Фізика

Уявімо собі, що ми вирушаємо в подорож по Сонячній системі. Яка сила тяжіння на інших планетах? На яких ми будемо легше, ніж на Землі, а на яких важче?

Поки ми ще не покинули Землю, виконаємо такий досвід: подумки опустимося на один із земних полюсів, а потім уявимо собі, що ми перенеслися на екватор. Цікаво, чи змінився наш вага?

Відомо, що вага будь-якого тіла визначається силою тяжіння (силою тяжіння). Вона прямо пропорційна масі планети і обернено пропорційна квадрату її радіуса (про це ми вперше дізналися зі шкільного підручника фізики). Отже, якби наша Земля була строго куляста, то вага кожного предмета при переміщенні по її поверхні залишався б незмінним.

Але Земля – ​​НЕ куля. Вона сплюснута біля полюсів і витягнута уздовж екватора. Екваторіальний радіус Землі довше полярного на 21 км. Виходить, що сила земного тяжіння діє на екваторі як би здалеку. Ось чому вага одного і того ж тіла в різних місцях Землі неоднаковий. Найважче предмети повинні бути на земних полюсах і найлегше – на екваторі. Тут вони стають легше на 1/190 в порівнянні з їх вагою на полюсах. Звичайно, виявити це зміна ваги можна тільки за допомогою пружинних ваг. Невелике зменшення ваги предметів на екваторі відбувається також за рахунок відцентрової сили, що виникає внаслідок обертання Землі. Таким чином, вага дорослої людини, який прибув з високих полярних широт на екватор, зменшиться в цілому приблизно на 0,5 кг.

Тепер доречно запитати: а як буде змінюватися вага людини, що подорожує по планетах Сонячної системи?

Наша перша космічна станція – Марс. Скільки ж людина буде важити на Марсі? Зробити такий розрахунок неважко. Для цього необхідно знати масу і радіус Марса.

Як відомо, маса “червоної планети” в 9,31 рази менше маси Землі, а радіус в 1,88 рази поступається радіусу земної кулі. Отже, через дії першого фактора сила тяжіння на поверхні Марса повинна бути в 9,31 рази менше, а через другого – в 3,53 рази більше, ніж у нас (1,88 * 1,88 = 3,53 ). В кінцевому рахунку вона становить там не більше 1/3 частини земної сили тяжіння (3,53: 9,31 = 0,38). Таким же чином можна визначити напруга сили тяжіння на будь-якому небесному тілі.

Тепер домовимося, що на Землі космонавт-мандрівник важить рівно 70 кг. Тоді для інших планет отримаємо наступні значення ваги (планети розташовані в порядку зростання ваги):
Плутон 4,5
Меркурій 26,5
Марс 26,5
Сатурн 62,7
уран 63,4
Венера 63,4
земля 70,0
Нептун 79,6
Юпітер 161,2

Як бачимо, Земля по напрузі сили тяжіння займає проміжне положення між планетами-гігантами. На двох з них – Сатурні і Урані – сила тяжіння трохи менше, ніж на Землі, а на двох інших – Юпітері і Нептуні – більше. Правда, для Юпітера і Сатурна вага дан з урахуванням дії відцентрової сили (вони швидко обертаються). Остання зменшує вагу тіла на екваторі на кілька відсотків.
Слід зауважити, що для планет-гігантів значення ваги дані на рівні верхнього шару хмар, а не на рівні твердої поверхні, як у земноподобних планет (Меркурія, Венери, Землі, Марса) і у Плутона.

На поверхні Венери людина виявиться майже на 10% легше, ніж на Землі. Зате на Меркурії і на Марсі зменшення ваги відбудеться в 2,6 рази. Що ж стосується Плутона, то на ньому людина буде в 2,5 рази легше, ніж на Місяці, або в 15,5 рази легше, ніж в земних умовах.

А ось на Сонце гравітація (тяжіння) в 28 разів сильніше, ніж на Землі. Людське тіло важило б там 2 т і було б миттєво роздавлено власною вагою. Втім, ще не досягнувши Сонця, все перетворилося б на розпечений газ. Інша справа – крихітні небесні тіла, такі як супутники Марса і астероїди. На багатьох з них по легкості можна уподібнитися … горобця!

Цілком зрозуміло, що подорожувати по інших планетах людина може тільки в спеціальному герметичному скафандрі, забезпеченому приладами системи життєзабезпечення. Вага скафандра американських астронавтів, в якому вони виходили на поверхню Місяця, дорівнює приблизно вазі дорослої людини. Тому наведені нами значення ваги космічного мандрівника на інших планетах треба щонайменше подвоїти. Тільки тоді ми отримаємо вагові величини, близькі до дійсних.