બાથરૂમ સ્કેલ પર ઊભા રહો અને તે 160 પાઉન્ડ વાંચે છે. તે સંખ્યા તમારા શરીરની નિશ્ચિત મિલકત જેવી લાગે છે, પરંતુ તે નથી - તે પૃથ્વીના ગુરુત્વાકર્ષણનું પરિણામ છે જે તમારા સમૂહને ખેંચે છે. તે જ શરીરને મંગળ પર લઈ જાઓ અને સ્કેલ 61 પાઉન્ડ વાંચે છે. ગુરુ પર તે 405 પાઉન્ડ વાંચે છે. સૂર્યની સપાટી પર, જો ���મે એક ક્ષણ માટે ટકી શકો, તો તે આશરે 4,464 પાઉન્ડ વાંચશે. તમારું શરીર બિલકુલ બદલાયું નથી. માત્ર ગુરુત્વાકર્ષણ છે.
વજન વિ માસ: મુખ્ય તફાવત
માસ એ તમારા શરીરમાં પદાર્થનું પ્રમાણ છે, જે કિલોગ્રામમાં માપવામાં આવે છે. તે સમગ્ર બ્રહ્માંડમાં સતત છે. પૃથ્વી પર, મંગળ પર, ઊંડા અવકાશમાં અને પ્લુટોની સપાટી પર 70 કિલોની વ્યક્તિનું 70 કિલો વજન છે.
વજન એ બળ છે જે ગુરુત્વાકર્ષણ તે સમૂહ પર લગાવે છે. તે આ રીતે ગણવામાં આવે છે:
Weight (N) = Mass (kg) × Gravitational acceleration (m/s²)
પૃથ્વી પર, સપાટી પર ગુરુત્વાકર્ષણ પ્રવેગ�� આશરે 9.8 m/s² છે (ઘણી વખત 1g તરીકે લખવામાં આવે છે). 70 કિગ્રા વ્યક્તિનું વજન:
Weight = 70 kg × 9.8 m/s² = 686 Newtons = 70 kg-force
જ્યારે આપણે કોઈને કહીએ છીએ કે "વજન 70 કિગ્રા છે," ત્યારે અમે અનૌપચારિક રીતે વજન માટે સામૂહિક એકમોનો ઉપયોગ કરીએ છીએ - જે પૃથ્વી પર સારું કામ કરે છે, જ્યાં g સ્થિર છે. જે ક્ષણે તમે અન્યત્ર મુસાફરી કરો છો, તે ક્ષણે ભેદ આવશ્યક બની જાય છે.
દરેક ગ્રહની સપાટીની ગુરુત્વાકર્ષણ
સપાટીનું ગુરુત્વાકર્ષણ ગ્રહના સમૂહ અને ત્રિજ્યા પર આધારિત છે. મોટા સમૂહ ગુરુત્વાકર્ષણમાં વધારો કરે છે; મોટી ત્રિજ્યા તેને ઘટાડે છે (તમે સમૂહના કેન્દ્રથી વધુ દૂર છો). આ કારણે જ શનિ, પૃથ્વી કરતાં લગભગ 100 ગણો વધુ વિશાળ હોવા છતાં, તેની સપાટીનું ગુરુત્વાકર્ષણ પૃથ્વી કરતાં સહેજ ઉપર છે - તેની પ્રચંડ ત્રિજ્યા વળતર કરતાં વધુ છે.
| Body | Surface Gravity (relative to Earth) | m/s² | Your Weight if 70 kg on Earth |
|---|---|---|---|
| Sun | 27.9g | 273.7 | 1,953 kg (19,159 N) |
| Mercury | 0.38g | 3.72 | 26.6 kg |
| Venus | 0.91g | 8.87 | 63.7 kg |
| Earth | 1.00g | 9.80 | 70.0 kg |
| Moon | 0.166g | 1.62 | 11.6 kg |
| Mars | 0.38g | 3.72 | 26.6 kg |
| Jupiter | 2.53g | 24.8 | 177.1 kg |
| Saturn | 1.07g | 10.4 | 74.9 kg |
| Uranus | 0.89g | 8.69 | 62.3 kg |
| Neptune | 1.14g | 11.15 | 79.8 kg |
| Pluto | 0.063g | 0.62 | 4.4 kg |
નોંધ: ગુરુ, શનિ, યુરેનસ અને નેપ્ચ્યુન એ કોઈ નક્કર સપાટી વગરના ગેસ જાયન્ટ્સ છે. ઉપરોક્ત "સપાટી ગુરુત્વાકર્ષણ" મૂલ્યો વાતાવરણીય દબાણના 1 બાર પર વ્યાખ્યાયિત, વાદળની ટોચ પર ગુરુત્વાકર્ષણનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. તમે આ ગ્રહો પર ઊભા રહી શકતા નથી.
ફોર્મ્યુલા: અન્ય ગ્રહ પર વજન
રૂપાંતર સીધું છે:
Weight_planet = Weight_Earth × (g_planet / g_Earth)
અથવા સમકક્ષ રીતે, ગુરુત્વાકર્ષણ ગુણોત્તરનો સીધો ઉપયોગ કરીને:
Weight_planet (kg) = Mass (kg) × g_planet_ratio
કાર્યકારી ઉદાહરણ — મંગળ પર 70 કિલો વ્યક્તિ:
Mars gravity = 0.38g
Weight on Mars = 70 kg × 0.38 = 26.6 kg
In Newtons: 70 kg × 3.72 m/s² = 260.4 N
કાર્ય કરેલ ઉદાહરણ — નેપ્ચ્યુન પર 85 કિલો વ્યક્તિ:
Neptune gravity = 1.14g
Weight on Neptune = 85 kg × 1.14 = 96.9 kg
In Newtons: 85 kg × 11.15 m/s² = 947.75 N
મનોરંજક ઉદાહરણો: દરેક ગ્રહ પર જમ્પિંગ હાઇટ
તમે કેટલી ઉંચી કૂદી શકો છો તે સપાટીના ગુરુત્વાકર્ષણ પર વિપરીત આધાર રાખે છે. જો તમે પૃથ્વી પર 0.5 મીટર (લગભગ 20 ઇંચ) કૂદી શકો છો, તો તે જ સ્નાયુબદ્ધ પ્રયત્ન તમને આ તરફ લઈ જશે:
Jump height on planet = Jump height on Earth × (g_Earth / g_planet)
જમ્પ ઊંચાઈની સરખામણી (આધારરેખા: પૃથ્વી પર 0.5m જમ્પ):
| Body | Jump Height | Notes |
|---|---|---|
| Moon | 3.0 m (9.8 ft) | Nearly 3 times your height |
| Mars | 1.32 m (4.3 ft) | Like jumping onto a high table |
| Mercury | 1.32 m (4.3 ft) | Same as Mars — identical gravity |
| Venus | 0.55 m (1.8 ft) | Nearly Earth-like |
| Jupiter | 0.20 m (7.9 in) | Barely off the ground |
| Pluto | 7.9 m (26 ft) | Higher than a 2-story building |
ચંદ્ર પર, પૃથ્વી પર 0.5m ઊભી કૂદકો 3-મીટરની છલાંગમાં અનુવાદ કરે છે. એપોલોના અવકાશયાત્રીઓએ આ અનુભવનું દસ્તાવેજીકરણ કર્યું - 80+ કિગ્રા વજન ઉમેરતા વિશાળ સ્પેસસુટ પહેર્યા હોવા છતાં, તેઓ ચંદ્રની સપાટીથી 1-2 ફૂટ સરળતાથી કૂદી શકે છે અને જમીન પર થોડી સેકંડ લાગી શકે છે. સ્પેસસુટમાં દોડવું એ બાઉન્ડિંગ, ધીમી ગતિનો અનુભવ બની ગયો.
શા માટે તમે ગુરુ પર કચડી નાખશો
ગુરુની સપાટીનું ગુરુત્વાકર્ષણ 2.53g ટકી શકે તેવું લાગે છે - છેવટે, એથ્લેટ્સ તીવ્ર પ્રવૃત્તિ દરમિયાન નિયમિતપણે 2-3g અનુભવે છે. પરંતુ કે���લાક સંયોજન પરિબળો ગુરુને ઘાતક રીતે પ્રતિકૂળ બનાવે છે:
કોઈ નક્કર સપાટી નથી. ગુરુ એ ગેસનો વિશાળ છે. તેના વાતાવરણમાં ઉતરતા, દબાણ ઝડપથી વધે છે. તપાસ દ્વારા પહોંચી શકાય તેવી ઊંડાઈએ, દબાણ લાખો વાતાવરણમાં પહોંચે છે. કોઈપણ ભૌતિક માળખું કોઈપણ સપાટી પર પહોંચતા પહેલા કચડી નાખવામાં આવશે.
વાતાવરણનું દબાણ કચડી નાખવું. ગુરુના વાતાવરણમાં વાદળ-ટોચના સ્તરે પહેલેથી જ 1 બારનું દબાણ છે — પૃથ્વીના દરિયાની સપાટી જેવું. માત્ર 100 કિમી ઊંડે, દબાણ 1,000 બાર સુધી પહોંચે છે. આવા દબાણને ટકી શકે તેટલી મજબૂત સામગ્રી એન્જિનિયર્ડ સ્ટ્રક્ચર્સમાં અસ્તિત્વમાં નથી.
માનવ શરીર પર 2.53gની અસર. 2.5gના સતત સંપર્કમાં રહેવાથી કાર્ડિયોવેસ્ક્યુલર તાણ થાય છે કારણ કે મગજને લોહીને ઉપર તરફ પંપ કરવા માટે હૃદયને વધુ મહેનત કરવી પડે છે. 2g+ પર વિસ્તૃત સમયગાળો ઓર્થોસ્ટેટિક હાયપોટેન્શન, કાર્ડિયોવેસ્ક્યુલર એન્લાર્જમેન્ટ અને આખરે હૃદયની નિષ્ફળતા તરફ દોરી જાય છે. જ�� અન્ય તમામ પરિબળોને નિયંત્રિત કરવામાં આવે તો પણ, ટકાઉ 2.53g લાંબા ગાળાના માનવ વસવાટ સાથે અસંગત છે.
કિરણોત્સર્ગ. ગુરુનું ચુંબકીય ક્ષેત્ર પૃથ્વીના વેન એલન પટ્ટાઓ કરતાં વધુ ઊર્જાસભર તીવ્ર રેડિયેશન બેલ્ટને ફસાવે છે. ગુરુના કિરણોત્સર્ગ વાતાવરણમાં રહેલા માનવીને કલાકોમાં ઘાતક માત્રા પ્રાપ્ત થશે.
ચંદ્ર અને મંગળ: ભાવિ માનવ વસવાટ
આપણા સૌરમંડળમાં ચંદ્ર અને મંગળ એકમાત્ર એવા શરીર છે જ્યાં નજીકના ગાળાના માનવ વસાહતીકરણ વૈજ્ઞાનિક રીતે બુદ્ધિગમ્ય છે. બંનેનું ગુરુત્વાકર્ષણ પૃથ્વી કરતાં ઘણું ઓછું છે, જે નોંધપાત્ર શારીરિક પડકારો બનાવે છે:
સ્નાયુ કૃશતા: ચંદ્ર (0.166g) અને મંગળ (0.38g) પર, સામાન્ય હલનચલન માટે જરૂરી સ્નાયુબદ્ધ પ્રયત્નો નોંધપાત્ર રીતે ઘટે છે. કાઉન્ટરમેઝર્સ વિના, લોડ-બેરિંગ ઘટાડવાથી સ્નાયુઓ અને હાડકાં નબળા પડી જાય છે. 0g પર 6 મહિના વિતાવતા ISS અવકાશયાત્રીઓ સઘન કસરતના નિયમો વિના દર મહિને 1-2% હાડકાની ઘનતા ગુમાવે છે.
બોન ડેન્સિટી લોસ: વજન ધરાવતા હાડકાં (કરોડરજ્જુ, હિપ્સ, ફેમર) ઘનતા જાળવી રાખીને ગુરુત્વાકર્ષણના ભારને પ્રતિભાવ આપે છે. 0.38g પર, ઉત્તેજના ઘટાડવામાં આવે છે પરંતુ તે હજી પણ હાજર છે - મંગળ હાડકાના સ્વાસ્થ્ય માટે માઇક્રોગ્રેવિટી કરતાં વધુ સારી પરંતુ પૃથ્વી કરતાં વધુ ખરાબ હોવાની અપેક્ષા છે. અનુમાન સૂચવે છે કે મંગળ-ગુરુત્વાકર્ષણના હાડકાના નુકશાન માટે ISS પર જરૂરી તીવ્રતાના 60% પર પૂરક કસરતની જરૂર પડી શકે છે.
���િકાસલક્ષી અસરો: ગર્ભ અને બાળપણના વિકાસ પર આંશિક ગુરુત્વાકર્ષણની અસરો સંપૂર્ણપણે અજાણ છે. માઇક્રોગ્રેવિટીમાં પ્રાણીઓના અભ્યાસો વિકાસલક્ષી અસાધારણતા દર્શાવે છે, પરંતુ લાંબા ગાળાના આંશિક-ગુરુત્વાકર્ષણ અભ્યાસ અસ્તિત્વમાં નથી. મંગળનું 0.38g વાતાવરણ સામાન્ય માનવ વિકાસને સમર્થન આપી શકે છે અથવા ન પણ કરી શકે છે - આ કોઈપણ બહુ-પેઢીની વસાહત માટે સૌથી મહત્વપૂર્ણ અજાણ્યાઓમાંથી એકનું પ્રતિનિધિત્વ કર��� છે.
પ્રવાહી સ્થળાંતર: માનવ રક્તવાહિની તંત્ર ગુરુત્વાકર્ષણ હેઠળ પ્રવાહીનું પુનઃવિતરણ કરે છે. નીચા-ગુરુત્વાકર્ષણવાળા વાતાવરણમાં, પ્રવાહી શરીરના ઉપલા ભાગ અને માથા તરફ જાય છે, જેના કારણે ચહેરા પર સોજો આવે છે, અનુનાસિક ભીડ થાય છે, દ્રષ્ટિમાં ફેરફાર થાય છે (વધતા ઇન્ટ્રાક્રેનિયલ દબાણને કારણે), અને કિડનીના કાર્યમાં ફેરફાર થાય છે. આ અસરો ISS પર વ્યાપકપણે દસ્તાવેજીકૃત કરવામાં આવી છે અને તે હાજર હશે પરંતુ મંગળના ગુરુત્વાકર્ષણ સ્તરે ઓછી ગંભીર હશે.
મંગળ પર 0.38g અને પૃથ્વી પર 1.0g વચ્ચેના તફાવતનો અર્થ એવો થાય છે કે મંગળ પર વર્ષો કે દાયકાઓ વિતાવનારા મનુષ્યો મંગળના ગુરુત્વાકર્ષણને શારીરિક રીતે અનુકૂળ થઈ શકે છે અને પૃથ્વીનું ગુરુત્વાકર્ષણ શોધી શક��� છે - તેમના પૂર્વજોનું ઘર - પાછા ફરવા પર શારીરિક રીતે અસહ્ય.