на организм и проводить научные исследования, касающиеся влияния низкой силы тяжести.
Преодоление последствий низкой гравитации может быть отправной точкой для освоения человеком других планет.
Похожие статьи
Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!
Предложено объяснение гравитационному феномену Марса
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.
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.
Гравитация на Марсе
Гравитация на Марсе, как утверждают учёные, намного ниже, нежели на Земле. Точный процент разницы составляет 62%. Это свидетельствует о том, что притяжение на «красной планете» равняется 38% от притяжения «у нас». Если масса человека на Земле – 100 кг, на соседнем космическом теле этот показатель равнялся бы всего 38 кг.
Особенности силы тяжести
Марс значительно меньше в отличие от Земли, именно размером обусловлена меньшая сила тяжести на нём. Ньютон использовал закон всемирного тяготения, чтобы описать, как это работает на Земле. Но уже другим учёным удалось объяснить, какая сила тяжести на Марсе.
Эйнштейн, в свою очередь, сообщил, что гравитационная сила представляет собой не что иное, как искривление, создаваемое за счёт массы тела.
Квантовые физики при этом предложили использование теоретической частицы, получившей название «гравитон». Как они считают, именно за счёт неё происходит притяжение, но данный феномен до сих пор остаётся непонятным.
Принцип расчёта гравитации
Как уже отмечалось, сила тяжести на «красной планете» — это 38% от земного показателя. Рассчитать её не составит труда, для этого применяется специальная формула:
Где m – соотношение между массами планет, r – аналогичный показатель, только для радиусов космических объектов. На основании этого толкования можно составить следующее равенство:
G = 0,107 / 0,532^2 = 0,376.
Если округлить этот показатель до сотых, получится 0,38, а на Земле 0,99732.
Почему «там» всё по-другому?
По той простой причине, что гравитация на Марсе традиционно выражается в прямой и непосредственной зависимости между определёнными характеристиками:
Для Земли характерно превосходство по всем этим параметрам, и оно серьёзно влияет на силу притяжения, ослабление которой происходит исключительно по мере удаления объектов друг от друга. Эти же показатели способствуют определению влияния на предметы, которые находятся на поверхностях. Несмотря на то, что учёные обнаружили определённые сходства, различия между планетарными свойствами вполне серьёзные.
Минусы низкой гравитации
Как можно заметить, опираясь на материал, изложенный выше, сила тяжести на Марсе является более низкой в сравнении с его «соседкой» — Землёй. Известно, что в таких условиях среднестатистический человек страдает от потери костной массы, в связи с этим в процессе освоения планеты стоит принимать во внимание продолжительное влияние невысокой силы тяжести на тело и организовывать научные исследования. Преодоление этого аспекта может дать хороший старт для освоения человечеством других планет.
Таким образом, несмотря на сходства, планеты Земля и Марс различны, в том числе и по гравитации.
Нюансы магнитного поля
На Марсе, как известно, не имеется магнитосферы. Но есть некоторые остатки магнетизма, значения которых в 500 раз меньше, нежели напряжённость земного «собрата». Основная задача этого слоя заключается в обеспечении защиты от проникновения на поверхность солнечного ветра и радиации из космоса.
Ядро Земли вращается, что приводит к созданию в магме токов. За счёт них происходит генерация особой магнитной напряжённости. На соседней планете данный механизм отсутствует. Поэтому на ней не имеется атмосферы, и наблюдается повышенный уровень радиации.
Тем не менее, учёные, изучающие красную планету, а в частности гравитация на Марсе, отмечают, что есть очевидные признаки существования магнитного поля на планете в прошлом, причём оно справлялось с возложенными на него функциями. И только порядка 3,2 млрд лет тому назад произошло прекращение этого процесса по неизвестным причинам. Возможно притяжение на Марсе как-то на это влияет.
Причины утраты
Самой распространённой считается гипотеза, созданная профессором Джафаром Аркани-Хамеда из Торонто. Он исследовал планету и смог доказать, что утрата магнитного поля Марса связана, в первую очередь, с воздействием Юпитера на астероидный пояс. Именно под его влиянием тело было «захвачено» красной планетой и превратилось в его спутник с убывающим значением радиуса обращения.
Сила тяжести на Марсе
После покорения Луны Марс стал главным объектом программ, нацеленных на достижение и освоение новых космических рубежей. Расположенный в «зоне жизни», где солнечной энергии достаточно для существования организмов земного типа, он — лучший из вариантов для колонизации. Но проблемы с гравитацией на Марсе и с отсутствием защиты от любых видов излучения заставляют откладывать воплощение уже готовых проектов.
Магнитное поле планеты
Одним из непреодолимых пока препятствий становится отсутствие на Марсе планетарной магнитосферы. Остаточные явления магнетизма присутствуют и колеблются, по данным российских исследовательских станций, от 60 гамм на экваторе до 120 — на полюсах, но это более чем в 500 раз меньше напряженности земного аналога.
Задача магнитного поля любой планеты — защитить ее от атак солнечного ветра и космической радиации, с чем фрагментарные проявления справиться не в состоянии. Это свидетельствует о том, что железное ядро планеты находится в неподвижном состоянии по отношению к коре.
Вращение земного ядра создает в расплавленной магме конвекционные токи, которые генерируют магнитную напряженность (по принципу динамо-машины). На красной планете этот механизм не работает, что сначала привело к исчезновению почти всей марсианской атмосферы, а сейчас проявляется в постоянном уровне радиации в 220 рад в день на поверхности.
Это на 10% больше нормы, допустимой для космонавтов на МКС, и для возможных колонистов грозит необратимыми последствиями:
Тем не менее существуют явные признаки, что когда-то магнитное поле Марса существовало и функционировало, но процесс этот прекратился в силу неизвестных обстоятельств около 3,2 млрд лет назад.
Почему Марс потерял магнитное поле
Из версий о причинах утраты магнитосферы наиболее убедительной считается гипотеза профессора Джафара Аркани-Хамеда из университета в Торонто. Проведя компьютерное моделирование, он доказал высокую вероятность того, что катастрофа связана со взаимодействием планет солнечной системы, в частности с влиянием Юпитера на пояс астероидов.
Под влиянием этого газового гиганта достаточно массивное тело, сопоставимое по размерам с малой планетой, было вытолкнуто со своей орбиты и, захваченное Марсом, сделалось его спутником с постоянно уменьшающимся радиусом обращения.
При снижении спутника до 50-75 тыс. км возникла конвекционная нестабильность марсианского ядра, что привело его в движение, создав эффект динамо. Возникло общепланетное магнитное поле, которое могло просуществовать до 400 млн лет, надежно прикрывая планету.
Однако сила притяжения Марса продолжала действовать на астероид, заставляя его снижаться до тех пор, пока на пределе Роша (2,44 радиуса планеты) он не разрушился и обломки его не рухнули на поверхность.
Астрономы находят этому подтверждение в наличии гигантского кратера в области Эллада (южное полушарие) и антиподной ей группе вулканов во главе с крупнейшей в солнечной системе горой Олимп (северное), поднимающейся над окружающей равниной на 26 км.
Утрата спутника повлекла за собой остановку вращения ядра и исчезновение планетарного поля. Остаточные магнитные явления неравномерно распределились по поверхности Марса и связаны, скорее всего, с особенностями геологических пород.
Расчет марсианской гравитации
Из-за слабого и неравномерного распределения магнетизма по поверхности планеты показатели его гравитации тоже крайне низки.
Сила тяжести на Марсе составляет 38% от земной, что легко рассчитывается по формуле Ньютона:
Соотношение марсианской массы (6,4171 х 10²³ кг) к массе Земли = 0,107, то есть около 10%. Тот же показатель для радиусов планет (3389,5 и 6371 соответственно) = 0,532.
g = 0,107 / 0,532² = 0,376.
То есть тело, имеющее на Земле в состоянии покоя вес 100 кг, на Марсе будет весить 38. А это заставляет вспомнить о негативном воздействии на организм человека слабой гравитации. Космонавты за 4-6 месяцев пребывания на МКС теряли до 15% мышечной массы при интенсивных нагрузочных упражнениях.
Разрешающая способность современных космических аппаратов позволяет достичь красной планеты только за 8 месяцев. Кроме того, длительное нахождение в подобных условиях пагубно воздействует на плотность костей, сохранность внутренних органов, проявляется в снижении зрения.
Почему на Марсе по другому
Тяготение Марса относительно Земли выражается в пропорциональной зависимости следующих характеристик:
Земля, имеющая превосходство по всем показателям, оказывает большую силу притяжения, которая ослабляется лишь по мере удаления планет друг от друга. Эти же параметры определяют и воздействие на предметы, находящиеся на поверхности каждой из них.
Несмотря на отдельные совпадения и частичное сходство, проявляющиеся в наличии полярных шапок, примерно одинаковом наклоне оси вращения, климатических изменениях, различия между планетами гораздо существенней.
Сравнение с гравитацией Земли
Имея высокие гравитационные показатели, обладая достаточно плотной и высокой атмосферой, защищенная магнитным полем Земля создает для жизни организмов всех уровней оптимальные условия. Тогда как на Марсе недостаточная сила тяготения не в состоянии удержать на поверхности ни одной жидкости. Вода существует там только в твердом или газообразном состоянии.
Исключение могут составлять бактерии и микроорганизмы, приспособляемость которых к самым экстремальным условиям доказана на практике. Они выживают в открытом космосе, при сверхнизких температурах и в радиоактивной воде атомных реакторов. Но для высших форм жизни условия Марса пока неприемлемы.