Планета Марс имеет мало общего. Обе планеты имеют примерно одинаковую площадь поверхности суши, устойчивые полярные шапки, и обе имеют одинаковый наклон по осям вращения, обеспечивая каждой из них сильную сезонную изменчивость. Кроме того, обе планеты представляют убедительные доказательства того, что в прошлом они подвергались изменениям климата. В случае с Марсом это свидетельство указывает на то, что на его поверхности когда-то была жизнеспособная атмосфера и жидкая вода.
В то же время наши две планеты действительно очень разные, и по ряду очень важных способов. Одним из них является тот факт, что гравитация на Марсе является лишь частью того, что здесь на Земле. Понимание того, какое влияние это может оказать на людей, чрезвычайно важно, когда приходит время отправлять на Марс командные миссии, не говоря уже о потенциальных колонистах.
Марс по сравнению с Землей:
Различия между Марсом и Землей имеют решающее значение для существования жизни, какой мы ее знаем. Например, атмосферное давление на Марсе - крошечная доля того, что здесь на Земле - в среднем от 7,5 миллибар на Марсе до чуть более 1000 здесь на Земле. Средняя температура поверхности на Марсе также ниже и составляет около -63 ° C по сравнению с мягкими 14 ° C на Земле.
И хотя продолжительность марсианского дня примерно такая же, как у нас на Земле (24 часа 37 минут), продолжительность марсианского года значительно больше (687 дней). Кроме того, гравитация на поверхности Марса намного ниже, чем на Земле - на 62%, если быть точным. Всего 0,376 от стандарта Земли (или 0,376 г), человек, который весит 100 кг на Земле, будет весить только 38 кг на Марсе.
Это различие в поверхностной гравитации обусловлено рядом факторов - масса, плотность и радиус являются главными. Несмотря на то, что Марс имеет почти ту же площадь поверхности земли, что и Земля, он имеет только половину диаметра и меньшую плотность, чем Земля, и обладает примерно 15% объема Земли и 11% ее массы.
Расчет марсианской гравитации:
Ученые рассчитали гравитацию Марса на основе Теории всеобщей гравитации Ньютона, которая утверждает, что сила гравитации, воздействующая на объект, пропорциональна его массе. Применительно к сферическому телу, подобному планете с заданной массой, поверхностная гравитация будет приблизительно обратно пропорциональна квадрату его радиуса. При применении к сферическому телу с заданной средней плотностью оно будет приблизительно пропорционально его радиусу.
Эти пропорциональности можно выразить формулой г = м/р2, где г это поверхностная гравитация Марса (выраженная как кратное, что составляет 9,8 м / с²), м это его масса - выраженная как кратное массы Земли (5,976 · 1024 кг) - и р его радиус, выраженный как кратный земному (среднему) радиусу (6 371 км).
Например, Марс имеет массу 6,4171 х 1023 кг, что в 0,107 раза больше массы Земли. Он также имеет средний радиус 3 389,5 км, что составляет 0,532 радиуса Земли. Поэтому поверхностная гравитация Марса может быть математически выражена как: 0,107 / 0,532², из которой мы получаем значение 0,376. Исходя из собственной поверхностной гравитации Земли, это дает ускорение в 3,711 метра в секунду в квадрате.
Последствия:
В настоящее время неизвестно, какое влияние окажет длительное воздействие этого количества гравитации на организм человека. Тем не менее, продолжающиеся исследования влияния микрогравитации на космонавтов показали, что она оказывает пагубное влияние на здоровье, включая потерю мышечной массы, плотности костей, функций органов и даже зрения.
Понимание гравитации Марса и его влияния на земные существа является важным первым шагом, если мы хотим когда-нибудь отправить туда космонавтов, исследователей и даже поселенцев. По сути, последствия длительного воздействия гравитации, которое составляет чуть более одной трети от нормальной Земли, будут ключевым аспектом любых планов предстоящих пилотируемых миссий или усилий по колонизации.
Например, проекты с использованием краудсорсинга, такие как Mars One, учитывают вероятность ухудшения мышц и остеопороза у их участников. Ссылаясь на недавнее исследование астронавтов Международной космической станции (МКС), они признают, что длительность полета в диапазоне от 4 до 6 месяцев показывает максимальную потерю мышечной производительности на 30% и максимальную мышечную массу на 15%.
Их предлагаемая миссия требует много месяцев в космосе, чтобы добраться до Марса, и для тех, кто добровольно желает провести остаток своей жизни, живя на поверхности Марса. Естественно, они также утверждают, что их астронавты будут «хорошо подготовлены с помощью научно обоснованной программы противодействия, которая сохранит их здоровье не только для полета на Марс, но и когда они приспособятся к жизни под действием силы тяжести на поверхности Марса». Что это за меры, еще неизвестно.
Узнать больше о марсианской гравитации и о том, как под ней живут земные организмы, может быть благом для освоения космоса и миссий на другие планеты. И так как больше информации получают от многих миссий роботов с посадочными аппаратами и орбитальными аппаратами на Марсе, а также от запланированных пилотируемых миссий, мы можем ожидать более четкого представления о том, что такое марсианская гравитация вблизи.
По мере приближения к предложенной НАСА пилотируемой миссии на Марс, которая в настоящее время запланирована на 2030 год, мы, безусловно, можем ожидать, что будут предприняты дополнительные исследовательские усилия.
Мы написали много интересных статей о Марсе здесь, в журнале Space. Вот насколько сильна гравитация на других планетах? Марсианская гравитация для испытаний на мышах, Марс по сравнению с Землей, астероиды могут встряхнуться и встряхнуться под действием гравитации Марса. Как мы колонизируем Марс? Как мы можем жить на Марсе? Как терраформировать Марс?
Информация о гравитационном биоспутнике Марса. И детям это может понравиться; проект, который они могут построить, чтобы продемонстрировать гравитацию Марса.
В Astronomy Cast также есть несколько замечательных эпизодов на эту тему. Вот Эпизод 52: Марс и Эпизод 95: Люди на Марс, Часть 2 - Колонисты.
Источники:
- НАСА: исследование Солнечной системы - Марс
- MIT - Миссия по изучению влияния гравитации Марса на млекопитающих
- Mars One - Как миссия на Марс физически повлияет на космонавтов
- Википедия - Марс
