La gravedad es una fuerza fundamental de la física, una que los terrícolas tendemos a dar por sentado. Realmente no puedes culparnos. Habiendo evolucionado a lo largo de miles de millones de años en el medio ambiente de la Tierra, estamos acostumbrados a vivir con un tirón constante de 1 g (o 9.8 m / s²). Sin embargo, para aquellos que han ido al espacio o han pisado la Luna, la gravedad es algo muy tenue y precioso.
Básicamente, la gravedad depende de la masa, donde todas las cosas, desde las estrellas, los planetas y las galaxias hasta la luz y las partículas subatómicas, se atraen entre sí. Dependiendo del tamaño, la masa y la densidad del objeto, la fuerza gravitacional que ejerce varía. Y cuando se trata de los planetas de nuestro Sistema Solar, que varían en tamaño y masa, la fuerza de la gravedad en sus superficies varía considerablemente.
Por ejemplo, la gravedad de la Tierra, como ya se señaló, es equivalente a 9.80665 m / s² (o 32.174 pies / s²). Esto significa que un objeto, si se mantiene por encima del suelo y se suelta, acelerará hacia la superficie a una velocidad de aproximadamente 9.8 metros por cada segundo de caída libre. Este es el estándar para medir la gravedad en otros planetas, que también se expresa como una sola g.
De acuerdo con la ley de gravitación universal de Isaac Newton, la atracción gravitacional entre dos cuerpos se puede expresar matemáticamente como F = G (m¹m² / r²) - dóndeF es la fuerza metro1 y metro2 son las masas de los objetos que interactúan, r es la distancia entre los centros de las masas y sol es la constante gravitacional (6.674 × 10-11 N m2/kg2 ).
Según su tamaño y masa, la gravedad en otro planeta a menudo se expresa en términos de sol unidades, así como en términos de la tasa de aceleración de caída libre. Entonces, ¿cómo se comparan exactamente los planetas de nuestro Sistema Solar en términos de su gravedad en comparación con la Tierra? Me gusta esto:
Gravedad en Mercurio:
Con un radio medio de unos 2.440 km y una masa de 3,30 × 1023 kg, Mercurio es aproximadamente 0.383 veces el tamaño de la Tierra y solo 0.055 como masa. Esto convierte a Mercurio en el planeta más pequeño y menos masivo del Sistema Solar. Sin embargo, gracias a su alta densidad, un robusto 5.427 g / cm3, que es un poco más bajo que los 5.514 g / cm de la Tierra3 - Mercurio tiene una gravedad superficial de 3.7 m / s², que es el equivalente a 0.38 sol.
Gravedad en Venus:
Venus es similar a la Tierra en muchos aspectos, por lo que a menudo se lo denomina "gemelo de la Tierra". Con un radio medio de 4.6023 × 108 km2, una masa de 4.8675 × 1024 kg, y una densidad de 5.243 g / cm3, Venus tiene un tamaño equivalente a 0.9499 Tierras, 0.815 veces más masivo y aproximadamente 0.95 veces más denso. Por lo tanto, no es de extrañar por qué la gravedad en Venus está muy cerca de la de la Tierra: 8.87 m / s2o 0.904 sol.
Gravedad en la luna:
Este es un cuerpo astronómico donde los seres humanos han podido probar los efectos de la disminución de la gravedad en persona. Cálculos basados en su radio medio (1737 km), masa (7.3477 x 10²² kg) y densidad (3.3464 g / cm³), y las misiones realizadas por los astronautas del Apolo, la gravedad de la superficie en la Luna se ha medido en 1.62 m / s2 , o 0.1654 g.
Gravedad en Marte:
Marte también es similar a la Tierra en muchos aspectos clave. Sin embargo, cuando se trata de tamaño, masa y densidad, Marte es relativamente pequeño. De hecho, su radio medio de 3.389 km es el equivalente de aproximadamente 0.53 Tierras, mientras que su masa (6.4171 × 1023 kg) es solo 0.107 Tierras. Mientras tanto, su densidad es de alrededor de o.71 de la Tierra, llegando a un nivel relativamente modesto de 3.93 g / cm³. Debido a esto, Marte tiene 0,38 veces la gravedad de la Tierra, lo que equivale a 3.711 m / s².
Gravedad en Júpiter:
Júpiter es el planeta más grande y masivo del Sistema Solar. Su radio medio, a 69.911 ± 6 km, lo hace 10.97 veces el tamaño de la Tierra, mientras que su masa (1.8986 × 1027 kg) es el equivalente a 317.8 Tierras. Pero siendo un gigante gaseoso, Júpiter es naturalmente menos denso que la Tierra y otros planetas terrestres, con una densidad media de 1.326 g / cm.3.
Además, al ser un gigante gaseoso, Júpiter no tiene una superficie real. Si uno se parara sobre él, simplemente se hundirían hasta que finalmente llegaran a su núcleo sólido (teorizado). Como resultado, la gravedad de la superficie de Júpiter (que se define como la fuerza de gravedad en la cima de sus nubes) es de 24.79 m / s, o 2.528 g.
Gravedad en Saturno:
Al igual que Júpiter, Saturno es un enorme gigante gaseoso que es significativamente más grande y masivo que la Tierra, pero mucho menos denso. En resumen, su radio medio es 58232 ± 6 km (9.13 Tierras), su masa es 5.6846 × 1026 kg (95.15 veces más masivo), y tiene una densidad de 0.687 g / cm3. Como resultado, su gravedad superficial (nuevamente, medida desde la parte superior de sus nubes) es solo un poco más que la de la Tierra, que es 10.44 m / s² (o 1.065 g).
Gravedad en Urano:
Con un radio medio de 25.360 km y una masa de 8,68 × 1025 kg, Urano tiene aproximadamente 4 veces el tamaño de la Tierra y 14.536 veces más masivo. Sin embargo, como gigante gaseoso, su densidad (1.27 g / cm3) es significativamente más bajo que el de la Tierra. Por lo tanto, por qué su gravedad superficial (medida desde las nubes) es ligeramente más débil que la de la Tierra: 8,69 m / s2, o 0.886 g.
Gravedad en Neptuno:
Con un radio medio de 24,622 ± 19 km y una masa de 1.0243 × 1026 kg, Neptuno es el cuarto planeta más grande del Sistema Solar. En total, es 3,86 veces el tamaño de la Tierra y 17 veces más masivo. Pero, al ser un gigante gaseoso, tiene una baja densidad de 1.638 g / cm.3. Todo esto funciona a una gravedad superficial de 11.15 m / s2 (o 1,14 g), que nuevamente se mide en las nubes de Neptuno.
En general, la gravedad abarca toda la gama aquí en el Sistema Solar, que va desde 0,38 g en Mercurio y Marte hasta un poderoso 2.528 g sobre las nubes de Júpiter. Y en la Luna, donde los astronautas se han aventurado, ¡es un muy suave 0.1654 g, que permitió algunos divertidos experimentos en casi ingravidez!
Comprender el efecto de la gravedad cero en el cuerpo humano ha sido esencial para los viajes espaciales, especialmente en lo que respecta a las misiones de larga duración en órbita y a la Estación Espacial Internacional. En las próximas décadas, saber cómo simularlo será útil cuando comencemos a enviar astronautas a misiones en el espacio profundo.
Y, por supuesto, saber cuán fuerte es en otros planetas será esencial para las misiones tripuladas (y tal vez incluso para el asentamiento) allí. Dado que la humanidad evolucionó en un entorno de 1 g, saber cómo nos irá en los planetas que solo tienen una fracción de la gravedad podría significar la diferencia entre la vida y la muerte.
Hemos escrito muchos artículos interesantes sobre la gravedad aquí en la revista Space. A continuación, ¿qué tan rápido es la gravedad ?, ¿de dónde viene la gravedad? y cómo sabemos que la gravedad no es (solo) una fuerza.
¿Y aquí podríamos hacer gravedad artificial? y ¿"Acción espeluznante" define la gravedad?
Para obtener más información, consulte la página de la NASA titulada "La constante atracción de la gravedad" y la ley de gravedad de Newton.
Astronomy Cast también tiene un episodio titulado Episodio 102: Gravedad.
