Гравитация на юпитере. Сила тяжести на других планетах Солнечной системы

Гравитация на юпитере. Сила тяжести на других планетах Солнечной системы

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Физические условия на поверхности планет Солнечной системы были и остаются в центре внимания астрономии. Определение силы тяжести с необходимой точностью выполняются для планирования и совершения разнообразных межпланетных миссий и применяются в проектах по освоению соседних с Землёй, планет. Необходимо точно представлять себе, какая именно сила будет воздействовать на людей со стороны планеты, чтобы вычислить вес космонавтов. Это поможет при нахождении технических решений для будущих экспедиций, например, при конструировании скафандров.

Объект исследования: сила тяжести планет Солнечной системы

Цель исследования: найти вес человека на планетах Солнечной системы.

Методы исследования: сбор и анализ информации по теме с использованием различных литературных источников.

3

Основная часть

Планеты нашей Солнечной системы представляли живой интерес для физиков и астрономов с самого момента их обнаружения на обширном космическом пространстве. При их детальном изучении в течение долгого времени было установлено, что все планеты различны по своему весу и размеру, составу поверхности, физическим и химическим свойствам, а в особенности по величине силы тяжести.

Что же такое сила тяжести? Согласно определению Большой Российской энциклопедии, «сила тяжести – это сила, действующая на любое физическое тело, находящиеся вблизи поверхности источника притяжения (астрономического тела)». Она складывается из гравитационного притяжения планеты и центробежной силы, возникающей при вращении. Как уже было сказано выше, сила тяжести на разных планетах отличается. Итак, между любой парой тел во Вселенной действует сила притяжения. Этот вывод сделан на основе расчетов Ньютона, что выявил закон всемирного тяготения, согласно которому все материальные тела притягивают друг друга, однако сила притяжения не зависит от физических и химических свойств тела . Этот закон объясняет механическое устройство Солнечной системы, с ее помощью можно рассчитать космическую скорость. Например, для того, чтобы покинуть Землю, (имеется в виду преодолеть ее гравитационное притяжение), тело должно иметь скорость 11,2 км/с. Рассмотрим показатели силы тяжести на других планетах подробнее, для наглядности сравнив их с показателями на Земле.

Рельеф Юпитера. Планета Юпитер

Пятой и самой большой планетой в солнечной системе, известной с древнейших времен, является Юпитер. Газовый гигант получил имя в честь древнеримского бога Юпитера, аналогичному Зевсу-громовержцу у греков. Юпитер находится за поясом астероидов и почти полностью состоит из газов, преимущественно – водорода и гелия. Масса Юпитера настолько огромна (М = 1,9∙1027 кг), что почти в 2,5 раза превышает массу всех вместе взятых планет солнечной системы. Вокруг оси, Юпитер вращается со скоростью 9 часов 55 минут, а орбитальная скорость равна 13 км/с. Сидерический период (период вращения по своей орбите) составляет 11,87 лет.

По степени освещенности, не считая Солнце, Юпитер уступает только Венере, поэтому является прекрасным объектом для наблюдений. Он светится белым светом с альбедо 0, 52. При хорошей погоде, даже в простейший телескоп, можно разглядеть не только саму планету, но и четыре крупнейших спутника.
Формирование Солнца и остальных планет началось миллиарды лет назад из общего газопылевого облака. Так вот Юпитеру досталось 2/3 массы от массы всех планет в солнечной системе. Но, так как планета легче самой маленькой звезды в 80 раз, термоядерные реакции так и не начались. Однако планета выделяет в 1,5 раза больше энергии, чем получает от Солнца. Собственный источник тепла, связан в первую очередь с радиоактивными распадами энергии и вещества, которое высвобождается в процессе сжатия. Все дело в то, что Юпитер не твердое тело, а газообразная планета. Поэтому скорость вращения на разных широтах неодинакова. У полюсов, планета имеет сильное сжатие, из-за быстрого вращения вокруг оси. Скорость ветров превышает 600км/ч.

Поверхность Юпитера

Юпитер – это газовый гигант, который на 90% состоит из водорода и на 9,99% из гелия и нескольких других микроэлементов. Газообразный характер планеты делает невозможным существование на ней твердой поверхности. Ученые разработали способ, как определить, где же находится поверхность Юпитера . Она определяется в том месте, где атмосферное давление составляет 1 бар, что равнозначно давлению на поверхности Земли.

Графическое отображение поверхности Юпитера

Таким образом, поверхность находится в верхней части атмосферы, где визуально различимы верхушки облаков из замерзшего аммиака. Если бы космолёт пролетел чуть дальше вглубь планеты, то он бы сперва достиг более плотных облаков аммиака, а потом – облаков водяного пара. Еще глубже были бы плотные слои, представляющие собой смесь гелия и водорода, а в конце космический корабль попал бы прямо в ядро планеты. Ученые предполагают, что в центре Юпитера находится мощное ядро, состоящее из металлического водорода и гелия, а температура здесь около 36,000 градусов по шкале Кельвина. Таким образом, космическому кораблю негде было бы приземлиться на Юпитере.

Впрочем, даже достичь поверхности планеты или спуститься ниже было бы проблематично. Атмосфера Юпитера очень сурова. Планета постоянно покрыта слоем облаков, состоящих из кристаллов аммиака (некоторые могут содержать еще и гидросульфид аммония). Облака находятся в тропопаузе и разделяются на светлые зоны и тёмные пояса. На границе этих областей возникают ужасающе сильные бури. На Юпитере ветра, которые дуют со скоростью выше 360 км/ч, вполне обычное явление. Вся атмосфера регулярно насыщается ионизированными частицами, которые выбрасывают вулканы, спутника Юпитера. В отдельных участках атмосферы постоянно бьют молнии. Наконец, не забудьте про мощнейшее атмосферное давление. На глубине всего лишь несколько километров ниже признанной поверхности планеты любой космолёт был бы расплющен давлением, которое превосходит Земное больше чем на 1000%.

Юпитер – не единственная планета, существование поверхности на которой является предметом обсуждения. Другие газовые гиганты в этом плане тоже под вопросом. Одна из теорий предполагает, что все планеты должны были образоваться из протозвездного пылевого облака и достичь определенной плотности. Считается, что газовые гиганты сформировались раньше других и, следовательно, смогли первыми собрать вокруг себя оболочки из самых легких газов, таких как водород и гелий. Теория приводит к выводу, что ядро и твердая поверхность Юпитера оказались выброшены в атмосферу, а затем и в космос в результате конвективного движения материи. Это и объясняет, почему на Юпитере нет твердой поверхности, где космический корабль мог бы приземлиться.

Радиус Юпитера. Общие сведения

Планета Юпитер, Jupiter - крупнейшая планета Солнечной системы, пятая по порядку от Солнца. Расстояние Юпитера от Солнца изменяется от 4,95 до 5,45 а. е. (740 - 814 млн. км), среднее расстояние 5,203 а. е. (778 млн. км). Расстояние между планетой Юпитер и Землёй колеблется от 588 до 967 млн. км (видимые угловые размеры Юпитера при этом изменяются от 50" до 30"). Эксцентриситет орбиты 0,0484, наклон плоскости орбиты к эклиптике 1°18'17"; экватор Юпитера наклонён к плоскости его орбиты на 3°5', то есть ось вращения Юпитера почти перпендикулярна плоскости орбиты.

Период обращения Юпитера вокруг Солнца 11,862 года. Средняя скорость по орбите 13,06 км/с. Видимая звёздная величина Юпитера в среднем противостоянии около 2,3 ^m (уступает в блеске только Венере и Марсу во время великого противостояния). Значение приэкваториального радиуса71400км до уровня верхней границы облачного слоя (давление атмосферы 100 кПа), сжатие0,0647. Масса Юпитера 1,899^.10²⁷кг (317,8 земной), уточнённое значение отношения массы Солнца к массе Юпитера 1047,346 + 0,004, средняя плотность 1330 кг/м³, ускорение свободного падения на экваторе за вычетом центробежного (равного 2,25 м/с²) 23,5 м/с²(2,4 земного), первая космическая скорость на Юпитере 43,6 км/с, вторая - 61,7 км/с. Газовая оболочка Юпитера изменяет период обращения от зоны к зоне (так называемое дифференциальное вращение). Период обращения тропической зоны атмосферы 9 ч 50 мин 30 с, полярных зон на 5 мин 11 с медленнее. Определение периода вращения по модуляции декаметрового и дециметрового излучения , связанной с вращением силовых линий магнитного поля Юпитера, даёт значение 9ч 55мин 29,7с.