A gravidade é uma força fundamental da física, que nós, terráqueos, tendemos a considerar como certa. Você realmente não pode nos culpar. Tendo evoluído ao longo de bilhões de anos no ambiente da Terra, estamos acostumados a viver com a força de 1 g constante (ou 9,8 m / s²). No entanto, para aqueles que foram ao espaço ou pisaram na Lua, a gravidade é uma coisa muito tênue e preciosa.
Basicamente, a gravidade depende da massa, onde todas as coisas - de estrelas, planetas e galáxias a partículas leves e subatômicas - são atraídas uma pela outra. Dependendo do tamanho, massa e densidade do objeto, a força gravitacional que ele exerce varia. E quando se trata dos planetas do nosso Sistema Solar, que variam em tamanho e massa, a força da gravidade em suas superfícies varia consideravelmente.
Por exemplo, a gravidade da Terra, como já observado, é equivalente a 9,80665 m / s² (ou 32.174 pés / s²). Isso significa que um objeto, se mantido acima do solo e solto, acelerará em direção à superfície a uma velocidade de cerca de 9,8 metros por cada segundo de queda livre. Este é o padrão para medir a gravidade em outros planetas, que também é expresso como um único g.
De acordo com a lei da gravitação universal de Isaac Newton, a atração gravitacional entre dois corpos pode ser expressa matematicamente como F = G (m¹m² / r²) - OndeF é a força m1 e m2 são as massas dos objetos interagindo, r é a distância entre os centros das massas e G é a constante gravitacional (6.674 × 10-11 N m2/kg2 ).
Com base em seus tamanhos e massas, a gravidade em outro planeta é freqüentemente expressa em termos de g unidades, bem como em termos da taxa de aceleração de queda livre. Então, como exatamente os planetas do nosso Sistema Solar se comparam em termos de gravidade em comparação com a Terra? Como isso:
Gravidade em Mercúrio:
Com um raio médio de cerca de 2.440 km e uma massa de 3,30 × 1023 kg, Mercúrio é aproximadamente 0,383 vezes o tamanho da Terra e apenas 0,055 como massa. Isso faz de Mercúrio o planeta menor e menos massivo do Sistema Solar. No entanto, graças à sua alta densidade - um robusto 5.427 g / cm3, que é ligeiramente inferior aos 5.514 g / cm da Terra3 - O mercúrio tem uma gravidade superficial de 3,7 m / s², equivalente a 0,38 g.
Gravidade em Vênus:
Vênus é semelhante à Terra de várias maneiras, e é por isso que é frequentemente chamado de "gêmeo da Terra". Com um raio médio de 4,6023 × 108 km2, uma massa de 4.8675 × 1024 kg e uma densidade de 5,243 g / cm3, Vênus é equivalente em tamanho a 0,9499 Terras, 0,815 vezes mais massivo e aproximadamente 0,95 vezes mais denso. Portanto, não é de surpreender que a gravidade em Vênus seja muito próxima da da Terra - 8,87 m / s2ou 0,904 g.
Gravidade na Lua:
Este é um corpo astronômico em que os seres humanos foram capazes de testar pessoalmente os efeitos da diminuição da gravidade. Cálculos com base no raio médio (1737 km), massa (7,3477 x 10²² kg) e densidade (3,3464 g / cm³) e nas missões realizadas pelos astronautas da Apollo, a gravidade da superfície na Lua foi medida em 1,62 m / s2 ou 0,1654 g.
Gravidade em Marte:
Marte também é semelhante à Terra em muitos aspectos importantes. No entanto, quando se trata de tamanho, massa e densidade, Marte é comparativamente pequeno. De fato, seu raio médio de 3.389 km equivale a aproximadamente 0,53 Terras, enquanto sua massa (6,4171 × 1023 kg) é de apenas 0,107 Terras. Enquanto isso, sua densidade é de cerca de o.71 de terras, chegando a relativamente modestos 3,93 g / cm³. Por causa disso, Marte tem 0,38 vezes a gravidade da Terra, o que equivale a 3.711 m / s².
Gravidade em Júpiter:
Júpiter é o planeta maior e mais massivo do Sistema Solar. Seu raio médio, em 69.911 ± 6 km, o torna 10,97 vezes o tamanho da Terra, enquanto sua massa (1,8986 × 1027 kg) é o equivalente a 317,8 terras. Mas, sendo um gigante gasoso, Júpiter é naturalmente menos denso que a Terra e outros planetas terrestres, com uma densidade média de 1.326 g / cm3.
Além disso, sendo um gigante do gás, Júpiter não tem uma superfície verdadeira. Se alguém se apoiasse nele, eles simplesmente afundariam até que finalmente chegassem ao seu núcleo sólido (teorizado). Como resultado, a gravidade da superfície de Júpiter (que é definida como a força da gravidade no topo das nuvens) é de 24,79 m / s, ou 2,528 g.
Gravidade em Saturno:
Como Júpiter, Saturno é um enorme gigante gasoso que é significativamente maior e mais massivo que a Terra, mas muito menos denso. Em resumo, seu raio médio é 58232 ± 6 km (9,13 Terras), sua massa é 5,6846 × 1026 kg (95,15 vezes a massa) e tem uma densidade de 0,687 g / cm3. Como resultado, sua gravidade superficial (novamente, medida a partir do topo de suas nuvens) é apenas um pouco maior que a da Terra, que é 10,44 m / s² (ou 1,065 g).
Gravidade em Urano:
Com raio médio de 25.360 km e massa de 8,68 × 1025 kg, Urano tem aproximadamente 4 vezes o tamanho da Terra e 14.536 vezes a massa. No entanto, como gigante de gás, sua densidade (1,27 g / cm3) é significativamente menor que o da Terra. Por isso, a gravidade da superfície (medida do topo das nuvens) é um pouco mais fraca que a da Terra - 8,69 m / s2ou 0,886 g.
Gravidade em Netuno:
Com raio médio de 24.622 ± 19 km e massa de 1.0243 × 1026 kg, Netuno é o quarto maior planeta do Sistema Solar. No total, é 3,86 vezes o tamanho da Terra e 17 vezes mais massivo. Mas, sendo um gigante gasoso, tem uma baixa densidade de 1.638 g / cm3. Tudo isso resulta em uma gravidade superficial de 11,15 m / s2 (ou 1,14 g), que novamente é medido no topo das nuvens de Netuno.
Em suma, a gravidade varia de acordo com o sistema solar, variando de 0,38 g em Mercúrio e Marte a potentes 2.528 g no topo das nuvens de Júpiter. E na Lua, onde os astronautas se aventuraram, é uma quantidade muito suave de 0,1654 g, o que permitiu algumas experiências divertidas em quase sem gravidade!
Compreender o efeito da gravidade zero no corpo humano tem sido essencial para as viagens espaciais, especialmente no que se refere a missões de longa duração em órbita e à Estação Espacial Internacional. Nas próximas décadas, saber como simulá-lo será útil quando começarmos a enviar astronautas em missões espaciais.
E, é claro, saber o quão forte é em outros planetas será essencial para missões tripuladas (e talvez até assentamentos) lá. Dado que a humanidade evoluiu em um ambiente de 1 g, saber como nos sairemos em planetas que possuem apenas uma fração da gravidade pode significar a diferença entre vida e morte.
Escrevemos muitos artigos interessantes sobre gravidade aqui na Space Magazine. Aqui está a velocidade da gravidade? De onde vem a gravidade? e Como sabemos que a gravidade não é (apenas) uma força.
E aqui podemos criar gravidade artificial? e “ação assustadora” define a gravidade?
Para mais informações, consulte a página da NASA intitulada "A tração constante da gravidade" e a lei da gravidade de Newton.
Astronomy Cast também tem um episódio, intitulado Episode 102: Gravity.
