HUR STARK äR TYNGDKRAFTEN På MARS?

Send

Planeten Mars har få saker gemensamt. Båda planeterna har ungefär samma mängd markyta, upprätthållna polära mössor, och båda har en liknande lutning i sina rotationsaxlar, vilket ger var och en av dem en stark säsongsvariabilitet. Dessutom visar båda planeterna starka bevis på att de har genomgått klimatförändringar tidigare. I Mars 'fall pekar detta bevis mot att det en gång har en livskraftig atmosfär och flytande vatten på ytan.

Samtidigt är våra två planeter egentligen ganska olika, och på ett antal mycket viktiga sätt. En av dessa är det faktum att gravitationen på Mars bara är en bråkdel av vad den är här på jorden. Att förstå vilken effekt detta sannolikt kommer att ha på människor är av yttersta vikt när det är dags att skicka besättningsuppdrag till Mars, för att inte tala om potentiella kolonister.

Mars jämfört med jorden:

Skillnaderna mellan Mars och Jorden är alla avgörande för existensen av liv som vi känner till det. Till exempel är atmosfärstrycket på Mars en liten bråkdel av vad det är här på jorden - i genomsnitt 7,5 millibar på Mars till drygt 1000 här på jorden. Den genomsnittliga yttemperaturen är också lägre på Mars, rangordnad på en frigid -63 ° C jämfört med jordens svaga 14 ° C.

Och medan längden på en marsdag är ungefär densamma som den är här på jorden (24 timmar och 37 minuter), är längden på ett marsår betydligt längre (687 dagar). Dessutom är tyngdekraften på Mars yta mycket lägre än den är här på jorden - 62% lägre för att vara exakt. På bara 0,376 av jordens standard (eller 0,376 g), skulle en person som väger 100 kg på jorden bara väga 38 kg på Mars.

Denna skillnad i ytvikt beror på ett antal faktorer - massa, densitet och radie är de främsta. Trots att Mars har nästan samma landyta som jorden, har den bara hälften av diametern och mindre densitet än jorden - och har ungefär 15% av jordens volym och 11% av dess massa.

Beräkna Martian Gravity:

Forskare har beräknat Mars tyngdkraft baserat på Newtons Theory of Universal Gravitation, som säger att gravitationskraften som utövas av ett objekt är proportionell mot dess massa. När den appliceras på en sfärisk kropp som en planet med en given massa, kommer ytvikten att vara ungefär omvänt proportionell mot kvadratet för dess radie. När den appliceras på en sfärisk kropp med en given genomsnittlig densitet kommer den att vara ungefär proportionell mot dess radie.

Dessa proportioner kan uttryckas med formeln g = m/r², var g är Mars gravytan (uttryckt som en multipel av jordens, vilket är 9,8 m / s²), m är dess massa - uttryckt som en multipel av jordens massa (5.976 · 10²⁴ kg) - och r dess radie, uttryckt som en multipel av jordens (medel) radie (6 371 km).

Till exempel har Mars en massa av 6.4171 x 10²³ kg, vilket är 0,107 gånger jordens massa. Den har också en genomsnittlig radie på 3 389,5 km, vilket fungerar till 0,532 jordradier. Marsytans tyngdkraft kan därför uttryckas matematiskt som: 0,107 / 0,532², från vilket vi får värdet 0,376. Baserat på jordens egen yttyngd, fungerar detta till en acceleration på 3,711 meter per sekund i kvadrat.

Implikationer:

För närvarande är det okänt vilka effekter långvarig exponering för denna mängd tyngdkraft kommer att ha på människokroppen. Pågående forskning om mikrogravitetens effekter på astronauter har emellertid visat att det har en skadlig effekt på hälsan - vilket inkluderar förlust av muskelmassa, bentäthet, organfunktion och till och med syn.

Att förstå Marss allvar och dess påverkan på markväsen är ett viktigt första steg om vi vill skicka astronauter, upptäcktsresande och till och med nybyggare dit en dag. I grund och botten kommer effekterna av långvarig exponering för tyngdkraften som är drygt en tredjedel på jorden normalt vara en viktig aspekt av alla planer för kommande bemannade uppdrag eller koloniseringsinsatser.

Exempelvis möjliggör publikprojekt som Mars One för sannolikheten för muskelnedgång och osteoporos för sina deltagare. Med hänvisning till en nyligen genomförd studie av International Space Station (ISS) astronauter erkänner de att uppdragets varaktigheter som sträcker sig från 4-6 månader visar en maximal förlust på 30% muskelprestanda och maximal förlust på 15% muskelmassa.

Deras föreslagna uppdrag kräver många månader i rymden för att komma till Mars och för de som frivilligt vill tillbringa resten av sina liv på Martian ytan. Naturligtvis hävdar de också att deras astronauter kommer att vara "väl förberedda med ett vetenskapligt giltigt motåtgärdsprogram som kommer att hålla dem friska, inte bara för uppdraget till Mars, utan också när de blir anpassade till livet under tyngdkraften på Marsytan." Vad dessa åtgärder är återstår att se.

Att lära sig mer om marsktyngd och hur markorganismer går under det kan vara en välsignelse för utforskning av rymden och uppdrag till andra planeter också. Och eftersom mer information produceras av de många robotlander- och orbiteruppdragen på Mars, såväl som planerade bemannade uppdrag, kan vi förvänta oss att få en tydligare bild av hur Martian gravitation är på nära håll.

När vi kommer närmare NASA: s föreslagna bemannade uppdrag till Mars, som för närvarande planeras äga rum 2030, kan vi säkert förvänta oss att fler forskningsinsatser kommer att försökas.

Vi har skrivit många intressanta artiklar om Mars här på Space Magazine. Här är hur stark tyngdekraft på andra planeter ?, Martian Gravity som ska testas på möss, Mars jämfört med jorden, kan asteroider skakas och röras av Mars: s tyngdkraft, hur koloniserar vi Mars? Hur kan vi leva på Mars? Och hur gör vi terraform Mars?

Information om Mars Gravity Biosatellite. Och barnen kanske gillar det här; ett projekt de kan bygga för att demonstrera Mars gravitation.

Astronomy Cast har också några underbara avsnitt om ämnet. Här är avsnitt 52: Mars och avsnitt 95: Människor till Mars, del 2 - kolonister.

källor: