बाथरूम स्केलवर उभे रहा आणि ते 160 पाउंड वाचते. हा आकडा तुमच्या शरीराच्या निश्चित मालमत्तेसारखा वाटतो, पण तो नाही - पृथ्वीच्या गुरुत्वाकर्षणामुळे तुमच्या वस्तुमानावर खेचल्याचा परिणाम आहे. तेच शरीर मंगळावर घेऊन जा आणि स्केल 61 पाउंड वाचते. बृहस्पतिवर ते 405 पौंड वाचते. सूर्याच्या पृष्ठभागावर, जर तुम्ही एका क्षणासाठी जगू शकलात तर ते अंदाजे ४,४६४ पौंड वाचेल. तुमचे शरीर अजिबात बदललेले नाही. फक्त गुरुत्वाकर्षण आहे.
वजन वि वस्तुमान: मुख्य फरक
वस्तुमान म्हणजे तुमच्या शरीरातील पदार्थाचे प्रमाण, किलोग्रॅममध्ये मोजले जाते. हे संपूर्ण विश्वात स्थिर आहे. ७० किलो वजनाच्या व्यक्तीचे पृथ्वीवर, मंगळावर, खोल अवकाशात आणि प्लुटोच्या पृष्ठभागावर ७० किलो वस्तुमान असते.
वजन हे त्या वस्तुमानावर गुरुत्वाकर्षणाचे बल आहे. हे असे मोजले जाते:
Weight (N) = Mass (kg) × Gravitational acceleration (m/s²)
पृथ्वीवर, पृष्ठभागावरील गुरुत्वाकर्षण प्रवेग अंदाजे 9.8 m/s² आहे (बहुतेकदा 1g असे लिहिले जाते). ७० किलोग्रॅम व्यक्तीचे वजन असते:
Weight = 70 kg × 9.8 m/s² = 686 Newtons = 70 kg-force
जेव्हा आपण एखाद्याला "वजन 70 किलो" म्हणतो तेव्हा आम्ही वजनासाठी अनौपचारिकपणे वस्तुमान युनिट्स वापरतो - जे पृथ्वीवर चांगले कार्य करते, जेथे g स्थिर आहे. ज्या क्षणी तुम्ही इतरत्र प्रवास करता, त्या क्षणी भेद आवश्यक होतो.
प्रत्येक ग्रहाचे पृष्ठभाग गुरुत्व
पृष्ठभागाचे गुरुत्व ग्रहाचे वस्तुमान आणि त्रिज्या यावर अवलंबून असते. मोठ्या वस्तुमानामुळे गुरुत्वाकर्षण वाढते; मोठी त्रिज्या ते कमी करते (तुम्ही वस्तुमानाच्या केंद्रापासून दूर आहात). म्हणूनच शनि, पृथ्वीपेक्षा सुमारे 100 पट अधिक विशाल असूनही, त्याचे पृष्ठभाग गुरुत्वाकर्षण पृथ्वीच्या थोडे वर आहे - त्याची भरपाई करण्यापेक्षा त्याची प्रचंड त्रिज्या अधिक आहे.
| 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 |
टीप: गुरू, शनि, युरेनस आणि नेपच्यून हे घन पृष्ठभाग नसलेले वायू राक्षस आहेत. वरील "पृष्ठभाग गुरुत्वाकर्षण" ��ूल्ये वातावरणाच्या दाबाच्या 1 बारवर परिभाषित केलेल्या ढगाच्या शीर्षस्थानी गुरुत्वाकर्षण दर्शवतात. आपण या ग्रहांवर उभे राहू शकत नाही.
सूत्र: दुसऱ्या ग्रहावरील वजन
रूपांतरण सरळ आहे:
Weight_planet = Weight_Earth × (g_planet / g_Earth)
किंवा समतुल्यपणे, गुरुत्वाकर्षण गुणोत्तर वापरून थेट:
Weight_planet (kg) = Mass (kg) × g_planet_ratio
काम केलेले उदाहरण — मंगळावरील ७० किलो व्यक्ती:
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
काम केलेले उदाहरण — नेपच्यूनवरील ८५ किलो व्यक्ती:
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
मजेदार उदाहरणे: प्रत्येक ग्रहावर उडी मारण्याची उंची
तुम्ही किती उंच उडी मारू शकता हे पृष्ठभागाच्या गुरुत्वाकर्षणावर उलट अवलंबून असते. जर तुम्ही पृथ्वीवर 0.5 मीटर (सुमारे 20 इंच) उडी मारू शकत असाल, तर त्याच स्नायूंचा प्रयत्न तुम्हाला येथे घेऊन जाईल:
Jump height on planet = Jump height on Earth × (g_Earth / g_planet)
उडी उंचीची तुलना (बेसलाइन: पृथ्वीवरील ०.५मी जंप):
| 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 |
चंद्रावर, पृथ्वीवर 0.5 मीटर उभी उडी म्हणजे 3-मीटर झेप. अपोलो अंतराळवीरांनी या अनुभवाचे दस्तऐवजीकरण केले - 80+ किलोग्रॅम वस्तुमान जोडणारे मोठे स्पेससूट परिधान करूनही, ते च��द्राच्या पृष्ठभागावरून 1-2 फूट सहज उडी मारू शकतात आणि जमिनीवर जाण्यासाठी काही सेकंद लागू शकतात. स्पेससूटमध्ये धावणे हा एक बाउंडिंग, स्लो-मोशन अनुभव बनला.
तुला बृहस्पतिवर का चिरडले जाईल
बृहस्पतिचे पृष्ठभाग 2.53g चे गुरुत्वाकर्षण टिकून राहण्यासारखे वाटते — शेवटी, तीव्र क्रियाकलाप दरम्यान ऍथलीट्स नियमितपणे 2-3g अनुभवतात. परंतु अनेक मिश्रित घटक बृहस्पतिला प्राणघातक प्रतिकूल बनवतात:
भक्कम पृष्ठभाग नाही. गुरु हा एक वायू महाकाय आहे. त्याच्या वातावरणात उतरताना दाब झपाट्याने वाढतो. तपासणीद्वारे पोहोचता येण्याजोग्या खोलीवर, दाब लाख��� वातावरणात पोहोचतात. कोणत्याही पृष्ठभागावर पोहोचण्यापूर्वी कोणतीही भौतिक रचना चिरडली जाईल.
वातावरणाचा दाब क्रशिंग. क्लाउड-टॉप लेव्हलवर बृहस्पतिच्या वातावरणात आधीपासूनच 1 बार दाब आहे — पृथ्वीच्या समुद्रसपाटीप्रमाणे. फक्त 100 किमी खोलवर दाब 1,000 बारपर्यंत पोहोचतो. अशा दबावांना टिकून राहण्यासाठी पुरेसे मजबूत साहित्य इंजिनीअर केलेल्या संरचनांमध्ये अस्तित्वात नाही.
मानवी शरीरावर 2.53g प्रभाव. 2.5g च्या सतत संपर्कात राहिल्याने हृदय व रक्तवाहिन्यासंबंधी ताण येतो कारण मेंदूपर्यंत रक्त पंप करण्यासाठी हृदयाला जास्त मेहनत घ्यावी लागते. 2g+ व��� विस्तारित कालावधी ऑर्थोस्टॅटिक हायपोटेन्शन, हृदय व रक्तवाहिन्यासंबंधी वाढ आणि अखेरीस हृदय अपयशी ठरतो. जरी इतर सर्व घटक नियंत्रित केले असले तरीही, 2.53g शाश्वत दीर्घकालीन मानवी वस्तीशी विसंगत आहे.
विकिरण. गुरूचे चुंबकीय क्षेत्र पृथ्वीच्या व्हॅन ॲलन पट्ट्यांपेक्षा जास्त ऊर्जावान विकिरण पट्ट्यांना अडकवते. बृहस्पतिच्या किरणोत्सर्गाच्या वातावरणातील मानवाला काही तासांतच प्राणघातक डोस मिळेल.
चंद्र आणि मंगळ: भविष्यातील मानवी निवासस्थान
चंद्र आणि मंगळ हे आपल्या सूर्यमालेतील एकमेव असे शरीर आहेत जिथे जवळच्या काळातील मानवी वसाहत वैज्ञानिकदृष्ट्या प्रशंसनीय आहे. दोन्हीकडे पृथ्वीपेक्षा खूपच कमी गुरुत्वाकर्षण आहे, ज्यामुळे महत्त्वपूर्ण शारीरिक आव्हाने निर्माण होतात:
स्नायू शोष: चंद्रावर (0.166g) आणि मंगळावर (0.38g), सामान्य हालचालीसाठी आवश्यक स्नायूंचा प्रयत्न लक्षणीयरीत्या कमी होतो. काउंटरमेजर्सशिवाय, लोड-बेअरिंग कमी झाल्यामुळे स्नायू आणि हाडे कमकुवत होतात. 0g वर 6 महिने घालवणारे ISS अंतराळवीर सघन व्यायाम न करता दरमहा हाडांची घनता 1-2% गमावतात.
हाडांची घनता कमी होणे: वजन सहन करणारी हाडे (मणक्याचे, नितंब, फेमर) घनता राखून गुरुत्वाकर्षणाच्या भाराला प्रतिसाद देतात. 0.38g वर, उत्तेजना कमी होते परंतु तरीही अस्तित्वात आहे — मंगळ हाडांच्या आरोग्यासाठी सूक्ष्म गुरुत्वाकर्षणापेक्षा चांगला असेल परंतु पृथ्वीपेक्षा वाईट असेल अशी अपेक्षा आहे. अंदाजानुसार, मंगळ-गुरुत्वाकर्षणाच्या हाडांच्या नुकसानासाठी ISS वर आवश्यक तीव्रतेच्या 60% तीव्रतेवर पूरक व्यायामाची आवश्यकता असू शकते.
विकासात्मक प्रभाव: आंशिक गुरुत्वाकर्षणाचा गर्भ आणि बालपणाच्या विकासावर होणारा परिणाम पूर्णपणे अज्ञात आहे. सूक्ष्म गुरुत्वाकर्षणातील प्राणी अभ्यास विकासात्मक असामान्यता दर्शवतात, परंतु दीर्घकालीन आंशिक-गुरुत्वाकर्षण अभ्यास अस्तित्वात नाहीत. मंगळाचे 0.38g वातावरण सामान्य मानवी विकासास समर्थन देऊ शकते किंवा नसू शकते - हे कोणत्याही बहु-पिढीच्या वसाहतीसाठी सर्वात गंभीर अज्ञातांपैकी एक आहे.
द्रव बदलणे: मानवी हृदय व रक्तवाहिन्यासंबंधी प्रणाली गुरुत्वाकर्षणाच्या अंतर्गत द्रवांचे पुनर्वितरण करते. कमी-गुरुत्वाकर्षणाच्या वातावरणात, द्रव शरीराच्या वरच्या बाजूला आणि डोक्याकडे सरकतात, ज्यामुळे चेहर्याचा फुगवटा, नाक बंद होणे, दृष्टी बदलणे (इंट्राक्रॅनियल प्रेशर वाढल्यामुळे) आणि मूत्रपिंडाच्या कार्यामध्ये बदल होतो. हे परिणाम ISS वर विस्तृतपणे दस्तऐवजीकरण केले गेले आहेत आणि ते उपस्थित असतील परंतु मंगळाच्या गुरुत्वाकर्षणाच्या पातळीवर कमी गंभीर असतील.
मंगळावरील 0.38g आणि पृथ्वीवरील 1.0g मधील फरकाचा अर्थ असा आहे की मंगळावर वर्षे किंवा दशके घालवणारे मानव मंगळाच्या गुरुत्वाकर्षणाशी शारीरिकदृष्ट्या अनुकूल होऊ शकतात आणि पृथ्वीचे गुरुत्वाकर्षण - त्यांचे पूर्वज घर - शारीरिकदृष्ट्या असह्य होऊ शकतात.