火星上的重力有多強？

　　火星與我們的地球有很多共同的特征。這兩個行星都有大致相同的地表面積,都有極冠,都有類似的傾斜旋轉軸,使得火星和地球都有很強的季節性變化。此外,有確鑿證據顯示,在過去,這兩個行星曾經歷過氣候變化。

　　同時,這兩個行星在很多重要的方面,又是完全不同的。例如,火星表面的平均大氣壓強僅為大約7.5毫巴(比地球上的1%還小),地球上的大氣壓強超過1000毫巴。火星的平均表面溫度也很低,達到零下63 °C,而地球上則是溫和的14 °C。火星上一天的時長與地球相當,24小時37分鐘,但火星上一年明顯比地球長出很多,有687天。

　　兩個行星之間最大的不同就是,火星表面的重力比地球上小得多——準確地說,比地球低62%。只有地球標準的0.38,一個在地球上重100公斤的人,在火星上,他的體重就只有38公斤了。

　　地表重力的差異源于很多因素的影響——質量,密度,半徑(這是最重要的因素)。雖然火星的表面積相當于地球的陸地面積,但是它的直徑只有地球的一半,密度也小于地球,只有地球體積的15%,地球質量的11%。

　　根據牛頓的引力理論,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它的質量成正比。將該理論應用到行星這類球體的時候(在本例中,指火星),質量給定的時候,表面重力與它半徑的平方成反比。密度給定的時候,重力與半徑成正比。

　　重力公式的表達式為g = m/ r2,其中g是火星表面重力(表示為地球表面重力的倍數,地球重力為9.8m/s2),m代表質量,表示為地球質量(5.976*1024kg)的倍數,r代表半徑,表示為地球平均半徑(6371km)的倍數。

　　例如,火星的質量是6.4185*1023kg,是地球質量的0.107倍。它的平均半徑是3390km,是地球半徑的0.532,因此,火星表面重力的計算公式,代入數字后為:0.107/0.5322=0.107/0.2830,計算得到的數值為0.38。根據地球表面重力,計算得出的加速度為3.724米每秒的平方。

　　如果我們想要將宇航員,探險家送上火星,或者有一天在火星定居,那么了解火星上的重力,及其對陸地生命的影響將是非常關鍵的一步。對于任何打算進行載人航天或殖民火星的計劃,了解長期暴露于只有地球重力三分之一的環境下會造成哪些影響,是一個關鍵的方面。

　　例如,像火星1號這樣的眾包項目也考慮到了參與者肌肉退化和骨質酥松的可能性。引用了國際空間站宇航員的一項最新研究,他們承認,這個持續時間4-6個月的任務會導致肌肉性能最高會達到30%的損失,肌肉質量最高達到15%的損失。

　　他們提出的任務,不僅需要花費幾個月的時間才能到達火星,而且要求志愿者的余生都要在火星上度過。他們還聲稱,他們計劃降低這些數字,讓宇航員們“準備好一個有效的對策方案,保證宇航員的健康,不僅僅安全到達火星,也會讓宇航員適應火星表面的重力。”所有這些措施還有待觀察。

　　了解更多關于火星重力和陸地生物在這樣的重力環境下如何生存,對于其它行星的太空探索和任務來說也非常重要。隨著火星上的機器人著陸器、軌道任務,以及載人飛行任務所傳回的科學信息,我們有望更詳細地了解火星的重力。NASA提出的載人火星探測任務,計劃于2030年發射,我們期待科學家們更多的研究成果。