अन्य ग्रहों पर गुरुत्वाकर्षण कितना है? अन्य ग्रहों पर गुरुत्वाकर्षण: विभिन्न ग्रहों पर गुरुत्वाकर्षण किस पर निर्भर करता है इसका विस्तृत विश्लेषण

>>भौतिकी: अन्य ग्रहों पर गुरुत्वाकर्षण

दूरबीन के आविष्कार से पहले, केवल सात ग्रह ज्ञात थे: बुध, शुक्र, मंगल, बृहस्पति, शनि, पृथ्वी और चंद्रमा। उनकी संख्या कई लोगों के अनुकूल थी। इसलिए, जब 1610 में गैलीलियो की पुस्तक "द स्टारी मैसेंजर" प्रकाशित हुई, जिसमें उन्होंने बताया कि अपने "स्पॉटिंग स्कोप" की मदद से वह चार और खगोलीय पिंडों की खोज करने में सक्षम थे, जिन्हें "दुनिया की शुरुआत से किसी ने नहीं देखा था" आज तक” (उपग्रह बृहस्पति), इसने सनसनी फैला दी। गैलीलियो के समर्थकों ने नई खोजों पर खुशी जताई, जबकि उनके विरोधियों ने वैज्ञानिक पर एक अपूरणीय युद्ध की घोषणा की।
एक साल बाद, "रिफ्लेक्शन्स ऑन एस्ट्रोनॉमी, ऑप्टिक्स एंड फिजिक्स" पुस्तक वेनिस में प्रकाशित हुई, जिसमें लेखक ने तर्क दिया कि गैलीलियो से गलती हुई थी और ग्रहों की संख्या आवश्यक रूप से सात होनी चाहिए, क्योंकि, सबसे पहले, पुराने नियम में सात का उल्लेख है- शाखित कैंडलस्टिक (जिसका अर्थ है सात ग्रह), दूसरे, सिर में केवल सात छेद हैं, तीसरे, केवल सात धातुएं हैं और चौथा, "उपग्रह नग्न आंखों को दिखाई नहीं देते हैं, और इसलिए पृथ्वी को प्रभावित नहीं कर सकते हैं, इसलिए , उनकी आवश्यकता नहीं है, और इसलिए उनका अस्तित्व नहीं है।”
हालाँकि, ऐसे तर्क विज्ञान के विकास को नहीं रोक सके, और अब हम निश्चित रूप से जानते हैं कि बृहस्पति के उपग्रह मौजूद हैं और ग्रहों की संख्या बिल्कुल भी सात नहीं है। नौ सूर्य की परिक्रमा करते हैं प्रमुख ग्रह(बुध, शुक्र, पृथ्वी, मंगल, बृहस्पति, शनि, यूरेनस, नेप्च्यून और प्लूटो, जिनमें से केवल पहले दो के पास उपग्रह नहीं हैं) और तीन हजार से अधिक छोटे ग्रह कहलाते हैं क्षुद्र ग्रह.
उपग्रह अपने गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र के प्रभाव में अपने ग्रहों की परिक्रमा करते हैं। प्रत्येक ग्रह की सतह पर गुरुत्वाकर्षण बल को सूत्र का उपयोग करके पाया जा सकता है एफटी= एमजी, कहाँ जी=जीएम/आर2- ग्रह पर मुक्त गिरावट का त्वरण। अंतिम सूत्र में द्रव्यमान प्रतिस्थापित करना एमऔर त्रिज्या आरविभिन्न ग्रहों पर, आप गणना कर सकते हैं कि मुक्त गिरावट का त्वरण किसके बराबर है जीउनमें से प्रत्येक पर. इन गणनाओं के परिणाम (किसी दिए गए ग्रह पर गुरुत्वाकर्षण के त्वरण और पृथ्वी की सतह पर गुरुत्वाकर्षण के त्वरण के अनुपात के रूप में) तालिका 7 में दिए गए हैं।
तालिका 7

इस तालिका से यह देखा जा सकता है कि गुरुत्वाकर्षण का सबसे बड़ा त्वरण और इसलिए सबसे बड़ा गुरुत्वाकर्षण बल बृहस्पति पर है। यह सौरमंडल का सबसे बड़ा ग्रह है; इसकी त्रिज्या 11 गुना है और इसका द्रव्यमान पृथ्वी से 318 गुना अधिक है। सुदूर प्लूटो पर आकर्षण सबसे कमज़ोर है। यह ग्रह चंद्रमा से भी छोटा है: इसकी त्रिज्या केवल 1150 किमी है, और इसका द्रव्यमान पृथ्वी से 500 गुना कम है!
सौरमंडल के छोटे ग्रहों का द्रव्यमान तो और भी कम है। इनमें से 98% खगोलीय पिंड मंगल और बृहस्पति की कक्षाओं के बीच सूर्य की परिक्रमा करते हैं, जिससे तथाकथित बनता है क्षुद्रग्रह बेल्ट. पहला और सबसे बड़ा क्षुद्रग्रह, सेरेस, 1801 में खोजा गया था। इसकी त्रिज्या लगभग 500 किमी है, और इसका द्रव्यमान लगभग 1.2 1021 किलोग्राम (यानी, पृथ्वी से 5000 गुना कम) है। यह गणना करना आसान है कि सेरेस पर गुरुत्वाकर्षण का त्वरण पृथ्वी की तुलना में लगभग 32 गुना कम है! किसी भी पिंड का वजन उतना ही गुना कम हो जाता है। इसलिए, एक अंतरिक्ष यात्री जिसने खुद को सेरेस पर पाया वह 1.5 टन वजन का भार उठा सकता था (चित्र 110)।

हालाँकि, अभी तक कोई भी सेरेस नहीं गया है। लेकिन लोग पहले ही चंद्रमा पर जा चुके हैं। यह पहली बार 1969 की गर्मियों में हुआ था, जब अपोलो 11 अंतरिक्ष यान ने तीन अमेरिकी अंतरिक्ष यात्रियों को हमारे प्राकृतिक उपग्रह पर पहुंचाया था: एन. आर्मस्ट्रांग, ई. एल्ड्रिन और एम. कोलिन्स। "बेशक," आर्मस्ट्रांग ने बाद में कहा, "चंद्र गुरुत्वाकर्षण की स्थितियों में, आप ऊपर कूदना चाहते हैं... उच्चतम छलांग की ऊंचाई दो मीटर थी - एल्ड्रिन ने चंद्र केबिन सीढ़ियों के तीसरे चरण पर छलांग लगाई। गिरने का कोई अप्रिय परिणाम नहीं हुआ। गति इतनी कम है कि चोट लगने का कोई डर नहीं है।”
चंद्रमा पर मुक्त गिरावट का त्वरण पृथ्वी की तुलना में 6 गुना कम है। इसलिए, ऊपर की ओर कूदते समय, एक व्यक्ति वहां पृथ्वी की तुलना में 6 गुना अधिक ऊंचाई तक उठ जाता है। चंद्रमा पर 2 मीटर की छलांग लगाने के लिए, जैसा कि एल्ड्रिन ने किया था, पृथ्वी पर 33 सेमी की छलांग लगाने के लिए समान बल की आवश्यकता होती है।
पहले अंतरिक्ष यात्री 21 घंटे और 36 मिनट तक चंद्रमा पर रहे थे। 21 जुलाई को, वे चंद्रमा से प्रक्षेपित हुए, और 24 जुलाई को, अपोलो 11 प्रशांत महासागर में गिर गया। लोग चंद्रमा से चले गए, लेकिन पांच मृत अंतरिक्ष यात्रियों की छवियों वाले पांच पदक उस पर बने रहे। ये हैं यू. ए. गगारिन, वी. एम. कोमारोव, वी. ग्रिसोम, ई. व्हाइट और आर. चाफ़ी।

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1. सौरमंडल को बनाने वाले सभी प्रमुख ग्रहों की सूची बनाएं।
2. उनमें से सबसे बड़े और सबसे छोटे के नाम क्या हैं?
3. बृहस्पति पर किसी व्यक्ति का वजन पृथ्वी पर उसी व्यक्ति के वजन से कितनी गुना अधिक है?
4. मंगल ग्रह पर गुरुत्वाकर्षण पृथ्वी से कितने गुना कम है?
5. आप सेरेस के बारे में क्या जानते हैं?
6. चंद्रमा पर अंतरिक्ष यात्री सामान्य चलने की तुलना में कूदने जैसा क्यों चलते थे?

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कौन मंगल ग्रह पर गुरुत्वाकर्षणपृथ्वी की तुलना में: तस्वीरों के साथ सौर मंडल के ग्रहों के संकेतकों का विवरण, मानव शरीर पर प्रभाव, गुरुत्वाकर्षण की गणना।

पृथ्वी और मंगल कई मायनों में एक जैसे हैं। वे वस्तुतः सतह क्षेत्र में अभिसरण हैं, ध्रुवीय टोपी, अक्षीय झुकाव और मौसमी परिवर्तनशीलता है। इसके अलावा, दोनों दिखाते हैं कि वे जलवायु परिवर्तन से बचे हुए हैं।

लेकिन वे अलग भी हैं. और सबसे महत्वपूर्ण कारकों में से एक है गुरुत्वाकर्षण. यकीन मानिए, अगर आप किसी परायी दुनिया को आबाद करने जा रहे हैं तो यह पल एक अहम भूमिका निभाएगा।

मंगल और पृथ्वी पर गुरुत्वाकर्षण की तुलना

हम जानते हैं कि पृथ्वी की परिस्थितियों ने जीवन के निर्माण में मदद की, इसलिए हम विदेशी जीवन की खोज करते समय उन्हें एक मार्गदर्शक के रूप में उपयोग करते हैं। मंगल पर वायुमंडलीय दबाव 7.5 मिलीबार है जबकि पृथ्वी पर 1000 है। औसत सतह का तापमान -63 डिग्री सेल्सियस तक गिर जाता है, और हमारा तापमान 14 डिग्री सेल्सियस है। फोटो मंगल ग्रह की संरचना को दर्शाता है।

यदि मंगल ग्रह के दिन की लंबाई लगभग पृथ्वी (24 घंटे और 37 मिनट) के समान है, तो वर्ष में 687 दिन होते हैं। मंगल ग्रह का गुरुत्वाकर्षण पृथ्वी की तुलना में 62% कम है, यानी वहां 100 किलो 38 किलो में बदल जाता है।

यह अंतर द्रव्यमान, त्रिज्या और घनत्व से प्रभावित होता है। सतह क्षेत्र में समानता के बावजूद, मंगल ग्रह पृथ्वी के व्यास का केवल आधा, आयतन का 15% और द्रव्यमान का 11% कवर करता है। मंगल ग्रह के गुरुत्वाकर्षण के बारे में क्या?

मंगल ग्रह के गुरुत्वाकर्षण की गणना

मंगल ग्रह के गुरुत्वाकर्षण को निर्धारित करने के लिए, शोधकर्ताओं ने न्यूटन के सिद्धांत का उपयोग किया: गुरुत्वाकर्षण द्रव्यमान के समानुपाती होता है। हम एक गोलाकार पिंड से टकरा रहे हैं, इसलिए गुरुत्वाकर्षण त्रिज्या के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होगा। नीचे मंगल का गुरुत्वाकर्षण मानचित्र है।

अनुपात को सूत्र g = m/r 2 द्वारा व्यक्त किया जाता है, जहाँ g सतह का गुरुत्वाकर्षण है (पृथ्वी का गुणज = 9.8 m/s²), m द्रव्यमान है (पृथ्वी का गुणज = 5.976 · 10 24 kg), और r त्रिज्या है (पृथ्वी का गुणज = 9.8 m/s²), और r त्रिज्या है (पृथ्वी का गुणज = 9.8 m/s²), और r त्रिज्या है (पृथ्वी का गुणज = 9.8 m/s²), पृथ्वी का = 6371 किमी) .

मंगल ग्रह का द्रव्यमान 6.4171 x 10 23 किलोग्राम है, जो हमसे 0.107 गुना अधिक है। औसत त्रिज्या 3389.5 किमी = 0.532 पृथ्वी की है। गणितीय रूप से: 0.107/0.532² = 0.376।

हम नहीं जानते कि अगर कोई व्यक्ति लंबे समय तक ऐसी स्थितियों में डूबा रहे तो उसका क्या होगा। लेकिन माइक्रोग्रैविटी के प्रभावों के अध्ययन से मांसपेशियों का नुकसान, हड्डियों का घनत्व, अंगों को नुकसान और दृष्टि में कमी देखी गई है।

किसी ग्रह पर जाने से पहले हमें उसके गुरुत्वाकर्षण का विस्तार से अध्ययन करना चाहिए, अन्यथा कॉलोनी नष्ट हो जाएगी।

पहले से ही ऐसी परियोजनाएं हैं जो इस मुद्दे से निपटती हैं। इसलिए मार्स-1 मांसपेशियों में सुधार के लिए कार्यक्रम विकसित कर रहा है। आईएसएस पर 4-6 महीने से अधिक समय तक रहने से मांसपेशियों में 15% की कमी देखी जाती है।

लेकिन मार्टियन को उड़ान भरने में बहुत अधिक समय लगेगा, जहां जहाज पर ब्रह्मांडीय किरणों का हमला होता है, और ग्रह पर रहना, जहां कोई सुरक्षात्मक चुंबकीय परत भी नहीं है। 2030 के दशक के क्रू मिशन यह करीब आ रहा है, इसलिए हमें इन मुद्दों के समाधान को प्राथमिकता देनी चाहिए। अब आप जानते हैं कि मंगल ग्रह पर गुरुत्वाकर्षण कैसा दिखता है।

आइए कल्पना करें कि हम सौर मंडल की यात्रा पर जा रहे हैं। अन्य ग्रहों पर गुरुत्वाकर्षण कितना है? किन पर हम पृथ्वी से हल्के होंगे और किन पर हम भारी होंगे?

हालाँकि हमने अभी तक पृथ्वी नहीं छोड़ी है, आइए निम्नलिखित प्रयोग करें: मानसिक रूप से पृथ्वी के ध्रुवों में से एक पर उतरें, और फिर कल्पना करें कि हमें भूमध्य रेखा पर ले जाया गया है। मुझे आश्चर्य है कि क्या हमारा वजन बदल गया है?

यह ज्ञात है कि किसी भी पिंड का वजन आकर्षण बल (गुरुत्वाकर्षण) से निर्धारित होता है। यह ग्रह के द्रव्यमान के सीधे आनुपातिक और उसकी त्रिज्या के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है (हमने इसके बारे में पहली बार एक स्कूल भौतिकी पाठ्यपुस्तक से सीखा)। नतीजतन, यदि हमारी पृथ्वी सख्ती से गोलाकार होती, तो इसकी सतह पर चलने वाली प्रत्येक वस्तु का वजन अपरिवर्तित रहता।

लेकिन पृथ्वी कोई गेंद नहीं है. यह ध्रुवों पर चपटा तथा भूमध्य रेखा पर लम्बा है। पृथ्वी की भूमध्यरेखीय त्रिज्या ध्रुवीय त्रिज्या से 21 किमी अधिक लंबी है। इससे पता चलता है कि गुरुत्वाकर्षण बल भूमध्य रेखा पर ऐसे कार्य करता है मानो दूर से हो। इसीलिए पृथ्वी पर विभिन्न स्थानों पर एक ही पिंड का भार एक समान नहीं होता है। वस्तुएँ पृथ्वी के ध्रुव पर सबसे भारी और भूमध्य रेखा पर सबसे हल्की होनी चाहिए। यहाँ वे ध्रुवों पर अपने भार से 1/190 हल्के हो जाते हैं। बेशक, वजन में इस बदलाव का पता केवल स्प्रिंग स्केल का उपयोग करके ही लगाया जा सकता है। भूमध्य रेखा पर वस्तुओं के भार में थोड़ी कमी पृथ्वी के घूमने से उत्पन्न केन्द्रापसारक बल के कारण भी होती है। इस प्रकार, उच्च ध्रुवीय अक्षांशों से भूमध्य रेखा तक आने वाले एक वयस्क का वजन कुल मिलाकर लगभग 0.5 किलोग्राम कम हो जाएगा।

अब यह पूछना उचित है: सौर मंडल के ग्रहों के माध्यम से यात्रा करने वाले व्यक्ति का वजन कैसे बदल जाएगा?

हमारा पहला अंतरिक्ष स्टेशन मंगल ग्रह है। मंगल ग्रह पर किसी व्यक्ति का वजन कितना होगा? ऐसी गणना करना कठिन नहीं है. ऐसा करने के लिए, आपको मंगल का द्रव्यमान और त्रिज्या जानने की आवश्यकता है।

जैसा कि ज्ञात है, "लाल ग्रह" का द्रव्यमान पृथ्वी के द्रव्यमान से 9.31 गुना कम है, और इसकी त्रिज्या ग्लोब की त्रिज्या से 1.88 गुना कम है। इसलिए, पहले कारक की कार्रवाई के कारण, मंगल की सतह पर गुरुत्वाकर्षण 9.31 गुना कम होना चाहिए, और दूसरे के कारण, हमारी तुलना में 3.53 गुना अधिक (1.88 * 1.88 = 3.53)। अंततः, यह वहां पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण के 1/3 से थोड़ा अधिक है (3.53: 9.31 = 0.38)। इसी प्रकार आप किसी भी खगोलीय पिंड पर गुरुत्वाकर्षण तनाव का निर्धारण कर सकते हैं।

अब मान लेते हैं कि पृथ्वी पर एक अंतरिक्ष यात्री-यात्री का वजन ठीक 70 किलोग्राम होता है। फिर अन्य ग्रहों के लिए हमें निम्नलिखित वजन मान प्राप्त होते हैं (ग्रहों को वजन के आरोही क्रम में व्यवस्थित किया जाता है):

प्लूटो 4.5 बुध 26.5 मंगल 26.5 शनि 62.7 यूरेनस 63.4 शुक्र 63.4 पृथ्वी 70.0 नेपच्यून 79.6 बृहस्पति 161.2
जैसा कि हम देख सकते हैं, गुरुत्वाकर्षण की दृष्टि से पृथ्वी विशाल ग्रहों के बीच एक मध्यवर्ती स्थान रखती है। उनमें से दो पर - शनि और यूरेनस - गुरुत्वाकर्षण बल पृथ्वी की तुलना में कुछ कम है, और अन्य दो - बृहस्पति और नेपच्यून पर - यह अधिक है। सच है, बृहस्पति और शनि के लिए वजन केन्द्रापसारक बल की कार्रवाई को ध्यान में रखते हुए दिया जाता है (वे तेजी से घूमते हैं)। उत्तरार्द्ध भूमध्य रेखा पर शरीर के वजन को कई प्रतिशत तक कम कर देता है।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि विशाल ग्रहों के लिए वजन का मान ऊपरी बादल परत के स्तर पर दिया जाता है, न कि ठोस सतह के स्तर पर, जैसा कि पृथ्वी जैसे ग्रहों (बुध, शुक्र, पृथ्वी, मंगल) के लिए होता है। ) और प्लूटो।

शुक्र की सतह पर एक व्यक्ति पृथ्वी की तुलना में लगभग 10% हल्का होगा। लेकिन बुध और मंगल पर वजन में 2.6 गुना की कमी आएगी। प्लूटो के लिए, इस पर एक व्यक्ति चंद्रमा की तुलना में 2.5 गुना हल्का होगा, या सांसारिक परिस्थितियों की तुलना में 15.5 गुना हल्का होगा।

लेकिन सूर्य पर गुरुत्वाकर्षण (आकर्षण) पृथ्वी की तुलना में 28 गुना अधिक मजबूत है। वहां एक इंसान के शरीर का वजन 2 टन होगा और वह तुरंत अपने ही वजन से कुचल जाएगा। हालाँकि, सूर्य तक पहुँचने से पहले, सब कुछ गर्म गैस में बदल जाएगा। एक और चीज़ छोटे आकाशीय पिंड हैं जैसे मंगल के चंद्रमा और क्षुद्रग्रह। उनमें से कई में आप आसानी से गौरैया जैसे दिख सकते हैं!

यह बिल्कुल स्पष्ट है कि कोई व्यक्ति जीवन रक्षक उपकरणों से सुसज्जित विशेष सीलबंद स्पेससूट में ही दूसरे ग्रहों की यात्रा कर सकता है। चंद्रमा की सतह पर अमेरिकी अंतरिक्ष यात्रियों ने जो स्पेससूट पहना था उसका वजन लगभग एक वयस्क के वजन के बराबर है। इसलिए, हमने अन्य ग्रहों पर एक अंतरिक्ष यात्री के वजन के लिए जो मान दिए हैं, उन्हें कम से कम दोगुना किया जाना चाहिए। तभी हम वास्तविक वजन के करीब वजन मान प्राप्त कर पाएंगे।

प्राचीन काल से ही लोगों ने तारों की यात्रा करने का सपना देखा है, उस समय से जब पहले खगोलविदों ने आदिम दूरबीनों के माध्यम से हमारे सिस्टम के अन्य ग्रहों और उनके उपग्रहों की जांच की थी। तब से कई शताब्दियाँ बीत चुकी हैं, लेकिन अफ़सोस, अंतरग्रहीय उड़ानें, और विशेष रूप से अन्य सितारों के लिए उड़ानें, अभी भी असंभव हैं। और शोधकर्ताओं ने जिस एकमात्र अलौकिक वस्तु का दौरा किया है वह चंद्रमा है।

हम वह जानते हैं गुरुत्वाकर्षण वह बल है जिसके द्वारा पृथ्वी विभिन्न पिंडों को अपनी ओर आकर्षित करती है।

गुरुत्वाकर्षण बल हमेशा ग्रह के केंद्र की ओर निर्देशित होता है। गुरुत्वाकर्षण बल शरीर को त्वरण प्रदान करता है, जिसे गुरुत्वाकर्षण का त्वरण कहा जाता है और संख्यात्मक रूप से यह 9.8 m/s 2 के बराबर है। इसका मतलब यह है कि कोई भी पिंड, अपने द्रव्यमान की परवाह किए बिना, मुक्त रूप से गिरने पर (हवा के प्रतिरोध के बिना) गिरने के प्रत्येक सेकंड के लिए अपनी गति को 9.8 मीटर/सेकेंड तक बदल देता है।

गुरुत्वाकर्षण का त्वरण ज्ञात करने के लिए सूत्र का उपयोग करना

ग्रहों M का द्रव्यमान और उनकी त्रिज्या R खगोलीय अवलोकनों और जटिल गणनाओं के कारण जाना जाता है।

और G गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक है (6.6742 10 -11 m 3 s -2 kg -1)।

यदि हम पृथ्वी की सतह पर गुरुत्वाकर्षण त्वरण (द्रव्यमान एम = 5.9736 1024 किलोग्राम, त्रिज्या आर = 6.371 106 मीटर) की गणना करने के लिए इस सूत्र को लागू करते हैं, तो हमें मिलता है जी=6.6742 * 10 *5.9736 / 6.371*6.371 = 9.822 मी/से 2

इकाइयों की प्रणाली का निर्माण करते समय अपनाया गया मानक ("सामान्य") मान g = 9.80665 m/s 2 है, और तकनीकी गणना में वे आमतौर पर g = 9.81 m/s 2 लेते हैं।

जी के मानक मान को कुछ अर्थों में पृथ्वी पर गुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण के "औसत" के रूप में परिभाषित किया गया है, जो समुद्र तल पर 45.5° अक्षांश पर गुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण के लगभग बराबर है।

पृथ्वी की ओर गुरुत्वाकर्षण के कारण नदियों में पानी बहता है। मनुष्य उछलकर पृथ्वी पर गिरता है क्योंकि पृथ्वी उसे आकर्षित करती है। पृथ्वी सभी पिंडों को अपनी ओर आकर्षित करती है: चंद्रमा, समुद्रों और महासागरों का पानी, घर, उपग्रह, आदि। गुरुत्वाकर्षण बल के कारण, हमारे ग्रह का स्वरूप लगातार बदल रहा है। पहाड़ों से हिमस्खलन आते हैं, ग्लेशियर हिलते हैं, चट्टानें गिरती हैं, बारिश होती है और नदियाँ पहाड़ों से मैदानों की ओर बहती हैं।

पृथ्वी पर मौजूद सभी जीव-जंतु इसके आकर्षण को महसूस करते हैं। पौधे भी गुरुत्वाकर्षण की क्रिया और दिशा को "महसूस" करते हैं, यही कारण है कि मुख्य जड़ हमेशा नीचे की ओर, पृथ्वी के केंद्र की ओर बढ़ती है, और तना हमेशा ऊपर की ओर बढ़ता है।

पृथ्वी और सूर्य के चारों ओर घूमने वाले अन्य सभी ग्रह इसकी और एक-दूसरे की ओर आकर्षित होते हैं। पृथ्वी न केवल पिंडों को अपनी ओर आकर्षित करती है, बल्कि ये पिंड भी पृथ्वी को अपनी ओर आकर्षित करते हैं। वे एक-दूसरे को और पृथ्वी पर मौजूद सभी पिंडों को आकर्षित करते हैं। उदाहरण के लिए, चंद्रमा के आकर्षण के कारण पृथ्वी पर पानी का उतार-चढ़ाव होता है, जिसका विशाल द्रव्यमान महासागरों और समुद्रों में दिन में दो बार कई मीटर की ऊंचाई तक उठता है। वे एक-दूसरे को और पृथ्वी पर मौजूद सभी पिंडों को आकर्षित करते हैं। इसलिए, ब्रह्मांड में सभी निकायों के पारस्परिक आकर्षण को सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण कहा जाता है।

किसी भी द्रव्यमान के पिंड पर लगने वाले गुरुत्वाकर्षण बल को निर्धारित करने के लिए, गुरुत्वाकर्षण के त्वरण को इस पिंड के द्रव्यमान से गुणा करना आवश्यक है।

एफ = जी * एम,

जहाँ m पिंड का द्रव्यमान है, g मुक्त गिरावट का त्वरण है।

सूत्र से पता चलता है कि शरीर का वजन बढ़ने के साथ गुरुत्वाकर्षण का मान बढ़ता है। यह भी स्पष्ट है कि गुरुत्वाकर्षण बल गुरुत्वाकर्षण के त्वरण के परिमाण पर भी निर्भर करता है। इसका मतलब है कि हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं: स्थिर द्रव्यमान वाले पिंड के लिए, गुरुत्वाकर्षण बल का मान गुरुत्वाकर्षण के त्वरण में परिवर्तन के साथ बदलता है।

गुरुत्वाकर्षण का त्वरण ज्ञात करने के लिए सूत्र का उपयोग करना g=GM/R 2

हम किसी भी ग्रह की सतह पर g मान की गणना कर सकते हैं। ग्रहों M का द्रव्यमान और उनकी त्रिज्या R खगोलीय अवलोकनों और जटिल गणनाओं के कारण जाना जाता है। जहाँ G गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक है (6.6742 10 -11 m 3 s -2 kg -1)।

वैज्ञानिकों द्वारा ग्रहों को लंबे समय से दो समूहों में विभाजित किया गया है। पहला स्थलीय ग्रह है: बुध, शुक्र, पृथ्वी, मंगल, और हाल ही में प्लूटो। वे अपेक्षाकृत छोटे आकार, कम संख्या में उपग्रहों और एक ठोस अवस्था की विशेषता रखते हैं। शेष हैं बृहस्पति, शनि, यूरेनस, नेपच्यून - हाइड्रोजन और हीलियम गैस से बने विशाल ग्रह। वे सभी सूर्य के चारों ओर अण्डाकार कक्षाओं में घूमते हैं, यदि कोई पड़ोसी ग्रह पास से गुजरता है तो दिए गए प्रक्षेप पथ से भटक जाते हैं।

हमारा "पहला अंतरिक्ष स्टेशन" मंगल ग्रह है। मंगल ग्रह पर किसी व्यक्ति का वजन कितना होगा? ऐसी गणना करना कठिन नहीं है. ऐसा करने के लिए, आपको मंगल का द्रव्यमान और त्रिज्या जानने की आवश्यकता है।

जैसा कि ज्ञात है, "लाल ग्रह" का द्रव्यमान पृथ्वी के द्रव्यमान से 9.31 गुना कम है, और इसकी त्रिज्या ग्लोब की त्रिज्या से 1.88 गुना कम है। इसलिए, पहले कारक की कार्रवाई के कारण, मंगल की सतह पर गुरुत्वाकर्षण 9.31 गुना कम होना चाहिए, और दूसरे के कारण, हमारी तुलना में 3.53 गुना अधिक (1.88 * 1.88 = 3.53)। अंततः, यह वहां पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण के 1/3 से थोड़ा अधिक है (3.53: 9.31 = 0.38)। यह पृथ्वी से 0.38 ग्राम यानी लगभग आधा है। इसका मतलब यह है कि लाल ग्रह पर आप पृथ्वी की तुलना में बहुत ऊंची छलांग लगा सकते हैं और सभी वजन भी बहुत कम होंगे। इसी प्रकार आप किसी भी खगोलीय पिंड पर गुरुत्वाकर्षण तनाव का निर्धारण कर सकते हैं।

आइए अब चंद्रमा पर गुरुत्वाकर्षण तनाव का निर्धारण करें। जैसा कि हम जानते हैं, चंद्रमा का द्रव्यमान पृथ्वी के द्रव्यमान से 81 गुना कम है। यदि पृथ्वी का द्रव्यमान इतना छोटा होता, तो इसकी सतह पर गुरुत्वाकर्षण अब की तुलना में 81 गुना कमज़ोर होता। लेकिन न्यूटन के नियम के अनुसार, गेंद ऐसे आकर्षित होती है मानो उसका सारा द्रव्यमान केंद्र में केंद्रित हो। पृथ्वी का केंद्र उसकी सतह से पृथ्वी की त्रिज्या की दूरी पर स्थित है, चंद्रमा का केंद्र चंद्र त्रिज्या की दूरी पर है। परन्तु चन्द्रमा की त्रिज्या पृथ्वी की त्रिज्या की 27/100 है तथा दूरी को 100/27 गुना कम करने पर आकर्षण बल (100/27) 2 गुना बढ़ जाता है। इसका मतलब यह है कि चंद्रमा की सतह पर अंतिम गुरुत्वाकर्षण तनाव है

100 2 / 27 2 * 81 = 1 / 6 पार्थिव

यह उत्सुकता की बात है कि यदि चंद्रमा पर पानी मौजूद होता, तो एक तैराक को चंद्र तालाब में वैसा ही महसूस होता जैसा पृथ्वी पर होता है। इसका वजन छह गुना कम हो जाएगा, लेकिन इसके द्वारा विस्थापित पानी का वजन उसी मात्रा में कम हो जाएगा; उनके बीच का अनुपात पृथ्वी पर समान होगा, और तैराक चंद्रमा के पानी में ठीक उसी मात्रा में डुबकी लगाएगा जितना वह यहां गोता लगाता है।

कुछ खगोलीय पिंडों की सतह पर मुक्त गिरावट का त्वरण, मी/से 2

रवि 273.1

बुध 3.68-3.74

शुक्र 8.88

पृथ्वी 9.81

चंद्रमा 1.62

सेरेस 0.27

मंगल 3.86

बृहस्पति 23.95

शनि 10.44

यूरेनियम 8.86

नेपच्यून 11.09

प्लूटो 0.61

जैसा कि तालिका से देखा जा सकता है, गुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण का लगभग समान मान शुक्र पर मौजूद है और पृथ्वी से 0.906 है।

अब मान लेते हैं कि पृथ्वी पर एक अंतरिक्ष यात्री-यात्री का वजन ठीक 70 किलोग्राम होता है। फिर अन्य ग्रहों के लिए हमें निम्नलिखित वजन मान प्राप्त होते हैं (ग्रहों को वजन के आरोही क्रम में व्यवस्थित किया जाता है):

लेकिन सूर्य पर गुरुत्वाकर्षण (आकर्षण) पृथ्वी की तुलना में 28 गुना अधिक मजबूत है। वहां मानव शरीर का वजन 20,000 N होगा और वह तुरंत अपने ही वजन से कुचल जाएगा।

यदि हमें सौर मंडल के ग्रहों के माध्यम से अंतरिक्ष में यात्रा करनी है, तो हमें इस तथ्य के लिए तैयार रहना होगा कि हमारा वजन बदल जाएगा। गुरुत्वाकर्षण बल का भी जीवित प्राणियों पर विभिन्न प्रभाव पड़ता है। सीधे शब्दों में कहें तो, जब अन्य रहने योग्य दुनिया की खोज की जाएगी, तो हम देखेंगे कि उनके निवासी उनके ग्रहों के द्रव्यमान के आधार पर एक-दूसरे से बहुत भिन्न हैं। उदाहरण के लिए, यदि चंद्रमा पर निवास होता, तो वहां बहुत लंबे और नाजुक जीव रहते, और इसके विपरीत, बृहस्पति के द्रव्यमान वाले ग्रह पर, निवासी बहुत छोटे, मजबूत और विशाल होते। अन्यथा, आप ऐसी परिस्थितियों में कमज़ोर अंगों के सहारे जीवित नहीं रह सकते, चाहे आप कितनी भी कोशिश कर लें। गुरुत्वाकर्षण बल भविष्य में उसी मंगल ग्रह के उपनिवेशीकरण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाएगा।

यह सर्वविदित है कि पृथ्वी एक गोले के आकार की है, जो ध्रुवों पर चपटी है। इसलिए, ग्रह पर विभिन्न स्थानों पर एक ही पिंड का वजन (गुरुत्वाकर्षण बल द्वारा निर्धारित) समान नहीं है। उदाहरण के लिए, एक वयस्क, उच्च अक्षांशों से भूमध्य रेखा की ओर बढ़ते हुए, लगभग 0.5 किलोग्राम "वजन कम" करेगा। सौरमंडल के अन्य ग्रहों पर गुरुत्वाकर्षण बल कितना है?

सर न्यूटन का सिद्धांत

शास्त्रीय यांत्रिकी के संस्थापकों में से एक, महान अंग्रेजी गणितज्ञ, भौतिक विज्ञानी और खगोलशास्त्री आइजैक न्यूटन ने हमारे ग्रह के चारों ओर चंद्रमा की गति का अध्ययन करते हुए 1666 में सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का नियम तैयार किया। वैज्ञानिक के अनुसार, यह गुरुत्वाकर्षण बल ही है जो अंतरिक्ष और पृथ्वी पर सभी पिंडों की गति को रेखांकित करता है, चाहे वह तारों के चारों ओर घूमने वाले ग्रह हों या शाखाओं से गिरने वाला सेब। कानून के अनुसार, दो भौतिक पिंडों के बीच आकर्षण बल उनके द्रव्यमान के गुणनफल के समानुपाती होता है और पिंडों के बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है।

यदि हम पृथ्वी तथा अन्य ग्रहों या खगोलीय पिंडों पर गुरुत्वाकर्षण बल की बात करें तो उपरोक्त से यह स्पष्ट हो जाता है कि यह पिंड के द्रव्यमान के समानुपाती तथा उसकी त्रिज्या के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है। अंतरिक्ष यात्रा पर जाने से पहले, आइए अपने ग्रह पर गुरुत्वाकर्षण बलों पर विचार करें।

वज़न और द्रव्यमान

भौतिक शब्दों के बारे में कुछ शब्द. शास्त्रीय यांत्रिकी के सिद्धांत में कहा गया है कि गुरुत्वाकर्षण किसी पिंड के किसी ब्रह्मांडीय वस्तु के साथ संपर्क के कारण उत्पन्न होता है। यह पिंड जिस बल से सहारे या लटके हुए पर कार्य करता है उसे पिंड का भार कहते हैं। इस मात्रा की माप की इकाई न्यूटन (एन) है। भौतिकी में, वजन को बल की तरह, अक्षर F द्वारा दर्शाया जाता है और सूत्र F = mg का उपयोग करके गणना की जाती है, जहां गुणांक g गुरुत्वाकर्षण का त्वरण है (हमारे ग्रह की सतह के पास g = 9.81 m/s 2)।

द्रव्यमान को एक मूलभूत भौतिक पैरामीटर के रूप में समझा जाता है जो किसी शरीर में निहित पदार्थ की मात्रा और उसके निष्क्रिय गुणों को निर्धारित करता है। परंपरागत रूप से किलोग्राम में मापा जाता है। हमारे ग्रह के हर कोने और यहां तक ​​कि सौर मंडल में भी शरीर का द्रव्यमान स्थिर है।

यदि पृथ्वी का आकार पूर्णतः गोलाकार होता, तो समुद्र तल पर पृथ्वी की सतह के विभिन्न भौगोलिक अक्षांशों पर एक निश्चित वस्तु का भार अपरिवर्तित होता। लेकिन हमारे ग्रह का आकार घूर्णन के दीर्घवृत्ताभ जैसा है, और ध्रुवीय त्रिज्या भूमध्यरेखीय से 22 किमी कम है। इसलिए, सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम के अनुसार, ध्रुव पर किसी पिंड का भार भूमध्य रेखा की तुलना में 1/190 अधिक होगा।

चंद्रमा और सूर्य पर

सूत्र के आधार पर, अन्य ग्रहों और खगोलीय पिंडों पर गुरुत्वाकर्षण बल की गणना, उनके द्रव्यमान और त्रिज्या को जानकर, आसानी से की जा सकती है। वैसे, इन मात्राओं को निर्धारित करने की विधियाँ और विधियाँ न्यूटन के सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम और केप्लर के तीसरे नियम पर आधारित हैं।

हमारे निकटतम ब्रह्मांडीय पिंड - चंद्रमा - का द्रव्यमान 81 गुना है, और त्रिज्या संबंधित स्थलीय मापदंडों से 3.7 गुना कम है। इस प्रकार, हमारे ग्रह के एकमात्र प्राकृतिक उपग्रह पर किसी भी पिंड का भार पृथ्वी की तुलना में छह गुना कम होगा, जबकि गुरुत्वाकर्षण के त्वरण का मान 1.6 m/s 2 होगा।

हमारे तारे की सतह पर (भूमध्य रेखा के पास) इस पैरामीटर का मान 274 m/s 2 है - जो सौर मंडल में अधिकतम है। यहां गुरुत्वाकर्षण पृथ्वी से 28 गुना ज्यादा है। उदाहरण के लिए, 80 किलोग्राम वजन वाले व्यक्ति का पृथ्वी पर वजन लगभग 800 N, चंद्रमा पर - 130 N, और सूर्य पर - 22,000 N से अधिक होता है।

2006 में, दुनिया भर के खगोलशास्त्री यह मानने पर सहमत हुए कि सौर मंडल में आठ ग्रह शामिल हैं (प्लूटो को बौने ग्रह के रूप में वर्गीकृत किया गया था)। परंपरागत रूप से, उन्हें दो श्रेणियों में विभाजित किया गया है:

• स्थलीय समूह (बुध से मंगल तक)।
• दिग्गज (बृहस्पति से नेपच्यून तक)।

अन्य ग्रहों पर गुरुत्वाकर्षण का निर्धारण चंद्रमा के समान सिद्धांत के अनुसार किया जाता है।

सौर मंडल के केंद्र में

पहले समूह से संबंधित अंतरिक्ष वस्तुएं क्षुद्रग्रह बेल्ट की कक्षा के अंदर स्थित हैं। इन ग्रहों की विशेषता निम्नलिखित संरचना है:

• मध्य क्षेत्र लोहे और निकल से बना एक गर्म और भारी कोर है।
• मेंटल, जिसका अधिकांश भाग अल्ट्रामैफिक आग्नेय चट्टानों से बना है।
• क्रस्ट सिलिकेट्स से युक्त है (अपवाद: पारा)। विरल वातावरण के कारण इसकी ऊपरी परत उल्कापिंडों से भारी मात्रा में नष्ट हो जाती है)।

कुछ खगोलीय पैरामीटर और अन्य ग्रहों पर गुरुत्वाकर्षण को संक्षेप में तालिका में दर्शाया गया है।

तालिका में दिए गए आंकड़ों के आधार पर, हम यह निर्धारित कर सकते हैं कि बुध और मंगल की सतह पर गुरुत्वाकर्षण बल पृथ्वी की तुलना में 2.6 गुना कम है, और शुक्र पर एक अंतरिक्ष यात्री का वजन पृथ्वी की तुलना में केवल 1/10 वां कम होगा।

दिग्गज और बौने

विशाल ग्रह, या बाहरी ग्रह, मुख्य क्षुद्रग्रह बेल्ट की कक्षा से परे स्थित हैं। इनमें से प्रत्येक पिंड के आधार पर एक छोटा चट्टानी कोर है, जो एक विशाल गैसीय द्रव्यमान से ढका हुआ है, जिसमें मुख्य रूप से अमोनिया, मीथेन और हाइड्रोजन शामिल हैं। दिग्गजों की अपनी धुरी के चारों ओर क्रांति की अवधि कम होती है (9 से 17 घंटे तक), और गुरुत्वाकर्षण मापदंडों का निर्धारण करते समय केन्द्रापसारक बलों की कार्रवाई को ध्यान में रखना आवश्यक है।

बृहस्पति और नेपच्यून पर शरीर का भार पृथ्वी की तुलना में अधिक होगा, लेकिन अन्य ग्रहों पर गुरुत्वाकर्षण बल पृथ्वी की तुलना में थोड़ा कम है। इन वस्तुओं में कोई ठोस या तरल सतह नहीं होती है, इसलिए ऊपरी बादल परत की सीमा के लिए गणना की जाती है (तालिका देखें)।

विशालकाय ग्रह

	कक्षीय त्रिज्या (मिलियन किमी)	त्रिज्या (हजार किमी)	वजन (किग्रा)	स्वतंत्रता का त्वरण ड्रॉप जी (एम/एस 2)	अंतरिक्ष यात्री का वजन (एन)
बृहस्पति	778	71	1.9×10 27	23,95	1677
शनि ग्रह	1429	60	5.7×10 26	10,44	730
अरुण ग्रह	2871	26	8.7×10 25	8,86	620
नेपच्यून	4504	25	1.0×10 26	11,09	776

(नोट: कई स्रोतों (डिजिटल और मुद्रित) में शनि पर डेटा बहुत विरोधाभासी है)।

अंत में, कुछ दिलचस्प तथ्य जो यह स्पष्ट विचार देते हैं कि अन्य ग्रहों पर गुरुत्वाकर्षण क्या है। मानवता के प्रतिनिधियों द्वारा देखा जाने वाला एकमात्र खगोलीय पिंड चंद्रमा है। अमेरिकी अंतरिक्ष यात्री नील आर्मस्ट्रांग की यादों के अनुसार, एक भारी सुरक्षात्मक सूट ने उन्हें और उनके सहयोगियों को सतह से चंद्र मॉड्यूल सीढ़ी के तीसरे चरण तक - दो मीटर तक की ऊंचाई तक आसानी से कूदने से नहीं रोका। हमारे ग्रह पर, वही प्रयास केवल 30-35 सेमी की छलांग के परिणामस्वरूप हुआ।

सूर्य की परिक्रमा करने वाले कई अन्य बौने ग्रह भी हैं। सबसे बड़े में से एक - सेरेस - का द्रव्यमान 7.5 हजार गुना कम है, और त्रिज्या पृथ्वी की तुलना में दो दर्जन गुना कम है। इस पर गुरुत्वाकर्षण बल इतना कमजोर है कि एक अंतरिक्ष यात्री आसानी से लगभग 2 टन वजन का भार उठा सकता है, और "बौने" की सतह से धक्का देकर, वह बस बाहरी अंतरिक्ष में उड़ जाएगा।