Скільки важить космонавт
Уявімо, що ми вирушаємо в подорож але Сонячною системою. Яка сила тяжіння на інших планетах? На яких ми будемо легше, ніж Землі, а яких важче?
Поки ми ще не покинули Землю, зробимо такий досвід: подумки опустимося на один із земних полюсів, а потім уявімо, що ми перенеслися на екватор. Цікаво, чи змінилася наша вага?
Відомо, що вага будь-якого тіла визначається силою тяжіння (силою тяжіння). Вона прямо пропорційна масі планети і обернено пропорційна квадрату її радіусу (про це ми вперше дізналися зі шкільного підручника фізики). Отже, якби наша Земля була суворо куляста, то вага кожного предмета при переміщенні її поверхні залишалася б незмінною.
Але Земля – не куля. Вона сплюснута біля полюсів і витягнута вздовж екватора. Екваторіальний радіус Землі довший за полярний на 21 км. Виходить, що сила земного тяжіння діє на екваторі як би здалеку. Ось нічому вага того самого тіла в різних місцях Землі неоднаковий. Найважче предмети мають бути на земних полюсах і найлегше — на екваторі. Тут вони стають легшими на 1/190 у порівнянні з їхньою вагою на полюсах. Звичайно, виявити цю зміну ваги можна лише за допомогою пружинних ваг. Невелике зменшення ваги предметів на екваторі відбувається за рахунок відцентрової сили, що виникає внаслідок обертання Землі. Таким чином, вага дорослої людини, яка прибула з високих полярних широт на екватор, зменшиться загалом приблизно на 0,5 кг.
Тепер доречно запитати: а як змінюватиметься вага людини, у міру її подорожі просторами Сонячної системи?
Наша перша космічна станція - Марс. Скільки ж людина важитиме на Марсі? Зробити такий розрахунокневажко. Для цього необхідно знати масу та радіус Марса.
Як відомо, маса «червоної планети» у 9,31 разу менша за масу Землі, а радіус у 1,88 рази поступається радіусу земної кулі. Отже, через дію першого фактора сила тяжіння на поверхні Марса повинна бути в 9,31 раза менша, а через другий — у 3,53 рази більша, ніж у нас (1,88 • 1,88 = 3,53 ). У кінцевому підсумку вона становить трохи більше 1/3 частини земної сили тяжкості (3,53 : 9,31 = 0,38). Так само можна визначити напругу сили тяжіння на будь-якому небесному тілі.
Земля та напрузі сили тяжіння займає проміжне положення між планетами-гігантами. На двох із них — Сатурні та Урані — сила тяжіння дещо менша, ніж на Землі, а на двох інших — Юпітері та Нептуні — більша. Щоправда, для Юпітера та Сатурна вага дала з урахуванням дії відцентрової сили (вони швидко обертаються). Остання зменшує вагу тіла на кілька відсотків.
Слід зазначити, що з планет-гігантів значення ваги дано лише на рівні верхнього хмарного шару, а чи не лише на рівні твердої поверхні, як в земноподібних планет (Меркурія, Венери, Землі, Марса) і Плутона.
На поверхні Венери людина виявиться майже на 10% легшою, ніж на Землі. Натомість на Меркурії та на Марсі зменшення ваги відбудеться у 2,6 раза. Що ж до Плутона, то на ньому людина буде в 2,5 раза легша, ніж на Місяці, або в 15,5 раза легша, ніж у земних умовах.
Цілком зрозуміло, що подорожувати іншими планетами людина може лише у спеціальному герметичному скафандрі, забезпеченому приладами системи життєзабезпечення. Вага скафандра американських астронавтів, у якому вони виходили, на поверхню Лупи, дорівнює приблизно вазі дорослої людини. Тому наведені памп значення ваги космічного мандрівника на інших планетахтреба щонайменше подвоїти. Тільки тоді ми отримаємо вагові величини, близькі до дійсних.