Các nhà khoa học đã biên soạn bản đồ trọng lực chi tiết nhất của sao Hỏa. Những vấn đề mà những người định cư trên sao Hỏa sẽ phải đối mặt

Trước khi phát minh ra kính thiên văn, người ta chỉ biết đến bảy hành tinh: Sao Thủy, Sao Kim, Sao Hỏa, Sao Mộc, Sao Thổ, Trái Đất và Mặt Trăng. Số lượng của họ phù hợp với nhiều người. Do đó, khi cuốn sách “Sứ giả đầy sao” của Galileo được xuất bản vào năm 1610, trong đó ông báo cáo rằng với sự trợ giúp của “phạm vi quan sát” của mình, ông đã có thể khám phá thêm bốn thiên thể mà “chưa ai nhìn thấy từ đầu thế giới”. cho đến ngày nay” (vệ tinh Jupiter), điều này đã gây ra một chấn động. Những người ủng hộ Galileo vui mừng trước những khám phá mới, trong khi những người phản đối ông tuyên bố một cuộc chiến không thể hòa giải với nhà khoa học.

Một năm sau, cuốn sách “Những phản ánh về thiên văn học, quang học và vật lý” được xuất bản ở Venice, trong đó tác giả lập luận rằng Galileo đã nhầm và số lượng hành tinh nhất thiết phải là bảy, vì trước hết, trong Di chúc cũđề cập đến chân nến bảy nhánh (có nghĩa là bảy hành tinh), thứ hai, chỉ có bảy lỗ trên đầu, thứ ba, chỉ có bảy kim loại và thứ tư, “các vệ tinh không thể nhìn thấy bằng mắt thường nên không thể nhìn thấy được”. ảnh hưởng đến Trái đất, do đó, chúng không cần thiết và do đó chúng không tồn tại.”

Tuy nhiên, những lập luận như vậy không thể ngăn cản sự phát triển của khoa học và giờ đây chúng ta biết chắc chắn rằng các vệ tinh của Sao Mộc tồn tại và số lượng hành tinh không hề là bảy. Chín hành tinh lớn (Sao Thủy, Sao Kim, Trái Đất, Sao Hỏa, Sao Mộc, Sao Thổ, Sao Thiên Vương, Sao Hải Vương và Sao Diêm Vương, trong đó chỉ có hai hành tinh đầu tiên không có vệ tinh) và hơn ba nghìn hành tinh nhỏ gọi là tiểu hành tinh quay quanh Mặt trời.

Các vệ tinh quay quanh các hành tinh của chúng dưới tác động của trường hấp dẫn của chúng. Lực hấp dẫn trên bề mặt của mỗi hành tinh có thể được tính bằng công thức F T = mg, trong đó g = GM/R 2 là gia tốc trọng trường trên hành tinh. Thay khối lượng M và bán kính R của các hành tinh khác nhau vào công thức cuối cùng, chúng ta có thể tính gia tốc trọng trường g trên mỗi hành tinh bằng bao nhiêu. Kết quả của những tính toán này (dưới dạng tỉ số giữa gia tốc trọng trường trên một hành tinh nhất định và gia tốc trọng trường trên bề mặt Trái đất) được cho trong Bảng 7.

Từ bảng này có thể thấy rằng gia tốc trọng trường lớn nhất và do đó lực hấp dẫn lớn nhất là ở Sao Mộc. Đây là hành tinh lớn nhất hệ mặt trời; bán kính của nó gấp 11 lần và khối lượng của nó lớn hơn Trái đất 318 lần. Sức hút yếu nhất ở Sao Diêm Vương xa xôi. Hành tinh này nhỏ hơn Mặt trăng: bán kính của nó chỉ 1150 km và khối lượng của nó nhỏ hơn Trái đất 500 lần!

Các hành tinh nhỏ của hệ mặt trời thậm chí còn có khối lượng nhỏ hơn. 98% các thiên thể này quay quanh Mặt trời giữa quỹ đạo của Sao Hỏa và Sao Mộc, tạo thành cái gọi là vành đai tiểu hành tinh. Tiểu hành tinh đầu tiên và lớn nhất, Ceres, được phát hiện vào năm 1801. Bán kính của nó khoảng 500 km và khối lượng của nó xấp xỉ 1,2 * 10 21 kg (tức là nhỏ hơn 5000 lần so với Trái đất). Có thể dễ dàng tính toán rằng gia tốc trọng trường trên Ceres nhỏ hơn trên Trái đất khoảng 32 lần! Trọng lượng của bất kỳ cơ thể nào hóa ra lại ít hơn cùng một số lần. Do đó, một phi hành gia đến Ceres có thể nâng một vật nặng 1,5 tấn (Hình 110).

Tuy nhiên, vẫn chưa có ai đến Ceres. Nhưng con người đã đến Mặt Trăng rồi. Điều này xảy ra lần đầu tiên vào mùa hè năm 1969, khi tàu không gian Apollo 11 đã đưa ba phi hành gia người Mỹ đến vệ tinh tự nhiên của chúng ta: N. Armstrong, E. Aldrin và M. Collins. “Tất nhiên,” Armstrong sau này nói, “trong điều kiện trọng lực của mặt trăng, bạn muốn nhảy lên… Chiều cao cao nhất Cú nhảy được hai mét - Aldrin nhảy lên bậc thứ ba của cầu thang cabin mặt trăng. Cú ngã không gây ra hậu quả khó chịu. Tốc độ thấp đến mức không có lý do gì để sợ bị thương ”.

Gia tốc rơi tự do trên Mặt trăng nhỏ hơn trên Trái đất 6 lần. Do đó, khi nhảy lên trên, một người sẽ đạt đến độ cao gấp 6 lần so với trên Trái đất. Để nhảy 2 mét trên Mặt trăng, như Aldrin đã làm, cần có lực tương tự như trên Trái đất khi nhảy 33 cm.

Các phi hành gia đầu tiên đã ở trên Mặt trăng trong 21 giờ 36 phút. Vào ngày 21 tháng 7, họ phóng từ Mặt trăng và vào ngày 24 tháng 7, Apollo 11 đáp xuống Thái Bình Dương. Con người đã rời khỏi Mặt trăng nhưng vẫn còn năm huy chương có hình năm phi hành gia đã chết trên đó. Đó là Yu. A. Gagarin, V. M. Komarov, V. Grissom, E. White và R Chaffee.

1. Liệt kê tất cả các hành tinh lớn tạo nên Hệ Mặt trời. 2. Tên lớn nhất và nhỏ nhất trong số chúng là gì? 3. Trọng lượng của một người trên Sao Mộc gấp bao nhiêu lần trọng lượng của cùng một người trên Trái đất? 4. Trọng lực trên sao Hỏa nhỏ hơn trên Trái đất bao nhiêu lần? 5. Bạn biết gì về Ceres? 6. Tại sao các phi hành gia trên Mặt Trăng lại đi bộ giống nhảy hơn là đi bộ bình thường?

Thường rất khó để giải thích bằng lời những điều đơn giản nhất hoặc cấu trúc của một cơ chế cụ thể. Nhưng thông thường, sự hiểu biết sẽ đến khá dễ dàng nếu bạn nhìn thấy chúng bằng mắt, hoặc thậm chí tốt hơn là xoay chúng trên tay. Nhưng có một số điều mắt chúng ta không nhìn thấy được và ngay cả những điều đơn giản cũng rất khó hiểu.
Ví dụ, cái gì là điện- có nhiều định nghĩa nhưng không có định nghĩa nào mô tả chính xác cơ chế của nó, không mơ hồ và không chắc chắn.
Mặt khác, kỹ thuật điện là một ngành khoa học khá phát triển, trong đó mọi quá trình điện đều được mô tả chi tiết bằng các công thức toán học.
Vậy tại sao không hiển thị các quy trình tương tự bằng cách sử dụng cùng các công thức và đồ họa máy tính này.
Nhưng hôm nay chúng ta sẽ xem xét hành động này nhiều hơn quá trình đơn giản hơn điện - lực hấp dẫn. Có vẻ như không có gì phức tạp về nó, bởi vì định luật vạn vật hấp dẫn đã được học ở trường, tuy nhiên... Toán học mô tả quá trình này diễn ra trong điều kiện lý tưởng, trong một số không gian ảo không có hạn chế.
Trong cuộc sống, mọi thứ thường không như vậy, và quá trình đang được xem xét liên tục được áp đặt lên nhiều hoàn cảnh khác nhau, thoạt nhìn không thể nhận ra hoặc không đáng kể.
Biết công thức và hiểu hành động của nó là những điều hơi khác nhau.
Vì vậy, chúng ta hãy thực hiện một bước nhỏ để hiểu được định luật hấp dẫn. Bản thân định luật rất đơn giản - lực hấp dẫn tỷ lệ thuận với khối lượng và tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng, nhưng sự phức tạp nằm ở số lượng vật thể tương tác không thể tưởng tượng được.
Đúng, chúng ta sẽ chỉ xem xét lực hấp dẫn, có thể nói, hoàn toàn một mình, điều này tất nhiên là không chính xác, nhưng trong trường hợp này thì có thể chấp nhận được, vì đây đơn giản là một cách để thể hiện cái vô hình.
Chưa hết, bài viết có chứa mã JavaScript, tức là. tất cả các bức ảnh thực sự được vẽ bằng Canvas, vì vậy toàn bộ bài viết có thể được chụp.

Hiển thị khả năng của trọng lực trong hệ mặt trời

Trong khuôn khổ cơ học cổ điển, tương tác hấp dẫn được mô tả bởi định luật vạn vật hấp dẫn của Newton, trong đó phát biểu rằng lực hấp dẫn F giữa hai điểm vật chất có khối lượng tôi 1 Và m 2, cách nhau bởi khoảng cách r, tỷ lệ thuận với cả hai khối lượng và tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách - nghĩa là:

Ở đâu G- hằng số hấp dẫn bằng khoảng 6,67384×10 -11 N×m 2 ×kg -2.
Nhưng tôi muốn thấy một bức tranh về sự thay đổi lực hấp dẫn trong toàn bộ hệ mặt trời chứ không phải giữa hai vật thể. Do đó khối lượng của vật thứ hai m 2 chúng ta hãy lấy nó bằng 1 và chỉ đơn giản biểu thị khối lượng của vật thứ nhất tôi. (Nghĩa là, chúng ta tưởng tượng các vật thể ở dạng điểm vật chất - có kích thước một pixel và chúng ta đo lực hấp dẫn so với một vật thể ảo khác, hãy gọi nó là “vật thể thử nghiệm”, có khối lượng 1 kg. ) Trong trường hợp này, công thức sẽ như sau:

Bây giờ, thay vì tôi chúng tôi thay thế khối lượng của phần quan tâm và thay vào đó r chúng ta đi qua tất cả các khoảng cách từ 0 đến giá trị quỹ đạo của hành tinh cuối cùng và nhận được sự thay đổi lực hấp dẫn tùy theo khoảng cách.
Khi tác dụng lực từ các vật khác nhau, chúng ta chọn vật lớn hơn.
Hơn nữa, chúng tôi thể hiện sức mạnh này không phải bằng những con số mà bằng những sắc thái màu sắc tương ứng. Điều này sẽ cho bạn một bức tranh rõ ràng về sự phân bố trọng lực trong hệ mặt trời. Nghĩa là, trong giác quan vật lý, bóng màu sẽ tương ứng với trọng lượng của một vật nặng 1 kg tại điểm tương ứng trong hệ mặt trời.
Cần lưu ý rằng:

• Lực hấp dẫn luôn dương và không có giá trị âm, tức là khối lượng không thể âm
• lực hấp dẫn không thể bằng 0, tức là một vật thể tồn tại với khối lượng nào đó hoặc hoàn toàn không tồn tại
• lực hấp dẫn không thể bị che chắn cũng như không bị phản xạ (giống như một tia sáng qua gương).

(trên thực tế, đây là tất cả những hạn chế mà vật lý áp đặt đối với toán học trong vấn đề này).
Bây giờ chúng ta hãy xem cách hiển thị độ lớn của lực hấp dẫn bằng màu sắc.

Để hiển thị các số có màu, bạn cần tạo một mảng trong đó chỉ số sẽ bằng số và giá trị sẽ là giá trị màu trong hệ thống RGB.
Đây là dải màu từ trắng sang đỏ, sau đó là vàng, xanh lá cây, xanh dương, tím và đen. Tổng cộng có 1786 sắc thái màu.

Số lượng màu sắc không nhiều, đơn giản là chúng không đủ để hiển thị toàn bộ quang phổ của lực hấp dẫn. Chúng ta hãy giới hạn bản thân ở lực hấp dẫn từ mức tối đa - trên bề mặt Mặt trời và mức tối thiểu - trong quỹ đạo của Sao Thổ. Nghĩa là, nếu lực hấp dẫn trên bề mặt Mặt trời (270,0 N) được biểu thị bằng một màu nằm trong bảng theo chỉ số 1, thì lực hấp dẫn đối với Mặt trời trên quỹ đạo của Sao Thổ (0,00006 N) sẽ là được biểu thị bằng một màu có chỉ số vượt xa 1700. Vì vậy, sẽ không có đủ màu sắc để thể hiện thống nhất độ lớn của lực hấp dẫn.
Để nhìn rõ những vị trí thú vị nhất trong lực hấp dẫn được hiển thị, cần phải có giá trị của lực hấp dẫn nhỏ hơn 1H tương ứng với sự thay đổi màu sắc lớn và từ 1H trở lên, sự tương ứng không quá thú vị - rõ ràng là lực hấp dẫn, chẳng hạn như của Trái đất, khác với lực hấp dẫn của Sao Hỏa hoặc Sao Mộc, vâng, được thôi. Tức là màu sắc sẽ không tỷ lệ thuận với độ lớn của lực hấp dẫn, nếu không chúng ta sẽ “mất đi” điều thú vị nhất.
Để chuyển giá trị trọng lực sang chỉ số bảng màu, chúng ta sử dụng công thức sau:

Vâng, đây chính là lối cường điệu tương tự, được biết đến từ Trung học phổ thông, chỉ được trích xuất trước đó từ đối số Căn bậc hai. (Lấy hoàn toàn từ ánh sáng, chỉ để giảm tỷ lệ giữa giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của lực hấp dẫn.)
Xem cách phân bổ màu sắc tùy thuộc vào sức hút của Mặt trời và các hành tinh.


Như bạn có thể thấy, trên bề mặt Mặt trời, vật thể thử nghiệm của chúng ta sẽ nặng khoảng 274 N hoặc 27,4 kG, vì 1 N = 0,10197162 kgf = 0,1 kgf. Và trên Sao Mộc nó gần như là 26N hoặc 2,6 kgf, trên Trái đất vật thể thử nghiệm của chúng ta nặng khoảng 9,8N hoặc 0,98kgf.
Về nguyên tắc, tất cả những con số này là rất, rất gần đúng. Đối với trường hợp của chúng tôi, điều này không quan trọng lắm, chúng tôi cần biến tất cả các giá trị trọng lực này thành giá trị màu tương ứng của chúng.
Vì vậy, từ bảng cho thấy giá trị tối đa của lực hấp dẫn là 274N và tối thiểu là 0,00006N. Tức là chúng khác nhau hơn 4,5 triệu lần.

Rõ ràng là tất cả các hành tinh đều có màu gần như giống nhau. Nhưng điều này không thành vấn đề, điều quan trọng là ranh giới lực hút của các hành tinh sẽ hiện rõ, vì lực hấp dẫn có giá trị nhỏ thay đổi màu sắc khá tốt.
Tất nhiên độ chính xác thấp nhưng chúng ta chỉ cần lấy ý tưởng chung về lực hấp dẫn trong hệ mặt trời.
Bây giờ hãy “sắp xếp” các hành tinh vào những vị trí tương ứng với khoảng cách của chúng với Mặt trời. Để làm điều này, bạn cần gắn một số loại thang khoảng cách vào gradient màu thu được. Tôi nghĩ độ cong của quỹ đạo có thể được bỏ qua.
Nhưng như mọi khi, quy mô vũ trụ, theo nghĩa đen của những từ này, không cho phép chúng ta nhìn thấy toàn cảnh. Hãy xem, Sao Thổ nằm cách Mặt trời khoảng 1430 triệu km, chỉ số tương ứng với màu sắc quỹ đạo của nó là 1738. Tức là. hóa ra trong một pixel (nếu chúng ta lấy tỷ lệ này thì một sắc thái màu bằng một pixel) là khoảng 822,8 nghìn km. Và bán kính Trái đất là khoảng 6371 km, tức là. đường kính là 12.742 km, nhỏ hơn khoảng 65 lần so với một pixel. Đây là cách duy trì tỷ lệ.
Chúng ta sẽ đi đường khác. Vì chúng ta quan tâm đến lực hấp dẫn của không gian quanh hành tinh, nên chúng ta sẽ tách riêng các hành tinh và tô màu chúng cũng như không gian xung quanh chúng bằng màu tương ứng với lực hấp dẫn từ chúng và Mặt trời. Ví dụ: lấy Sao Thủy - bán kính của hành tinh là 2,4 nghìn km. và đánh đồng nó với một hình tròn có đường kính 48 pixel, tức là Một pixel sẽ là 100 km. Khi đó Sao Kim và Trái Đất sẽ lần lượt là 121 và 127 pixel. Kích thước khá thuận tiện.
Vì vậy, chúng tôi tạo một bức ảnh có kích thước 600 x 600 pixel, xác định giá trị lực hấp dẫn đối với Mặt trời trên quỹ đạo của Sao Thủy cộng/trừ 30.000 km (để hành tinh này nằm ở trung tâm của bức ảnh) và vẽ nền với dải màu tương ứng với các lực này.
Đồng thời, để đơn giản hóa công việc, chúng ta vẽ không phải bằng các cung có bán kính tương ứng mà bằng các đường thẳng, thẳng đứng. (Nói một cách đại khái, "Mặt trời" của chúng ta sẽ "vuông" và luôn ở bên trái.)
Để đảm bảo màu nền không hiện qua hình ảnh hành tinh và vùng hấp dẫn đối với hành tinh, ta xác định bán kính của hình tròn tương ứng với vùng mà lực hút hành tinh lớn hơn lực hút Mặt trời và sơn nó màu trắng.
Sau đó, ở giữa bức tranh, chúng ta đặt một vòng tròn tương ứng với đường kính của Sao Thủy trên thang đo (48 pixel) và tô màu nó tương ứng với lực hút hành tinh trên bề mặt của nó.
Tiếp theo, chúng tôi vẽ từ hành tinh này với độ dốc phù hợp với sự thay đổi của lực hấp dẫn đối với nó, đồng thời liên tục so sánh màu sắc của từng điểm trong lớp lực hút với Sao Thủy với một điểm có cùng tọa độ, nhưng trong lớp hấp dẫn của Mặt Trời. Khi các giá trị này trở nên bằng nhau, chúng tôi làm cho pixel này có màu đen và ngừng vẽ thêm.
Do đó, chúng ta thu được một dạng thay đổi rõ ràng nhất định về lực hấp dẫn của hành tinh và Mặt trời với ranh giới màu đen rõ ràng giữa chúng.
(Tôi muốn thực hiện chính xác điều này, nhưng... nó không thành công, tôi không thể so sánh từng pixel của hai lớp hình ảnh.)

Về khoảng cách, 600 pixel tương đương với 60 nghìn km (tức là một pixel là 100 km).
Lực hấp dẫn đối với Mặt trời trong quỹ đạo của Sao Thủy và ở gần nó chỉ thay đổi trong một phạm vi nhỏ, trong trường hợp của chúng ta được biểu thị bằng một sắc thái màu.


Vì vậy, Sao Thủy và lực hấp dẫn ở vùng lân cận hành tinh.
Cần lưu ý ngay rằng tám tia tinh tế là khiếm khuyết khi vẽ các vòng tròn trong Canvas. Chúng không liên quan gì đến vấn đề đang được thảo luận và đơn giản là nên bỏ qua.
Kích thước của hình vuông là 600 x 600 pixel, tức là. không gian này là 60 nghìn km. Bán kính của Sao Thủy là 24 pixel - 2,4 nghìn km. Bán kính vùng thu hút là 23,7 nghìn km.
Vòng tròn ở trung tâm gần như trắng, đây chính là hành tinh này và màu sắc của nó tương ứng với trọng lượng của vật thể thử nghiệm kilôgam của chúng ta trên bề mặt hành tinh - khoảng 373 gam. vòng tròn mỏng có màu xanh cho thấy ranh giới giữa bề mặt của hành tinh và vùng trong đó lực hấp dẫn đối với hành tinh vượt quá lực hấp dẫn đối với Mặt trời.
Tiếp theo, màu sắc thay đổi dần dần, ngày càng đỏ hơn (tức là trọng lượng của vật thử giảm) và cuối cùng trở thành màu tương ứng với lực hấp dẫn của Mặt trời ở một nơi nhất định, tức là. trong quỹ đạo của Sao Thủy. Ranh giới giữa vùng nơi lực hút hành tinh vượt quá lực hút Mặt trời cũng được đánh dấu bằng một vòng tròn màu xanh lam.
Như bạn có thể thấy, không có gì siêu nhiên cả.
Nhưng trong cuộc sống, bức tranh có phần khác. Ví dụ, trong hình ảnh này và tất cả các hình ảnh khác, Mặt trời ở bên trái, điều đó có nghĩa là trên thực tế, vùng hấp dẫn của hành tinh sẽ hơi “dẹt” ở bên trái và mở rộng ở bên phải. Và trong hình có một vòng tròn.
Chắc chắn, sự lựa chọn tốt nhất sẽ có sự so sánh từng pixel giữa vùng hấp dẫn của Mặt trời và vùng hấp dẫn của hành tinh và sự lựa chọn (hiển thị) cái lớn hơn trong số chúng. Nhưng cả tôi, với tư cách là tác giả của bài viết này, lẫn JavaScript đều không có khả năng làm được những điều đó. Làm việc với mảng đa chiều không phải là ưu tiên hàng đầu của của ngôn ngữ này, nhưng công việc của nó có thể được hiển thị trên hầu hết mọi trình duyệt, điều này đã giải quyết được vấn đề về ứng dụng.
Và trong trường hợp của Sao Thủy và tất cả các hành tinh khác trong nhóm mặt đất, sự thay đổi lực hấp dẫn đối với Mặt trời không lớn đến mức thể hiện nó bằng tập hợp các sắc thái màu có sẵn. Nhưng khi xét Sao Mộc và Sao Thổ, sự thay đổi lực hấp dẫn đối với Mặt Trời là rất dễ nhận thấy.

sao Kim

Trên thực tế, mọi thứ đều giống với hành tinh trước đó, chỉ có kích thước của Sao Kim và khối lượng của nó lớn hơn nhiều, và lực hấp dẫn đối với Mặt trời trong quỹ đạo của hành tinh này ít hơn (màu sắc đậm hơn, hay nói đúng hơn là đỏ hơn). ) và hành tinh có khối lượng lớn hơn nên màu sắc của đĩa hành tinh nhạt hơn.
Để một hành tinh có vùng hấp dẫn của vật thể thử nghiệm nặng 1 kg phù hợp với hình ảnh 600 x 600 pixel, chúng tôi giảm tỷ lệ xuống 10 lần. Bây giờ có 1 nghìn km trong một pixel.

Trái đất + Mặt trăng

Để hiển thị Trái đất và Mặt trăng, việc thay đổi tỷ lệ 10 lần (như trường hợp của Sao Kim) là không đủ, bạn cần tăng kích thước của hình ảnh (bán kính quỹ đạo của Mặt trăng là 384,467 nghìn km). Hình ảnh sẽ có kích thước 800 x 800 pixel. Tỷ lệ là 1 nghìn km trong một pixel (chúng tôi hiểu rõ rằng lỗi của hình ảnh sẽ còn tăng hơn nữa).


Hình ảnh cho thấy rõ các vùng hấp dẫn của Mặt trăng và Trái đất được ngăn cách bởi một vùng hấp dẫn đối với Mặt trời. Nghĩa là Trái Đất và Mặt Trăng là một hệ thống gồm hai hành tinh tương đương nhau có khối lượng khác nhau.

Sao Hỏa với Phobos và Deimos

Tỷ lệ là 1 nghìn km trong một pixel. Những thứ kia. như sao Kim, Trái đất và Mặt trăng. Hãy nhớ rằng khoảng cách tỷ lệ thuận và việc hiển thị trọng lực là phi tuyến tính.


Bây giờ, bạn có thể thấy ngay sự khác biệt cơ bản giữa Sao Hỏa và các vệ tinh của nó với Trái đất và Mặt trăng. Nếu Trái đất và Mặt trăng là một hệ gồm hai hành tinh và mặc dù kích cỡ khác nhau và khối lượng đóng vai trò ngang nhau thì các vệ tinh của Sao Hỏa nằm trong vùng chịu lực hấp dẫn của Sao Hỏa.
Bản thân hành tinh này và các vệ tinh của nó thực tế đã “mất tích”. Vòng tròn màu trắng là quỹ đạo của vệ tinh ở xa - Deimos. Hãy phóng to 10 lần để xem rõ hơn. Có 100 km trong một pixel.


Những tia sáng “rùng rợn” này từ Canvas làm hỏng bức ảnh khá nặng.
Kích thước của Phobos và Deimos tăng lên 50 lần một cách không cân xứng, nếu không thì chúng hoàn toàn vô hình. Màu sắc bề mặt của các vệ tinh này cũng không hợp lý. Trên thực tế, lực hấp dẫn trên bề mặt của những hành tinh này nhỏ hơn lực hấp dẫn trên Sao Hỏa trong quỹ đạo của chúng.
Tức là mọi thứ đều bị “thổi bay” khỏi bề mặt của Phobos và Deimos bởi lực hấp dẫn của Sao Hỏa. Do đó, màu sắc bề mặt của chúng phải bằng màu của quỹ đạo của chúng, nhưng chỉ để dễ nhìn hơn, các đĩa của vệ tinh được tô màu theo màu của lực hấp dẫn khi không có lực hấp dẫn hướng về phía chúng. Sao Hoả.
Những vệ tinh này đơn giản phải là nguyên khối. Ngoài ra, vì không có lực hấp dẫn trên bề mặt, điều đó có nghĩa là chúng không thể hình thành ở dạng này, tức là cả Phobos và Deimos trước đây đều là bộ phận của một số vật thể khác lớn hơn. Chà, hoặc ít nhất, họ ở một nơi khác, có lực hấp dẫn ít hơn so với vùng hấp dẫn của Sao Hỏa.
Ví dụ, ở đây phobos. Tỷ lệ là 100 mét trong một pixel.
Bề mặt của vệ tinh được biểu thị bằng một vòng tròn màu xanh lam và lực hấp dẫn của toàn bộ khối lượng của vệ tinh được biểu thị bằng một vòng tròn màu trắng.
(Trên thực tế, hình dạng của các thiên thể nhỏ Phobos, Deimos, v.v. không phải là hình cầu)
Màu sắc của vòng tròn ở trung tâm tương ứng với lực hấp dẫn của khối lượng vệ tinh. Càng gần bề mặt hành tinh, lực hấp dẫn càng yếu.
(Ở đây một lần nữa có sự thiếu chính xác. Trên thực tế, vòng tròn màu trắng là ranh giới nơi lực hấp dẫn đối với hành tinh này bằng với lực hấp dẫn đối với Sao Hỏa trong quỹ đạo của Phobos.
Tức là màu bên ngoài vòng tròn màu trắng này phải giống với màu bên ngoài vòng tròn màu xanh biểu thị bề mặt của vệ tinh. Tuy nhiên, quá trình chuyển đổi màu được hiển thị phải nằm trong vòng tròn màu trắng. Nhưng sau đó sẽ không có gì được nhìn thấy cả.)
Nó trông giống như một bản vẽ cắt ngang của hành tinh.
Tính toàn vẹn của hành tinh chỉ được xác định bởi độ bền của vật liệu tạo nên Phobos. Với sức mạnh yếu hơn, sao Hỏa sẽ có các vành đai giống như sao Thổ do vệ tinh bị phá hủy.


Và có vẻ như sự sụp đổ của các vật thể không gian không phải là một sự kiện ngoại lệ. Ngay cả Kính viễn vọng Không gian Hubble cũng “phát hiện” được trường hợp tương tự.

Sự tan rã của tiểu hành tinh P/2013 R3, nằm ở khoảng cách hơn 480 triệu km tính từ Mặt trời (trong vành đai tiểu hành tinh, xa hơn Ceres). Đường kính của bốn mảnh lớn nhất của tiểu hành tinh đạt tới 200 mét, tổng khối lượng của chúng khoảng 200 nghìn tấn.
Và cái này Deimos. Mọi thứ đều giống như Phobos. Tỷ lệ là 100 mét trong một pixel. Chỉ có hành tinh này nhỏ hơn và do đó nhẹ hơn, đồng thời cũng nằm xa Sao Hỏa hơn và lực hút tới Sao Hỏa ở đây ít hơn (nền của bức ảnh tối hơn, tức là màu đỏ hơn).

Ceres

Chà, Ceres chẳng có gì đặc biệt cả, ngoại trừ màu sắc. Lực hấp dẫn của Mặt trời ở đây ít hơn nên màu sắc phù hợp. Tỷ lệ là 100 km trong một pixel (giống như trong ảnh với Sao Thủy).
Vòng tròn nhỏ màu xanh là bề mặt của Ceres và vòng tròn lớn màu xanh là ranh giới nơi lực hấp dẫn trên hành tinh này bằng với lực hấp dẫn trên Mặt trời.

sao Mộc

Sao Mộc rất lớn. Đây là một bức ảnh có kích thước 800 x 800 pixel. Tỷ lệ là 100 nghìn km trong một pixel. Điều này nhằm thể hiện toàn bộ vùng hấp dẫn của hành tinh. Bản thân hành tinh này là một chấm nhỏ ở trung tâm. Vệ tinh không được hiển thị.
Chỉ có quỹ đạo (vòng tròn bên ngoài màu trắng) của vệ tinh xa nhất, S/2003 J 2, được hiển thị.


Sao Mộc có 67 mặt trăng. Lớn nhất là Io, Europa, Ganymede và Callisto.
Vệ tinh xa nhất, S/2003 J 2, quay quanh Sao Mộc ở khoảng cách trung bình 29.541.000 km. Đường kính của nó khoảng 2 km, khối lượng của nó khoảng 1,5 × 10 13 kg. Như bạn có thể thấy, nó vượt xa phạm vi trọng lực của hành tinh. Điều này có thể được giải thích là do sai sót trong tính toán (xét cho cùng, khá nhiều phép tính trung bình, làm tròn và loại bỏ một số chi tiết đã được thực hiện).
Mặc dù có cách tính giới hạn ảnh hưởng hấp dẫn của Sao Mộc được xác định bằng quả cầu Hill, bán kính của nó được xác định theo công thức

trong đó sao Mộc và m sao Mộc là bán trục lớn của hình elip và khối lượng của Sao Mộc, và mặt trời M là khối lượng của Mặt Trời. Điều này mang lại bán kính tròn là 52 triệu km. S/2003 J 2 đang di chuyển ra xa theo quỹ đạo lệch tâm ở khoảng cách lên tới 36 triệu km tính từ Sao Mộc
Sao Mộc còn có hệ thống vành đai gồm 4 thành phần chính: một vòng xuyến dày bên trong gồm các hạt được gọi là “vòng hào quang”; “Vòng chính” tương đối sáng và mỏng; và hai vòng ngoài rộng và yếu - được gọi là "vòng lưới", được đặt tên theo vật liệu của các vệ tinh - hình thành nên chúng: Amalthea và Thebes.
Một vòng hào quang có bán kính bên trong là 92.000 và bên ngoài là 122.500 km.
Vòng chính 122500-129000 km.
Vòng màng nhện của Amalthea 129000-182000 km.
Vòng nhện của Thebes 129000-226000 km.
Hãy phóng to hình ảnh lên 200 lần, có 500 km trong một pixel.
Đây là các vành đai của Sao Mộc. Vòng tròn mỏng là bề mặt của hành tinh. Tiếp theo là ranh giới của các vòng - ranh giới bên trong của vòng quầng, ranh giới bên ngoài của vòng quầng và ranh giới bên trong của vòng chính, v.v.
Vòng tròn nhỏ ở góc trên bên trái là khu vực mà lực hấp dẫn của vệ tinh Io của Sao Mộc bằng với lực hấp dẫn của Sao Mộc trong quỹ đạo của Io. Bản thân vệ tinh đơn giản là không thể nhìn thấy được ở quy mô này.


Về nguyên tắc, các hành tinh lớn có vệ tinh cần được xem xét riêng biệt, vì sự khác biệt về giá trị của lực hấp dẫn cũng như kích thước của vùng hấp dẫn của hành tinh là rất lớn. Kết quả là tất cả các chi tiết thú vị đều bị mất. Nhưng nhìn vào một bức ảnh có độ dốc xuyên tâm không có nhiều ý nghĩa.

sao Thổ

Kích thước ảnh 800 x 800 pixel. Tỷ lệ là 100 nghìn km trong một pixel. Bản thân hành tinh này là một chấm nhỏ ở trung tâm. Vệ tinh không được hiển thị.
Có thể thấy rõ sự thay đổi lực hấp dẫn đối với Mặt trời (hãy nhớ rằng Mặt trời ở bên trái).


Sao Thổ có 62 mặt trăng được biết đến. Lớn nhất trong số đó là Mimas, Enceladus, Tethys, Dione, Rhea, Titan và Iapetus.
Vệ tinh xa nhất là Fornjot (ký hiệu tạm thời là S/2004 S 8). Còn được gọi là Sao Thổ XLII. Bán kính trung bình của vệ tinh khoảng 3 km, khối lượng 2,6×10 14 kg, bán trục lớn 25.146.000 km.
Các vành đai trên các hành tinh chỉ xuất hiện ở một khoảng cách đáng kể so với Mặt trời. Hành tinh đầu tiên như vậy là Sao Mộc. Có khối lượng và kích thước lớn hơn Sao Thổ, các vành đai của nó không ấn tượng bằng các vành đai của Sao Thổ. Nghĩa là, kích thước và khối lượng của hành tinh đối với sự hình thành các vành đai ít quan trọng hơn khoảng cách đến Mặt trời.
Nhưng hãy nhìn xa hơn, có một cặp vành bao quanh tiểu hành tinh Chariklo (10199 Chariklo) (đường kính tiểu hành tinh khoảng 250 km), quay quanh Mặt trời giữa Sao Thổ và Sao Thiên Vương.

Wikipedia về tiểu hành tinh Chariklo
Hệ thống vành đai bao gồm một vòng trong dày đặc rộng 7 km và một vòng ngoài rộng 3 km. Khoảng cách giữa các vòng là khoảng 9 km. Bán kính của các vành đai lần lượt là 396 và 405 km. Chariklo là vật thể nhỏ nhất có vòng được phát hiện.
Tuy nhiên, lực hấp dẫn chỉ có mối liên hệ gián tiếp với các vòng.
Trên thực tế, các vòng xuất hiện do sự phá hủy của các vệ tinh, bao gồm vật liệu không đủ bền, tức là. không phải những tảng đá nguyên khối như Phobos hay Deimos, mà là những mảnh đá, băng, bụi và các mảnh vụn không gian khác đông cứng lại thành một khối.
Vì vậy, hành tinh này đã kéo anh ta đi bằng lực hấp dẫn của nó. Một vệ tinh như vậy, không có lực hấp dẫn riêng (hay nói đúng hơn là có lực hấp dẫn riêng nhỏ hơn lực hút đối với hành tinh trên quỹ đạo của nó) bay trên quỹ đạo, để lại dấu vết vật chất bị phá hủy. Đây là cách một chiếc nhẫn được hình thành. Hơn nữa, dưới tác dụng của lực hấp dẫn đối với hành tinh, vật chất mảnh vỡ này tiếp cận hành tinh. Tức là chiếc nhẫn sẽ giãn ra.
Ở một mức độ nào đó, lực hấp dẫn trở nên đủ mạnh để tốc độ rơi của những mảnh vỡ này tăng lên và chiếc nhẫn biến mất.

Lời bạt

Mục đích đăng bài viết này có lẽ ai đó có kiến ​​thức lập trình sẽ quan tâm đến chủ đề này và làm ra mô hình tốt hơn lực hấp dẫn trong Hệ Mặt trời (vâng, ba chiều, có hoạt hình.
Hoặc có thể anh ta thậm chí sẽ làm cho các quỹ đạo không cố định mà còn được tính toán - điều này cũng có thể xảy ra, quỹ đạo sẽ là nơi mà lực hấp dẫn sẽ được bù lại bằng lực ly tâm.
Nó sẽ gần giống như ngoài đời, giống như một hệ mặt trời thực sự. (Đây là nơi có thể tạo ra một game bắn súng không gian, với tất cả sự tinh tế của việc điều hướng không gian trong vành đai tiểu hành tinh. Có tính đến các lực tác động theo các định luật vật lý thực tế chứ không phải giữa các đồ họa vẽ tay.)
Và đây sẽ là một cuốn sách giáo khoa vật lý xuất sắc và rất thú vị để nghiên cứu.
tái bút Tác giả bài viết là một người bình thường:
không phải là nhà vật lý
không phải là nhà thiên văn học
không phải là lập trình viên
không có trình độ học vấn cao hơn.

thẻ:

• trực quan hóa dữ liệu
• javascript
• vật lý
• Trọng lực

Thêm thẻ

Mọi người đã mơ ước được du hành tới các vì sao từ thời cổ đại, bắt đầu từ thời điểm các nhà thiên văn học đầu tiên kiểm tra các hành tinh khác trong hệ thống của chúng ta và các vệ tinh của chúng thông qua các kính thiên văn nguyên thủy. Đã nhiều thế kỷ trôi qua kể từ đó, nhưng than ôi, những chuyến bay liên hành tinh, đặc biệt là những chuyến bay đến các vì sao khác vẫn không thể thực hiện được. Và vật thể ngoài Trái đất duy nhất mà các nhà nghiên cứu đã ghé thăm chính là Mặt trăng.

Chúng ta biết rằng Trọng lực là lực mà Trái đất thu hút các vật thể khác nhau.

Lực hấp dẫn luôn hướng về tâm hành tinh. Lực hấp dẫn truyền gia tốc cho vật, gọi là gia tốc trọng trường và có giá trị bằng 9,8 m/s 2. Điều này có nghĩa là bất kỳ vật nào, bất kể khối lượng của nó, khi rơi tự do (không có lực cản của không khí) đều thay đổi tốc độ của nó trong mỗi giây rơi 9,8 m/s.

Áp dụng công thức tìm gia tốc trọng trường

Khối lượng của các hành tinh M và bán kính R của chúng được biết đến nhờ các quan sát thiên văn và các phép tính phức tạp.

và G là hằng số hấp dẫn (6,6742 10 -11 m 3 s -2 kg -1).

Nếu áp dụng công thức này để tính gia tốc trọng trường trên bề mặt Trái Đất (khối lượng M = 5,9736 1024 kg, bán kính R = 6,371 106 m), ta được g=6,6742 * 10 *5,9736 / 6,371*6,371 = 9,822 m/s 2

Giá trị tiêu chuẩn (“bình thường”) được áp dụng khi xây dựng hệ đơn vị là g = 9,80665 m/s 2 và trong tính toán kỹ thuật chúng thường lấy g = 9,81 m/s 2 .

Giá trị tiêu chuẩn g đã được định nghĩa là gia tốc "trung bình" theo một nghĩa nào đó do trọng lực trên Trái đất, xấp xỉ bằng gia tốc trọng trường ở vĩ độ 45,5° ở mực nước biển.

Do trọng lực của Trái Đất nên nước chảy thành sông. Một người nhảy lên và rơi xuống Trái đất vì Trái đất hút anh ta. Trái đất thu hút tất cả các vật thể về phía mình: Mặt trăng, nước của biển và đại dương, nhà cửa, vệ tinh, v.v. Nhờ lực hấp dẫn, diện mạo hành tinh của chúng ta không ngừng thay đổi. Những trận tuyết lở từ trên núi đổ xuống, sông băng di chuyển, xảy ra lở đá, mưa rơi và sông chảy từ đồi xuống đồng bằng.

Tất cả chúng sinh trên trái đất đều cảm nhận được sức hấp dẫn của nó. Thực vật cũng “cảm nhận được” tác động và hướng của trọng lực, đó là lý do vì sao rễ chính luôn mọc hướng xuống dưới, hướng về tâm trái đất, còn thân luôn mọc hướng lên trên.

Trái đất và tất cả các hành tinh khác chuyển động quanh Mặt trời đều bị thu hút bởi nó và lẫn nhau. Trái đất không chỉ thu hút các vật thể về phía mình mà các vật thể này còn thu hút Trái đất về phía mình. Chúng thu hút lẫn nhau và thu hút mọi vật thể trên Trái đất. Ví dụ, lực hút từ Mặt trăng gây ra dòng nước lên xuống trên Trái đất, những khối nước khổng lồ dâng lên trên đại dương và biển hai lần một ngày tới độ cao vài mét. Chúng thu hút lẫn nhau và thu hút mọi vật thể trên Trái đất. Vì vậy, SỨC HẤP TUYỆT VỜI CỦA MỌI VẬT THỂ TRONG VŨ TRỤ GỌI LÀ SỰ HẤP DẪN CỦA VŨ TRỤ.

Để xác định lực hấp dẫn tác dụng lên một vật có khối lượng bất kỳ, cần nhân gia tốc trọng trường với khối lượng của vật đó.

F = g * m,

trong đó m là khối lượng của vật, g là gia tốc rơi tự do.

Công thức cho thấy giá trị trọng lực tăng khi trọng lượng cơ thể tăng. Rõ ràng là lực hấp dẫn cũng phụ thuộc vào độ lớn của gia tốc trọng trường. Điều này có nghĩa là chúng ta có thể kết luận: đối với một vật có khối lượng không đổi, giá trị của lực hấp dẫn thay đổi khi gia tốc trọng trường thay đổi.

Sử dụng công thức tìm gia tốc trọng trường g=GM/R 2

Chúng ta có thể tính toán giá trị g trên bề mặt của bất kỳ hành tinh nào. Khối lượng của các hành tinh M và bán kính R của chúng được biết đến nhờ các quan sát thiên văn và các phép tính phức tạp. trong đó G là hằng số hấp dẫn (6,6742 10 -11 m 3 s -2 kg -1).

Các hành tinh từ lâu đã được các nhà khoa học chia thành hai nhóm. Đầu tiên là các hành tinh loại đất: Sao Thủy, Sao Kim, Trái Đất, Sao Hỏa và gần đây là Sao Diêm Vương. Chúng có đặc điểm tương đối kích thước nhỏ, một số lượng nhỏ các vệ tinh và trạng thái rắn. Những cái còn lại là Sao Mộc, Sao Thổ, Sao Thiên Vương, Sao Hải Vương - những hành tinh khổng lồ bao gồm khí hydro và khí heli. Tất cả chúng đều chuyển động quanh Mặt trời theo quỹ đạo hình elip, lệch khỏi quỹ đạo nhất định nếu một hành tinh lân cận đi qua gần đó.

“Trạm vũ trụ đầu tiên” của chúng ta là Sao Hỏa. Một người sẽ nặng bao nhiêu trên sao Hỏa? Không khó để thực hiện một phép tính như vậy. Để làm được điều này, bạn cần biết khối lượng và bán kính của Sao Hỏa.

Như đã biết, khối lượng của “hành tinh đỏ” nhỏ hơn khối lượng Trái đất 9,31 lần và bán kính nhỏ hơn bán kính 1,88 lần. khối cầu. Do đó, do tác động của yếu tố thứ nhất, trọng lực trên bề mặt Sao Hỏa sẽ nhỏ hơn 9,31 lần và do yếu tố thứ hai, lớn hơn 3,53 lần so với chúng ta (1,88 * 1,88 = 3,53 ). Cuối cùng, nó chiếm hơn 1/3 trọng lực của Trái đất ở đó (3,53: 9,31 = 0,38). Nó cách trái đất 0,38 g, tức là bằng khoảng một nửa. Điều này có nghĩa là trên hành tinh đỏ, bạn có thể phi nước đại và nhảy cao hơn nhiều so với trên Trái đất và tất cả các vật nặng cũng sẽ nhẹ hơn nhiều. Theo cách tương tự, bạn có thể xác định ứng suất trọng lực lên bất kỳ thiên thể nào.

Bây giờ hãy xác định ứng suất trọng lực trên Mặt trăng. Khối lượng của Mặt trăng, như chúng ta biết, nhỏ hơn khối lượng Trái đất 81 lần. Nếu Trái đất có khối lượng nhỏ như vậy thì lực hấp dẫn trên bề mặt của nó sẽ yếu hơn hiện tại 81 lần. Nhưng theo định luật Newton, quả bóng hút như thể toàn bộ khối lượng của nó tập trung ở tâm. Tâm Trái đất nằm ở khoảng cách bằng bán kính Trái đất so với bề mặt của nó, tâm Mặt trăng nằm ở khoảng cách bằng bán kính Mặt trăng. Nhưng bán kính mặt trăng bằng 27/100 bán kính trái đất và khi giảm khoảng cách đi 100/27 lần thì lực hấp dẫn tăng lên (100/27) 2 lần. Điều này có nghĩa là ứng suất trọng lực cuối cùng trên bề mặt Mặt Trăng là

100 2/27 2 * 81 = 1/6 trần gian

Điều tò mò là nếu nước tồn tại trên Mặt trăng, người bơi lội trong ao trên Mặt trăng cũng sẽ cảm thấy giống như trên Trái đất. Trọng lượng của nó sẽ giảm sáu lần, nhưng trọng lượng của nước mà nó chiếm chỗ sẽ giảm cùng một lượng; tỷ lệ giữa chúng sẽ giống như trên Trái đất, và người bơi sẽ lao xuống nước của Mặt trăng đúng bằng mức anh ta lặn ở đây.

gia tốc rơi tự do trên bề mặt của một số thiên thể, m/s 2

CN 273,1

Thủy ngân 3,68-3,74

Sao Kim 8,88

Trái Đất 9.81

Mặt Trăng 1.62

Ceres 0,27

Sao Hỏa 3,86

Sao Mộc 23,95

Sao Thổ 10.44

Urani 8,86

Sao Hải Vương 11.09

Sao Diêm Vương 0,61

Như có thể thấy từ bảng, giá trị gần như giống hệt nhau của gia tốc trọng trường có trên Sao Kim và cách Trái đất 0,906.

Bây giờ chúng ta hãy đồng ý rằng trên Trái đất một nhà du hành vũ trụ nặng đúng 70 kg. Khi đó đối với các hành tinh khác ta thu được giá trị trọng lượng như sau (các hành tinh được sắp xếp theo thứ tự trọng lượng tăng dần):

Nhưng trên Mặt trời, lực hấp dẫn (lực hấp dẫn) mạnh hơn trên Trái đất 28 lần. Cơ thể con người sẽ nặng 20.000 N ở đó và sẽ ngay lập tức bị đè bẹp bởi trọng lượng của chính nó.

Nếu chúng ta phải chuyến du hành không gian Theo các hành tinh trong hệ mặt trời, chúng ta cần chuẩn bị cho việc trọng lượng của chúng ta sẽ thay đổi. Lực hấp dẫn cũng có nhiều tác dụng khác nhau đối với sinh vật. Nói một cách đơn giản, khi các thế giới có thể sinh sống khác được phát hiện, chúng ta sẽ thấy rằng cư dân của chúng khác nhau rất nhiều tùy thuộc vào khối lượng hành tinh của chúng. Ví dụ, nếu Mặt trăng có người sinh sống, nó sẽ là nơi sinh sống của những sinh vật rất cao và mỏng manh, và ngược lại, trên một hành tinh có khối lượng bằng Sao Mộc, cư dân sẽ rất thấp, khỏe và to lớn. Nếu không, bạn chỉ đơn giản là không thể sống sót với tứ chi yếu ớt trong điều kiện như vậy, cho dù bạn có cố gắng thế nào đi chăng nữa. Lực hấp dẫn sẽ đóng một vai trò quan trọng trong việc xâm chiếm sao Hỏa trong tương lai.

Trên các hành tinh khác, tại sao nó lại xảy ra, nó cần thiết để làm gì, cũng như tác dụng của nó đối với các sinh vật khác nhau.

Không gian

Mọi người đã mơ ước được du hành tới các vì sao từ thời cổ đại, bắt đầu từ thời điểm các nhà thiên văn học đầu tiên kiểm tra các hành tinh khác trong hệ thống của chúng ta và các vệ tinh của chúng thông qua các kính thiên văn nguyên thủy, có nghĩa là, theo quan điểm của họ, chúng có thể có người ở.

Đã nhiều thế kỷ trôi qua kể từ đó, nhưng than ôi, những chuyến bay liên hành tinh và đặc biệt là những chuyến bay đến các ngôi sao khác vẫn không thể thực hiện được. Và vật thể ngoài Trái đất duy nhất mà các nhà nghiên cứu đã ghé thăm chính là Mặt trăng. Nhưng vào đầu thế kỷ 20, các nhà khoa học đã biết rằng lực hấp dẫn trên các hành tinh khác khác với lực hấp dẫn của chúng ta. Nhưng tại sao? Nó là gì, tại sao nó phát sinh và nó có thể phá hoại không? Chúng ta sẽ xem xét những câu hỏi này.

Một chút vật lý

Ông cũng phát triển một lý thuyết theo đó hai vật thể bất kỳ đều chịu lực hút lẫn nhau. Ở quy mô không gian và toàn bộ Vũ trụ, hiện tượng này thể hiện rất rõ ràng. Ví dụ nổi bật nhất là hành tinh của chúng ta và Mặt trăng, nhờ lực hấp dẫn, quay quanh Trái đất. Chúng ta thấy sự biểu hiện của trọng lực trong đời sống hằng ngày, chúng ta chỉ làm quen và không để ý đến nó chút nào. Người ta gọi đây là vì nó mà chúng ta không bay lên không trung mà bước đi bình thản trên mặt đất. Nó còn giúp giữ cho bầu khí quyển của chúng ta không bị bốc hơi dần vào không gian. Đối với chúng ta, thông thường nó là 1 G, nhưng lực hấp dẫn trên các hành tinh khác là bao nhiêu?

Sao Hoả

Sao Hỏa có đặc điểm vật lý giống nhất với hành tinh của chúng ta. Tất nhiên, cuộc sống ở đó có vấn đề do thiếu không khí và nước, nhưng nó nằm trong vùng được gọi là vùng có thể ở được. Đúng, rất có điều kiện. Nó không có sức nóng khủng khiếp như trên sao Kim, những cơn bão hàng thế kỷ như trên sao Mộc và cái lạnh tuyệt đối như trên Titan. Và các nhà khoa học trong nhiều thập kỷ qua đã không ngừng cố gắng tìm ra các phương pháp địa khai hóa nó, tạo điều kiện phù hợp cho cuộc sống không cần trang phục vũ trụ. Tuy nhiên, hiện tượng hấp dẫn trên sao Hỏa là gì? Nó cách Trái đất 0,38 g, tức là bằng khoảng một nửa. Điều này có nghĩa là trên hành tinh đỏ, bạn có thể phi nước đại và nhảy cao hơn nhiều so với trên Trái đất và tất cả các vật nặng cũng sẽ nhẹ hơn nhiều. Và điều này là khá đủ để giữ lại không chỉ bầu không khí lỏng và “yếu đuối” hiện tại mà còn cả bầu không khí dày đặc hơn nhiều.

Đúng, còn quá sớm để nói về địa hình, bởi vì trước tiên, ít nhất bạn cần phải hạ cánh trên đó và thiết lập các chuyến bay liên tục và đáng tin cậy. Tuy nhiên, trọng lực trên sao Hỏa khá phù hợp cho những người định cư trong tương lai.

sao Kim

Một hành tinh khác gần chúng ta nhất (ngoài Mặt trăng) là Sao Kim. Đây là một thế giới với những điều kiện khắc nghiệt và bầu không khí cực kỳ dày đặc, ngoài ra trong một khoảng thời gian dài không ai thành công. Nhân tiện, sự hiện diện của nó được phát hiện bởi không ai khác ngoài Mikhail Lomonosov.

Bầu khí quyển là nguyên nhân gây ra hiệu ứng nhà kính và nhiệt độ bề mặt trung bình đáng kinh ngạc là 467 độ C! Lượng mưa axit sunfuric liên tục rơi xuống hành tinh và các hồ thiếc lỏng sôi lên. Lực hấp dẫn khắc nghiệt như vậy là 0,904 G so với trái đất, gần như giống hệt nhau.

Nó cũng là một ứng cử viên cho địa khai hóa, và bề mặt của nó lần đầu tiên được trạm nghiên cứu của Liên Xô tiếp cận vào ngày 17 tháng 8 năm 1970.

sao Mộc

Một hành tinh khác của hệ mặt trời. Chính xác hơn, một khối khí khổng lồ bao gồm chủ yếu là hydro, trở thành chất lỏng gần bề mặt hơn do áp suất khủng khiếp. Nhân tiện, theo tính toán, rất có thể một ngày nào đó nó sẽ bùng lên ở độ sâu và chúng ta sẽ có hai mặt trời. Nhưng nếu điều này xảy ra thì nói một cách nhẹ nhàng thì nó sẽ không xảy ra sớm nên không cần phải lo lắng. Lực hấp dẫn trên Sao Mộc là 2,535 g so với Trái đất.

Mặt trăng

Như đã đề cập, vật thể duy nhất trong hệ thống của chúng ta (ngoài Trái đất) có con người ở đó là Mặt trăng. Đúng vậy, cuộc tranh luận vẫn nổ ra về việc liệu những cuộc đổ bộ đó là thật hay là một trò lừa bịp. Tuy nhiên, do khối lượng thấp nên trọng lực bề mặt chỉ bằng 0,165 g Trái đất.

Tác dụng của trọng lực lên cơ thể sống

Lực hấp dẫn cũng có nhiều tác dụng khác nhau đối với sinh vật. Nói một cách đơn giản, khi các thế giới có thể sinh sống khác được phát hiện, chúng ta sẽ thấy rằng cư dân của chúng khác nhau rất nhiều tùy thuộc vào khối lượng hành tinh của chúng. Ví dụ, nếu Mặt trăng có người sinh sống, nó sẽ là nơi sinh sống của những sinh vật rất cao và mỏng manh, và ngược lại, trên một hành tinh có khối lượng bằng Sao Mộc, cư dân sẽ rất thấp, khỏe và to lớn. Nếu không, bạn chỉ đơn giản là không thể sống sót với tứ chi yếu ớt trong điều kiện như vậy, cho dù bạn có cố gắng thế nào đi chăng nữa.

Lực hấp dẫn sẽ đóng một vai trò quan trọng trong việc xâm chiếm sao Hỏa trong tương lai. Theo quy luật sinh học, nếu bạn không sử dụng thứ gì đó thì nó sẽ dần bị teo đi. Các phi hành gia từ ISS trên Trái đất được chào đón bằng những chiếc ghế có bánh xe, vì khi không trọng lượng, cơ bắp của họ được sử dụng rất ít và thậm chí việc rèn luyện sức mạnh thường xuyên cũng không giúp ích được gì. Vì vậy, con cháu của những người định cư trên các hành tinh khác ít nhất sẽ cao hơn và thể chất yếu hơn tổ tiên của họ.

Vì vậy, chúng tôi đã tìm ra lực hấp dẫn trên các hành tinh khác.

Sự bức xạ
Vấn đề nghiêm trọng nhất trên sao Hỏa là thiếu từ trường, bảo vệ khỏi bức xạ năng lượng mặt trời. Từ trường của sao Hỏa yếu hơn Trái đất khoảng 800 lần. Cùng với bầu không khí loãng, điều này làm tăng lượng bức xạ ion hóa tới bề mặt của nó.
Phông bức xạ trên quỹ đạo Sao Hỏa cao gấp 2,2 lần so với phông nền trên Trạm vũ trụ quốc tế. Liều trung bình là khoảng 220 millirad mỗi ngày. Lượng bức xạ nhận được do ở trong bối cảnh như vậy trong ba năm đã đạt đến giới hạn an toàn đã được thiết lập cho các phi hành gia.

Không trọng lượng
Trên sao Hỏa, lực hấp dẫn (lực hấp dẫn) chỉ bằng 38% Trái đất (0,38 g). Mức độ ảnh hưởng của trọng lực đến sức khỏe con người khi nó chuyển từ không trọng lượng sang 1 g vẫn chưa được nghiên cứu, nhưng các nhà khoa học không mong đợi điều gì tốt đẹp từ nó. Trên quỹ đạo Trái đất, người ta dự kiến ​​tiến hành một thí nghiệm trên chuột để nghiên cứu ảnh hưởng của lực hấp dẫn của Sao Hỏa đối với vòng đờiđộng vật có vú thì câu hỏi sẽ được làm rõ hơn.

Thiên thạch nguy hiểm
Do bầu khí quyển mỏng nên sao Hỏa dễ bị ảnh hưởng bởi thiên thạch hơn Trái đất rất nhiều. Về vấn đề này, những vị khách của Hành tinh Đỏ có nguy cơ bị cuốn vào một trận mưa sao băng, so với sự cố ở Chelyabinsk sẽ giống như chuyện trẻ con nói. Vì vậy, vấn đề bảo vệ thiết bị thi công trở nên đặc biệt cấp bách. Trong số những vấn đề khác, chúng ta sẽ phải giải quyết vấn đề bảo vệ các tòa tháp xây dựng http://www.versona.org/ và các thiết bị khác ở cả giai đoạn hình thành khu định cư và sau này, khi lĩnh vực dịch vụ bắt đầu phát triển, đặc biệt là khu vực cung cấp thiết bị cho thuê.

Bụi có hại

Trên sao Hỏa, sức khỏe của phi hành gia sẽ gặp rủi ro lớn hơn bình thường rất nhiều. Ví dụ, bụi đơn giản trên Sao Hỏa nguy hiểm hơn nhiều so với trên Mặt Trăng. Các nhà khoa học nghi ngờ rằng loại bụi này có chứa các thành phần rất khó chịu - asen và crom hóa trị sáu, có thể gây bỏng nghiêm trọng cho da và mắt khi tiếp xúc.

Thời tiết xấu
Tốc độ gió thổi trên hành tinh là độ cao khác nhau, vẫn chưa được biết đầy đủ. Bão bụi che giấu gần như toàn bộ hành tinh khỏi con mắt của người trái đất và chúng tồn tại trong ba tháng.

Khoảnh khắc tâm lý
Thời gian bay và thời gian lưu trú tiếp theo không gian hạn chế có thể trở thành một trở ngại nghiêm trọng đối với những người yêu sao Hỏa mạnh mẽ và khỏe mạnh nhất. Ngay cả trong trường hợp tốt nhất, việc lên sao Hỏa một mình sẽ là một hành trình kéo dài 5 tháng đầy mệt mỏi.