火星與我們的地球有很多(duō)共同的特征(zhēng)。這兩個行星都有大致相同的地表麵積,都有極(jí)冠,都有類似的(de)傾斜旋轉軸,使得(dé)火星(xīng)和地球都(dōu)有很強的季節性變化。此外,有確鑿證據顯(xiǎn)示,在過去,這兩個行星曾經曆過氣候變(biàn)化。
同時,這兩個行星在很多(duō)重要的方麵,又是完全不同的(de)。例如,火(huǒ)星表麵的(de)平均大氣壓強僅為大約7.5毫巴(比地球(qiú)上的1%還小),地球上的大氣壓強超過1000毫巴。火星的平均表麵溫度也很低,達到零下63 ?C,而地球上則是溫和(hé)的(de)14 ?C。火星上一天的時長與地球相當,24小時37分鍾,但火星上一年明顯比地球長出很多,有687天。
兩個(gè)行星之間最大的不同就是,火星表麵的重力比地球上小得多(duō)??準確地說,比地球(qiú)低62%。隻有地球(qiú)標準的0.38,一個在地球上(shàng)重100公斤的人,在(zài)火星上,他的體重(chóng)就隻有38公斤了。
地表重力的差(chà)異源於很多因素的影響??質量(liàng),密度,半徑(這(zhè)是最重(chóng)要的因(yīn)素)。雖然火星的表(biǎo)麵積相當於地球的陸地麵積,但是它的(de)直徑隻(zhī)有(yǒu)地球的一半,密度也(yě)小於地球,隻(zhī)有地球體(tǐ)積的15%,地球質量的11%。
根據牛頓的(de)引力理論,科學家們計算了火星的重力,該理論認為一個物體所產生的引力與(yǔ)它的質量成正比(bǐ)。將該理論應用(yòng)到行星這類球體的時候(在本例(lì)中,指火星),質量給定的時候,表麵重力與它半徑(jìng)的平方成反比。密度給定的時候,重力與半(bàn)徑成正比。
重力公式的表達式為g = m/ r2,其(qí)中g是火星表麵重力(表示為地球表(biǎo)麵重力的倍數(shù),地球重力為9.8m/s2),m代表質量,表(biǎo)示為地球質量(5.976*1024kg)的倍(bèi)數,r代表半徑,表示為地球平(píng)均(jun1)半徑(6371km)的倍數。
例如,火星的質量是6.4185*1023kg,是地球質量(liàng)的0.107倍。它的平均半徑是3390km,是地球半徑的(de)0.532,因此,火星表麵重力的計算(suàn)公式,代入數字後為(wéi):0.107/0.5322=0.107/0.2830,計算得到的數值為0.38。根據(jù)地球表麵重力,計算得出的(de)加(jiā)速度為3.724米每秒的(de)平方。
如(rú)果我們想要將宇航員,探險家送(sòng)上火星,或(huò)者有一天在火星定居(jū),那麽了解火星上的重力,及其對陸地生命的影響將是非常關鍵的一(yī)步。對於(yú)任(rèn)何(hé)打算進行載人航天或殖民火星的計劃,了解長期暴露於(yú)隻有地球重力三分之一的環境下會造成哪些影響,是一個關鍵的方麵。
例如,像火星1號(hào)這樣的(de)眾包項目也考慮到了參與者肌(jī)肉退(tuì)化和(hé)骨質酥鬆的可能性(xìng)。引(yǐn)用了國際空間站宇航員的一項(xiàng)最新研究,他們承認,這個持續(xù)時間4-6個(gè)月的任務會導(dǎo)致肌肉性能最高會達到30%的損失,肌(jī)肉質量最高達到15%的損失。
他們提出的任務,不僅需要花費幾個(gè)月的時間(jiān)才能到(dào)達火星,而且要求誌願者的餘(yú)生都要在火星上度過。他們還聲稱,他們計劃降低這些數字,讓宇(yǔ)航員們“準備好(hǎo)一個有效的對策方案,保證宇航(háng)員的健康,不僅僅(jǐn)安全到達火星,也會讓宇航員適應火星表麵(miàn)的重力。”所有這些措(cuò)施還有(yǒu)待觀察。
了解更多關於火(huǒ)星重力和陸地生(shēng)物(wù)在這樣的重力環(huán)境下如何生存,對於其它行星(xīng)的(de)太空探(tàn)索和任務來說(shuō)也非常重要。隨著(zhe)火星上的機器人著陸器(qì)、軌道任務,以及載人飛(fēi)行任(rèn)務所傳回的科學信息(xī),我們有望更詳細(xì)地了解火星的重力。NASA提出的載人火星探測任(rèn)務,計劃於2030年發射,我(wǒ)們期待科學家們更多的研究成果。
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更多>2020-09-17