У планети Марс мало спільного. Обидві планети мають приблизно однакову площу поверхні суші, стійкі полярні шапки, і обидві мають подібний нахил своїх осей обертання, що забезпечує кожній з них сильну сезонну мінливість. Крім того, обидві планети є вагомими доказами того, що вони зазнали змін клімату в минулому. У випадку Марса це свідчить про те, що колись він мав життєздатну атмосферу та рідку воду на своїй поверхні.
У той же час наші дві планети дійсно дуже різні, і в ряді дуже важливих аспектів. Одним з них є той факт, що гравітація на Марсі – це лише частина того, що вона є тут, на Землі. Розуміння впливу, яке це, ймовірно, матиме на людей, має надзвичайно важливе значення, коли прийде час відправити місії з екіпажем на Марс, не кажучи вже про потенційних колоністів.
Марс у порівнянні із Землею:
Відмінності між Марсом і Землею є вирішальними для існування життя, яким ми його знаємо. Наприклад, атмосферний тиск на Марсі є крихітною часткою від того, що він тут, на Землі – в середньому від 7,5 мілібар на Марсі до трохи більше 1000 тут, на Землі. Середня температура поверхні також нижча на Марсі, коли вона становить -63 °C, порівняно з теплими 14 °C на Землі.
Художнє виконання інтер’єру Марса. Зображення: NASA/JPL-Caltech
І хоча тривалість марсіанського дня приблизно така ж, як і тут, на Землі (24 години 37 хвилин), тривалість марсіанського року значно довша (687 днів). Крім того, гравітація на поверхні Марса набагато нижча, ніж тут, на Землі – на 62% нижча, якщо бути точним. Всього 0,376 від земного стандарту (або 0,376g), людина, яка важить 100 кг на Землі, важила б лише 38 кг на Марсі.
Ця різниця в поверхневій гравітації пов’язана з низкою факторів – масою, густиною та радіусом. Незважаючи на те, що Марс має майже таку ж площу поверхні суші, як і Земля, він має лише половину діаметра і меншу щільність, ніж Земля, — володіючи приблизно 15% об’єму Землі та 11% її маси.
Розрахунок марсіанської гравітації:
На основі вчені розрахували гравітацію Марса Теорія всесвітнього тяжіння Ньютона , яка стверджує, що сила тяжіння, що діє на об’єкт, пропорційна його масі. При застосуванні до сферичного тіла, наприклад планети з даною масою, поверхнева гравітація буде приблизно обернено пропорційна квадрату її радіуса. При застосуванні до сферичного тіла із заданою середньою густиною вона буде приблизно пропорційна його радіусу.
Mars Gravity Model 2011 (MGM2011), що показує зміни прискорень тяжіння над поверхнею Марса. Авторство: geodesy.curtin.edu.au
Ці пропорційності можна виразити формулоюg=м/р2, деg- це поверхнева гравітація Марса (виражена як кратна земній,що становить 9,8 м/с²),м- це його маса, виражена як кратна масі Землі (5,976·1024кг) – ірїї радіус, виражений як кратний (середньому) радіусу Землі (6371 км).
Наприклад, Марс має масу 6,4171 x 1023кг, що в 0,107 маси Землі. Він також має середній радіус 3389,5 км, що дорівнює 0,532 радіусу Землі. Тому поверхневу гравітацію Марса можна виразити математично як: 0,107/0,532², з чого ми отримуємо значення 0,376. Виходячи з земної сили тяжіння на поверхні, це досягає прискорення 3,711 метра на секунду в квадраті.
Наслідки:
Наразі невідомо, які наслідки тривалий вплив такої сили тяжіння матиме на організм людини. Однак триваючі дослідження впливу мікрогравітації на астронавтів показали, що вона має а шкідливий вплив на здоров'я – що включає втрату м’язової маси, щільності кісток, функції органів і навіть зір .
Розуміння гравітації Марса та його впливу на земних істот є важливим першим кроком, якщо ми хочемо колись відправити туди астронавтів, дослідників і навіть поселенців. В основному, наслідки тривалого впливу гравітації, яка становить трохи більше однієї третини від нормальної для Землі, буде ключовим аспектом будь-яких планів майбутніх пілотованих місій або зусиль з колонізації.
Концепція художника марсіанського астронавта, що стоїть поза межами середовища проживання Mars One. Авторство: Браян Верстег/Mars One
Наприклад, краудсорсингові проекти, як Марс один врахувати ймовірність погіршення стану м’язів та остеопорозу для їх учасників. Посилаючись на недавнє дослідження Міжнародна космічна станція (МКС) астронавти, вони визнають, що тривалість місії від 4 до 6 місяців показує максимальну втрату м’язової продуктивності на 30% і максимальну втрату м’язової маси на 15%.
Їхня пропонована місія передбачає багато місяців у космосі, щоб дістатися до Марса, а тих, хто зголосився, провести решту свого життя на марсіанській поверхні. Природно, вони також стверджують, що їхні астронавти будуть «добре підготовлені з науково обґрунтованою програмою контрзаходів, яка збереже їх здоров’я не тільки для місії на Марс, але й коли вони пристосуються до життя під дією гравітації на поверхні Марса». У чому полягають ці заходи, ще потрібно побачити.
Дізнатися більше про марсіанську гравітацію та про те, як земні організми живуть під нею, може стати благом для дослідження космосу та місій на інші планети. І оскільки більше інформації отримують численні роботизовані місії спускового апарату та орбітальні апарати на Марсі, а також заплановані пілотовані місії, ми можемо очікувати отримати більш чітке уявлення про те, що таке гравітація Марса зблизька.
Оскільки ми наближаємося до запропонованої НАСА пілотованої місії на Марс, яка наразі запланована на 2030 рік, ми, безсумнівно, можемо очікувати, що буде проведено більше дослідницьких зусиль.
Ми написали багато цікавих статей про березень тут, у Universe Today. Ось Наскільки сильна гравітація на інших планетах? , Марсіанську гравітацію випробують на мишах , Марс у порівнянні із Землею , Астероїди можуть похитнутися і зворушитися під дією гравітації Марса , Як ми колонізуємо Марс? Як ми можемо жити на Марсі? , і Як ми терраформуємо Марс?
Інформація про Марсівський біосупутник з гравітацією . І дітям це може сподобатися; проект, для якого вони можуть будувати продемонструвати гравітацію Марса .
У Astronomy Cast також є кілька чудових епізодів на цю тему. Ось Епізод 52: Марс , і Епізод 95: Люди на Марс, частина 2 – Колоністи .
Джерела: