Planeten Mars har få saker gemensamt. Båda planeterna har ungefär samma mängd landyta, ihållande polära kepsar, och båda har en liknande lutning i sina rotationsaxlar, vilket ger var och en av dem starka säsongsvariationer. Dessutom presenterar båda planeterna starka bevis för 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 verkligen helt 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 bemannade uppdrag till Mars, för att inte tala om potentiella kolonister.
Mars jämfört med jorden:
Skillnaderna mellan Mars och jorden är alla avgörande för livets existens som vi känner 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 och rankas vid en kall -63 ° C jämfört med jordens mjuka 14 ° C.
Och medan längden på en marsdag är ungefär densamma som den är här på jorden (24 timmar 37 minuter ), är längden på ett marsår betydligt längre (687 dagar). Dessutom är tyngdkraften på Mars yta mycket lägre än den är här på jorden – 62% lägre för att vara exakt. Vid bara 0,376 av jordstandarden (eller 0,376 g) skulle en person som väger 100 kg på jorden bara väga 38 kg på Mars.
Denna skillnad i ytans tyngdkraft beror på ett antal faktorer – massa täthet och radie är den främsta. Även om Mars har nästan samma landyta som jorden, har den bara halva diametern och mindre densitet än jorden – och har ungefär 15% av jordens volym och 11% av dess massa.
Beräkning av tyngdpunkten på Mars:
Forskare har beräknat Mars gravitation baserat på Newtons teori om universell 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 ytans tyngdkraft att vara ungefär omvänt proportionell mot kvadraten 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 proportionaliteter kan uttryckas med formeln g = m / r2, där g är Mars ytvikt (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 på 6,4171 x 1023 kg, vilket är 0,107 gånger jordens massa. Den har också en genomsnittlig radie på 3 389,5 km, vilket räknas ut till 0,532 jordradier. Ytans tyngdkraft hos Mars kan därför uttryckas matematiskt som: 0,107 / 0,532², varifrån vi får värdet 0,376. Baserat på jordens egen ytvikt, fungerar detta till en acceleration på 3,711 meter per sekund i kvadrat.
Implikationer:
För närvarande är det okänt vad som påverkar långvarig exponering för denna mängd gravitation kommer att ha på människokroppen. Pågående forskning om effekterna av mikrogravitation på astronauter har dock visat att det har en skadlig effekt på hälsan – vilket inkluderar förlust av muskelmassa, bentäthet, organfunktion och till och med syn.
Att förstå Mars gravitation och dess inverkan på marklevande varelser är ett viktigt första steg om vi en dag vill skicka astronauter, upptäcktsresande och till och med bosättare. I grund och botten kommer effekterna av långvarig exponering för gravitation som är drygt en tredjedel av jordens normala vara en nyckelaspekt i alla planer för kommande bemannade uppdrag eller koloniseringsinsatser.
Till exempel gör publikprojekt som Mars One möjligheter för sannolikheten för muskelförsämring och osteoporos för sina deltagare. Med hänvisning till en nyligen genomförd studie av ISS-astronauter (International Space Station) erkänner de att uppdragstiden 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 dem som frivilligt spenderar resten av sina liv på Mars-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 anpassas till livet under tyngdkraften på Mars-ytan.” Vad dessa åtgärder är återstår att se.
Att lära sig mer om Mars gravitation och hur marklevande organismer går under det kan vara en välsignelse för rymdutforskning och uppdrag till andra planeter också. Och eftersom mer information produceras av de många robotlandare- och omloppsuppdragen på Mars, liksom planerade bemannade uppdrag, kan vi förvänta oss att få en tydligare bild av hur tyngdkraften på Mars är på nära håll.
När vi komma närmare NASA: s föreslagna bemannade uppdrag till Mars, som för närvarande är planerad att äga rum 2030, vi kan verkligen förvänta oss att fler forskningsinsatser kommer att försökas.
Vi har skrivit många intressanta artiklar om Mars här på universum Idag Här är hur stark är gravitationen på andra planeter ?, Mars gravitation som ska testas på möss, Mars jämfört med jorden, kan asteroider skakas och röras om Mars tyngdkraft, hur koloniserar vi Mars? Hur kan vi leva på Mars? och hur terraformar vi Mars?
Information om Mars Grav det är biosatellit. Och barnen kanske gillar detta; ett projekt de kan bygga för att visa Mars gravitation.
Astronomy Cast har också några underbara avsnitt om ämnet. Här är avsnitt 52: Mars och avsnitt 95: Humans to Mars, del 2 – kolonister.