כוח הכבידה הוא כוח יסודי של הפיזיקה, שכוחנו אנו הארציות נוטות כמובן מאליו. אתה לא באמת יכול להאשים אותנו. לאחר שהתפתח במהלך מיליארדי שנים בסביבתו של כדור הארץ, אנו רגילים לחיות עם משיכה של 1 גרם קבוע (או 9.8 מ"ש /²). עם זאת, עבור אלה שיצאו לחלל או דרכו את הירח, כוח המשיכה הוא דבר מאוד שקוף ויקר.
בעיקרון, כוח הכבידה תלוי במסה, כאשר כל הדברים - מכוכבים, כוכבי לכת וגלקסיות ועד חלקיקים ותת אטומיים - נמשכים זה לזה. תלוי בגודל, במסה ובצפיפות של העצם, כוח הכבידה שהוא מפעיל משתנה. וכשמדובר בכוכבי הלכת של מערכת השמש שלנו, שמשתנים בגודלם ובמסה שלהם, כוח הכובד על פני השטח שלהם משתנה במידה ניכרת.
לדוגמה, כוח המשיכה של כדור הארץ, כאמור, שווה ל- 9.80665 מ"ש (או 32.174 ft / s²). משמעות הדבר היא שאובייקט, אם הוא מוחזק מעל פני האדמה ומשחרר, יאיץ לעבר השטח במהירות של כ 9.8 מטר לכל שנייה של נפילה חופשית. זהו התקן למדידת כוח הכבידה בכוכבי לכת אחרים, שבא לידי ביטוי גם כג 'בודד.
בהתאם לחוק הכבידה האוניברסאלי של אייזק ניוטון, ניתן לבטא באופן מתמטי את המשיכה הכבידה בין שני גופים F = G (m¹m² / r²) - איפהו הוא הכוח, M1 ו M2 הם המוני העצמים האינטראקציה, r הוא המרחק בין מרכזי ההמונים לבין ז הוא קבוע הכבידה (6.674 × 10-11 N m2/ק"ג2 ).
בהתבסס על הגדלים וההמונים שלהם, כוח המשיכה בכוכב אחר אחר מתבטא לעתים קרובות במונחים של ז יחידות וגם מבחינת קצב האצת הנפילה החופשית. אז איך בדיוק כוכבי הלכת של מערכת השמש שלנו נערמים מבחינת כוח המשיכה שלהם לעומת כדור הארץ? ככה:
כוח הכבידה על כספית:
עם רדיוס ממוצע של כ -2,440 ק"מ ומסה של 3.30 × 1023 ק"ג, מרקורי גדול כ- 0.383 מגודל כדור הארץ ורק 0.055 כמסיבי. זה הופך את כוכב חמה לכוכב הלכת הקטן והמסיבי ביותר במערכת השמש. עם זאת, בזכות הצפיפות הגבוהה שלו - 5.427 גרם / ס"מ חזק3, שהוא מעט נמוך יחסית ל- 5.514 גרם / ס"מ של כדור הארץ3 - לכספית כוח הכבידה של פני השטח הוא 3.7 מ"ש, שזה המקבילה ל 0.38 ז.
כוח המשיכה בוונוס:
ונוס דומה לכדור הארץ במובנים רבים, וזו הסיבה שהוא מכונה לעתים קרובות "התאום של כדור הארץ". עם רדיוס ממוצע של 4.6023 × 108 קמ2, מסה של 4.8675 × 1024 ק"ג וצפיפות של 5.243 גרם / ס"מ3, ונוס שווה בגודלה ל 0.9499 אדמות, פי 0.815 מאסיביות, וכפול פי95 צפופה. מכאן, אין זה מפתיע מדוע כוח המשיכה בוונוס קרוב מאוד לזה של כדור הארץ - 8.87 מ / ש.2, או 0.904 ז.
כוח המשיכה על הירח:
זהו גוף אסטרונומי אחד בו בני אדם הצליחו לבדוק את השפעות הכובד המופחתת באופן אישי. חישובים המבוססים על הרדיוס הממוצע שלו (1737 ק"מ), המסה (7.3477 על 10 קמ"ש) וצפיפות (3.3464 גר 'ס"מ / ס"מ) והמשימות שערכו אסטרונאוטים אפולו, כוח הכוח על הירח נמדד כ- 1.62 מ' / ים2 , או 0.1654 גרם.
כוח המשיכה במאדים:
מאדים דומה גם לכדור הארץ מבחינות מפתח רבות. עם זאת, כשמדובר בגודל, במסה ובצפיפות, מאדים קטן יחסית. למעשה, הרדיוס הממוצע שלו 3.389 ק"מ הוא המקבילה לכ -53 אדמות בערך, ואילו המסה שלו (6.4171 × 10)23 ק"ג) הוא רק 0.107 אדמות. הצפיפות שלו, בינתיים, היא בערך o.71 מכדור הארץ, נכנסת יחסית ל -3.93 גרם / ס"מ. בגלל זה, למאדים יש פי 0.38 מכוח הכבידה של כדור הארץ, שעובד עד 3.711 מ"ש.
כוח המשיכה על יופיטר:
יופיטר הוא הכוכב הגדול והמאסיבי ביותר במערכת השמש. הרדיוס הממוצע שלו, בגודל 69,911 ± 6 ק"מ, הופך אותו ל -10.97 כפול גודל כדור הארץ, ואילו המסה שלו (1.8986 × 1027 ק"ג) הוא המקבילה ל 317.8 אדמות. אבל בהיותו ענקי גז, צדק באופן טבעי פחות צפוף מכדור הארץ וכוכבי לכת יבשתיים אחרים, עם צפיפות ממוצעת של 1.326 גרם / ס"מ3.
מה שכן, בהיותו ענקי גז, לצדק אין משטח אמיתי. אם אחד היה עומד על זה, הם פשוט היו שוקעים עד שהם בסופו של דבר הגיעו לליבה הסולידית (התיאורטית). כתוצאה מכך, כוח המשיכה של פני צדק (המוגדר ככוח הכובד בראש צמרות הענן שלו) הוא 24.79 מ '/ ש', או 2.528 גרם.
כוח המשיכה בשבתאי:
כמו יופיטר, סטורן הוא ענק גז ענק שהוא גדול ומסיבי משמעותית מכדור הארץ, אך הרבה פחות צפוף. בקיצור, הרדיוס הממוצע שלו הוא 58232 ± 6 ק"מ (9.13 אדמות). המסה שלו היא 5.6846 × 1026 ק"ג (מסיבי פי 95.15), וצפיפותם היא 0.687 גרם / ס"מ3. כתוצאה מכך, כוח הכבידה שלו (שוב, נמדד מראש ענניו) הוא מעט יותר מכדור הארץ, שהוא 10.44 מ"ש / (או 1.065 גרם).
כוח המשיכה באורנוס:
עם רדיוס ממוצע של 25,360 ק"מ ומסה של 8.68 × 1025 ק"ג. אורנוס גדול פי ארבעה מגודל כדור הארץ וכפול פי 14.536. עם זאת, כענק גז, הצפיפות שלו (1.27 גרם / ס"מ3) נמוך משמעותית מכדור הארץ. מכאן, מדוע כוח הכבידה שלו (נמדד מפסגות הענן) חלש מעט מכדור הארץ - 8.69 מ '/ ש2, או 0.886 גרם.
כוח המשיכה בנפטון:
עם רדיוס ממוצע של 24,622 ± 19 ק"מ ומסה של 1.0243 × 1026 ק"ג, נפטון הוא כוכב הלכת הרביעי בגודלו במערכת השמש. בסך הכל, הוא פי 3.86 מגודל כדור הארץ וכפול פי מאסיבי. אבל בהיותו ענק ענק, יש לו צפיפות נמוכה של 1.638 גרם / ס"מ3. כל זה מסתדר לכוח הכבידה של פני השטח של 11.15 מ / ש2 (או 1.14 גרם), שנמדד שוב בראש צמרות הענן של נפטון.
בסך הכל כוח הכבידה מפעיל את הסולם כאן במערכת השמש, החל מ- 0.38 גר 'על מרקורי ומאדים ועד 2.528 גרם עוצמתיים מעל ענני צדק. ובירח, אם אסטרונאוטים העזו, זה 0.1654 גרם עדין מאוד, מה שאפשר מכמה ניסויים מהנים בחוסר משקל כמעט!
הבנת ההשפעה של כוח הכבידה על גוף האדם הייתה חיונית לנסיעות בחלל, במיוחד בכל הנוגע למשימות לאורך מסלול ארוך ולתחנת החלל הבינלאומית. בעשורים הקרובים הידיעה לדמות זאת תועיל כשנתחיל לשלוח אסטרונאוטים למשימות חלל עמוק.
וכמובן, הידיעה עד כמה היא חזקה בכוכבי לכת אחרים תהיה חיונית למשימות מאוישות (ואולי אפילו להתיישבות) שם. בהתחשב בכך שהאנושות התפתחה בסביבה של 1 גר ', הידיעה כיצד נעבור על כוכבי לכת שיש בהם רק חלק קטן מכוח המשיכה יכולה להיות ההבדל בין חיים למוות.
כתבנו מאמרים רבים ומעניינים על כוח המשיכה כאן במגזין החלל. להלן כמה מהיר הכבידה ?, מאיפה הכבידה נובעת? וכיצד אנו יודעים שכוח המשיכה אינו כוח (סתם).
והנה האם ניתן לעשות כוח משיכה מלאכותי? והאם "פעולה מפחידה" מגדירה את כוח המשיכה?
למידע נוסף, עיין בעמוד של נאס"א שכותרתו "משיכת הכובד הקבועה" וחוק הכובד של ניוטון.
לאסטרונומיה קאסט יש גם פרק, שכותרתו פרק 102: כוח המשיכה.
