Гравитация на юпитере. Сила тяжести на других планетах Солнечной системы
Популярные материалы
Today’s:
Гравитация на юпитере. Сила тяжести на других планетах Солнечной системы
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF
Физические условия на поверхности планет Солнечной системы были и остаются в центре внимания астрономии. Определение силы тяжести с необходимой точностью выполняются для планирования и совершения разнообразных межпланетных миссий и применяются в проектах по освоению соседних с Землёй, планет. Необходимо точно представлять себе, какая именно сила будет воздействовать на людей со стороны планеты, чтобы вычислить вес космонавтов. Это поможет при нахождении технических решений для будущих экспедиций, например, при конструировании скафандров.
Объект исследования: сила тяжести планет Солнечной системы
Цель исследования: найти вес человека на планетах Солнечной системы.
Методы исследования: сбор и анализ информации по теме с использованием различных литературных источников.
Планеты нашей Солнечной системы представляли живой интерес для физиков и астрономов с самого момента их обнаружения на обширном космическом пространстве. При их детальном изучении в течение долгого времени было установлено, что все планеты различны по своему весу и размеру, составу поверхности, физическим и химическим свойствам, а в особенности по величине силы тяжести.
Что же такое сила тяжести? Согласно определению Большой Российской энциклопедии, «сила тяжести – это сила, действующая на любое физическое тело, находящиеся вблизи поверхности источника притяжения (астрономического тела)». Она складывается из гравитационного притяжения планеты и центробежной силы, возникающей при вращении. Как уже было сказано выше, сила тяжести на разных планетах отличается. Итак, между любой парой тел во Вселенной действует сила притяжения. Этот вывод сделан на основе расчетов Ньютона, что выявил закон всемирного тяготения, согласно которому все материальные тела притягивают друг друга, однако сила притяжения не зависит от физических и химических свойств тела . Этот закон объясняет механическое устройство Солнечной системы, с ее помощью можно рассчитать космическую скорость. Например, для того, чтобы покинуть Землю, (имеется в виду преодолеть ее гравитационное притяжение), тело должно иметь скорость 11,2 км/с. Рассмотрим показатели силы тяжести на других планетах подробнее, для наглядности сравнив их с показателями на Земле.
Рельеф Юпитера. Планета Юпитер
Пятой и самой большой планетой в солнечной системе, известной с древнейших времен, является Юпитер. Газовый гигант получил имя в честь древнеримского бога Юпитера, аналогичному Зевсу-громовержцу у греков. Юпитер находится за поясом астероидов и почти полностью состоит из газов, преимущественно – водорода и гелия. Масса Юпитера настолько огромна (М = 1,9∙1027 кг), что почти в 2,5 раза превышает массу всех вместе взятых планет солнечной системы. Вокруг оси, Юпитер вращается со скоростью 9 часов 55 минут, а орбитальная скорость равна 13 км/с. Сидерический период (период вращения по своей орбите) составляет 11,87 лет.
По степени освещенности, не считая Солнце, Юпитер уступает только Венере, поэтому является прекрасным объектом для наблюдений. Он светится белым светом с альбедо 0, 52. При хорошей погоде, даже в простейший телескоп, можно разглядеть не только саму планету, но и четыре крупнейших спутника.
Формирование Солнца и остальных планет началось миллиарды лет назад из общего газопылевого облака. Так вот Юпитеру досталось 2/3 массы от массы всех планет в солнечной системе. Но, так как планета легче самой маленькой звезды в 80 раз, термоядерные реакции так и не начались. Однако планета выделяет в 1,5 раза больше энергии, чем получает от Солнца. Собственный источник тепла, связан в первую очередь с радиоактивными распадами энергии и вещества, которое высвобождается в процессе сжатия. Все дело в то, что Юпитер не твердое тело, а газообразная планета. Поэтому скорость вращения на разных широтах неодинакова. У полюсов, планета имеет сильное сжатие, из-за быстрого вращения вокруг оси. Скорость ветров превышает 600км/ч.
Поверхность Юпитера
Юпитер – это газовый гигант, который на 90% состоит из водорода и на 9,99% из гелия и нескольких других микроэлементов. Газообразный характер планеты делает невозможным существование на ней твердой поверхности. Ученые разработали способ, как определить, где же находится поверхность Юпитера . Она определяется в том месте, где атмосферное давление составляет 1 бар, что равнозначно давлению на поверхности Земли.
Графическое отображение поверхности Юпитера
Таким образом, поверхность находится в верхней части атмосферы, где визуально различимы верхушки облаков из замерзшего аммиака. Если бы космолёт пролетел чуть дальше вглубь планеты, то он бы сперва достиг более плотных облаков аммиака, а потом – облаков водяного пара. Еще глубже были бы плотные слои, представляющие собой смесь гелия и водорода, а в конце космический корабль попал бы прямо в ядро планеты. Ученые предполагают, что в центре Юпитера находится мощное ядро, состоящее из металлического водорода и гелия, а температура здесь около 36,000 градусов по шкале Кельвина. Таким образом, космическому кораблю негде было бы приземлиться на Юпитере.
Впрочем, даже достичь поверхности планеты или спуститься ниже было бы проблематично. Атмосфера Юпитера очень сурова. Планета постоянно покрыта слоем облаков, состоящих из кристаллов аммиака (некоторые могут содержать еще и гидросульфид аммония). Облака находятся в тропопаузе и разделяются на светлые зоны и тёмные пояса. На границе этих областей возникают ужасающе сильные бури. На Юпитере ветра, которые дуют со скоростью выше 360 км/ч, вполне обычное явление. Вся атмосфера регулярно насыщается ионизированными частицами, которые выбрасывают вулканы, спутника Юпитера. В отдельных участках атмосферы постоянно бьют молнии. Наконец, не забудьте про мощнейшее атмосферное давление. На глубине всего лишь несколько километров ниже признанной поверхности планеты любой космолёт был бы расплющен давлением, которое превосходит Земное больше чем на 1000%.
Юпитер – не единственная планета, существование поверхности на которой является предметом обсуждения. Другие газовые гиганты в этом плане тоже под вопросом. Одна из теорий предполагает, что все планеты должны были образоваться из протозвездного пылевого облака и достичь определенной плотности. Считается, что газовые гиганты сформировались раньше других и, следовательно, смогли первыми собрать вокруг себя оболочки из самых легких газов, таких как водород и гелий. Теория приводит к выводу, что ядро и твердая поверхность Юпитера оказались выброшены в атмосферу, а затем и в космос в результате конвективного движения материи. Это и объясняет, почему на Юпитере нет твердой поверхности, где космический корабль мог бы приземлиться.
Радиус Юпитера. Общие сведения
Планета Юпитер, Jupiter — крупнейшая планета Солнечной системы, пятая по порядку от Солнца. Расстояние Юпитера от Солнца изменяется от 4,95 до 5,45 а. е. (740 — 814 млн. км), среднее расстояние 5,203 а. е. (778 млн. км). Расстояние между планетой Юпитер и Землёй колеблется от 588 до 967 млн. км (видимые угловые размеры Юпитера при этом изменяются от 50″ до 30″). Эксцентриситет орбиты 0,0484, наклон плоскости орбиты к эклиптике 1°18’17»; экватор Юпитера наклонён к плоскости его орбиты на 3°5′, то есть ось вращения Юпитера почти перпендикулярна плоскости орбиты.
Период обращения Юпитера вокруг Солнца 11,862 года. Средняя скорость по орбите 13,06 км/с. Видимая звёздная величина Юпитера в среднем противостоянии около 2,3 m (уступает в блеске только Венере и Марсу во время великого противостояния). Значение приэкваториального радиуса71400км до уровня верхней границы облачного слоя (давление атмосферы 100 кПа), сжатие0,0647. Масса Юпитера 1,899 . 10 27 кг (317,8 земной), уточнённое значение отношения массы Солнца к массе Юпитера 1047,346 + 0,004, средняя плотность 1330 кг/м 3 , ускорение свободного падения на экваторе за вычетом центробежного (равного 2,25 м/с 2 ) 23,5 м/с 2 (2,4 земного), первая космическая скорость на Юпитере 43,6 км/с, вторая — 61,7 км/с. Газовая оболочка Юпитера изменяет период обращения от зоны к зоне (так называемое дифференциальное вращение). Период обращения тропической зоны атмосферы 9 ч 50 мин 30 с, полярных зон на 5 мин 11 с медленнее. Определение периода вращения по модуляции декаметрового и дециметрового излучения , связанной с вращением силовых линий магнитного поля Юпитера, даёт значение 9ч 55мин 29,7с.
Источник
Сила тяжести на других планетах: подробный разбор
В статье рассказывается о том, что такое гравитация, какая сила тяжести на других планетах, почему она возникает, для чего нужна, а также воздействие ее на различные организмы.
Космос
О путешествиях к звездам люди мечтали издревле, начиная с тех времен, когда первые астрономы рассмотрели в примитивные телескопы иные планеты нашей системы и их спутники, а значит, по их мнению, они могли быть обитаемы.
С тех пор прошло много веков, но увы, межпланетные и тем более полеты к другим звездам невозможны и сейчас. А единственным внеземным объектом, где побывали исследователи, является Луна. Но уже в начале XX века ученые знали, что сила тяжести на других планетах отличается от нашей. Но почему? Что она собой представляет, отчего возникает и может ли быть губительной? Эти вопросы мы и разберем.
Немного физики
Еще Исаак Ньютон разработал теорию, согласно которой любые два объекта испытывают взаимную силу притяжения. В масштабах космоса и Вселенной в целом подобное явление проявляется очень явственно. Наиболее яркий пример – это наша планета и Луна, которая именно благодаря гравитации и вращается вокруг Земли. Видим проявление гравитации мы и в повседневной жизни, просто привыкли к нему и совсем не обращаем внимание. Это так называемая сила притяжения. Именно из-за нее мы не парим в воздухе, а спокойно ходим по земле. Также она способствует удержанию нашей атмосферы от постепенного улетучивания в космос. У нас она составляет условные 1 G, но какая сила тяжести на других планетах?
Марс наиболее похож по физическим данным на нашу планету. Конечно, жить там проблематично из-за отсутствия воздуха и воды, но он находится в так называемой зоне обитаемости. Правда, весьма условно. На нем нет ужасающей жары как на Венере, многовековых бурь как на Юпитере, и абсолютного холода как на Титане. И ученые последние десятилетия все не оставляют попыток придумать методы его терраформирования, создания пригодных для жизни условий без скафандров. Однако каково такое явление как сила тяжести на Марсе? Она составляет 0,38 g от земной, это примерно в два раза меньше. Это значит, что на красной планете можно скакать и прыгать гораздо выше, чем на Земле, и все тяжести весить будут также значительно меньше. И этого вполне достаточно для удержания не только его нынешней, «хилой» и жидкой атмосферы, но и гораздо более плотной.
Правда, говорить о терраформации пока рано, ведь для начала нужно хотя бы просто высадиться на него и наладить постоянные и надежные полеты. Но все же сила тяжести на Марсе вполне пригодна для обитания будущих поселенцев.
Венера
Еще одной самой близкой к нам планетой (кроме Луны) является Венера. Это мир с чудовищными условиями и невероятно плотной атмосферой, заглянуть за которую долгое время никому не удавалось. Ее наличие, кстати, открыл не кто иной как Михаил Ломоносов.
Атмосфера является причиной парникового эффекта и ужасающей средней температуры на поверхности в 467 градусов по Цельсию! На планете постоянно выпадают осадки из серной кислоты и кипят озера жидкого олова. Такая вот негостеприимная планета Венера. Сила тяжести ее составляет 0,904 G от земной, что почти идентично.
Она также является кандидатом на терраформирование, а впервые ее поверхности достигла советская исследовательская станция 17 августа 1970 года.
Юпитер
Еще одна планета Солнечной системы. Вернее, газовый гигант, состоящий в основном из водорода, который ближе к поверхности из-за чудовищного давления становится жидким. По подсчетам кстати, в его глубинах вполне возможно однажды вспыхнет термоядерная реакция, и у нас будет два солнца. Но если это и произойдет, то, мягко говоря, нескоро, так что беспокоиться не следует. Сила тяжести на Юпитере составляет 2,535 g относительно земной.
Как уже говорилось, единственным объектом нашей системы (кроме Земли), где побывали люди, является Луна. Правда, до сих пор не утихают споры, были ли те высадки реальностью или мистификацией. Тем не менее из-за ее малой массы сила тяжести на поверхности составляет всего 0,165 g от земной.
Влияние силы притяжения на живые организмы
Сила притяжения также оказывает различные воздействия на живых существ. Попросту говоря, когда будут открыты другие обитаемые миры, мы увидим, что их обитатели сильно отличаются друг от друга в зависимости от массы их планет. К примеру, будь Луна обитаема, то ее населяли бы очень высокие и хрупкие существа, и наоборот, на планете массой с Юпитер жители были бы очень низкие, крепкие и массивные. А иначе на слабых конечностях в таких условиях попросту не выживешь при всем желании.
Сила притяжения сыграет важную роль и при будущей колонизации того же Марса. Согласно законам биологии, если чем-то не пользуешься, то это постепенно атрофируется. Космонавтов с борта МКС на Земле встречают с креслами на колесах, так как в невесомости их мышцы задействованы очень мало, и даже регулярные силовые тренировки не помогают. Так что потомство колонистов на других планетах будет как минимум выше и физически слабее своих предков.
Так что мы разобрались с тем, какая сила тяжести на других планетах.
Источник
Что будет, если Юпитер столкнётся с Солнцем?
Продолжаем отвечать на вопросы подписчиков, которые они нам присылают на нашем канале в телеграм .
Что если Юпитер упал бы на солнце, какие последствия будут для солнечной системы и как само поглощение его Солнцем будет происходить?
Юпитер движется вокруг Солнца с орбитальной скоростью 13.1 км/с. Для того чтобы упасть на Солнце ему необходимо потерять большую часть своей орбитальной скорости. К тому, чтобы Юпитер терял скорость нет никаких предпосылок и на практике это невозможно. Поэтому в реальности Юпитер на Солнце не упадёт.
Но давайте в порядке мысленного эксперимента представим, что Юпитер каким-то волшебным образом начал терять скорость. В этом случае Юпитер пронесётся через всю внутреннюю часть солнечной системы.
По пути он пройдёт через пояс астероидов, что приведёт к непредсказуемым изменениям орбиты многих астероидов этого пояса и вполне вероятно, что многим планетам, в том числе и Земле не поздоровится, так как по ним могут прилететь заряды космической «шрапнели» в виде астероидов разного размера.
Аналогично Юпитер повлияет и на орбиты других планет. Он может как приблизить, так и отдалить их от Солнца в зависимости от того, как будет происходить их сближение.
Если только Юпитер не потеряет всю свою орбитальную скорость мгновенно (что потребует еще больше магии), его падение будет происходить по спирали. По мере снижения скорости радиус его орбиты будет сужаться.
В определённый момент он приблизится к Солнце настолько, что пройдет через предел Роша — границу, на которой сила притяжения частиц, из которых состоит планета к Солнцу становится равной силе их притяжения к самой планете.
За этой границей Солнце начнёт вырывать из Юпитера вещество и перетягивать на себя. По мере падения отток вещества с Юпитера будет только расти и к моменту, когда Юпитер полностью упадёт на поверхность Солнца от него уже строго говоря мало что останется кроме небольшого облака газа.
Поскольку масса Юпитера очень мала по сравнению с массой Солнца, его падение практически никак не повлияет на звезду. Немного увеличится масса Солнца и, как следствие немного продлится его жизнь, так как у Солнца после этого станет больше топлива для термоядерных реакций.
Другие возможные изменения зависят от химического состава Юпитера, о котором мы знаем довольно мало. После исчезновения Юпитера внутренние планеты лишатся щита, прикрывавшего их от астероидов и комет, притягивая их к себе, что может привести к катастрофическим последствиям.
Особенно с учётом того, что при падении Юпитер разбросает множество астероидов по всей Солнечной системе, но это уже дело случая.
Подписывайтесь на мой канал здесь, а также на мой канал на youtube . Каждую неделю там выходят видео, где я отвечаю на вопросы о космосе, физике, футурологии и многом другом!
Источник