Gdzie jest większa grawitacja niż na Ziemi?

Gdzie jest wieksza grawitacja niz na ziemi? Jowisz i Słońce

Szukając odpowiedzi na pytanie, gdzie jest wieksza grawitacja niz na ziemi, warto poznać fascynujące tajemnice kosmicznego przyciągania. Odkrycie potężnych sił rządzących ciałami niebieskimi pozwala lepiej zrozumieć funkcjonowanie wszechświata i unikać błędnych wyobrażeń. Poznaj wyjątkowe obiekty o zdumiewającej masie, które całkowicie deklasują naszą planetę.

Gdzie jest większa grawitacja niż na Ziemi?

Większa grawitacja niż na Ziemi występuje na trzech planetach gazowych naszego Układu Słonecznego - Jowiszu, Neptunie i Saturnie - a także na Słońcu oraz potężnych obiektach głębokiego kosmosu, takich jak gwiazdy neutronowe czy czarne dziury. Choć Ziemia wydaje nam się masywna, jej siła przyciągania wypada blado przy kosmicznych gigantach. To, jak silne jest pole grawitacyjne danego ciała niebieskiego, zależy bezpośrednio od jego masy oraz odległości od środka tej masy, czyli gęstości.

Może to brzmieć dość skomplikowanie. W rzeczywistości zasada jest prosta: im więcej materii upakowano w danym obiekcie, tym mocniej przyciąga on wszystko wokół. Jednak samo porównywanie wielkości bywa zdradliwe. Spójrzmy na planety krążące wokół naszej gwiazdy.

Grawitacja na planetach olbrzymach w Układzie Słonecznym

Kiedy myślimy o grawitacji, wyobrażamy sobie stanie na twardym gruncie. Jednak Jowisz, Saturn czy Neptun to planety gazowe i lodowe, które nie posiadają stałej powierzchni. Jak więc naukowcy mierzą tam przyciąganie? Przyjmuje się umowny punkt odniesienia: poziom wierzchołków chmur, gdzie ciśnienie atmosferyczne jest równe temu na poziomie morza na Ziemi. To kluczowe założenie.

Jowisz dominuje w tym zestawieniu. Jego grawitacja jest aż 2,53 razy większa niż na Ziemi, osiągając wartość około 24,79 m/s2. Gdyby człowiek o wadze 70 kg mógł tam stanąć, poczułby ciężar rzędu 177 kg. Wasze mięśnie i kości nagle musiałyby dźwigać gigantyczny, nienaturalny balast. Drugim pod względem siły przyciągania jest Neptun z wynikiem 1,14 raza większym niż na Ziemi (około 11,15 m/s2). To ciekawy przypadek, bo Neptun jest znacznie mniejszy od Saturna, ale dzięki większej gęstości wygrywa w grawitacyjnym pojedynku.

Saturn plasuje się na granicy. Jego przyciąganie wynosi 1,06 grawitacji ziemskiej (około 10,44 m/s2). Jest ogromny. Ale potwornie rzadki. Gęstość Saturna jest mniejsza od gęstości wody, przez co na poziomie chmur grawitacja ledwo przewyższa naszą. Uran z kolei zamyka stawkę z przyciąganiem mniejszym niż ziemskie - około 0,89 g. Rozmiar to nie wszystko.

Ekstremalne obiekty we wszechświecie: Słońce i czarne dziury

Prawdziwe potwory grawitacyjne czają się jednak poza światem planet. Nasza gwiazda, Słońce, generuje na swojej powierzchni grawitację 28 razy silniejszą niż ziemska. Przyspieszenie wynosi tam oszałamiające 274 m/s2. Samodzielne ustanie na Słońcu (pomijając temperaturę) byłoby niemożliwe - ludzkie ciało zostałoby natychmiast zmiażdżone pod własnym ciężarem. Ale to dopiero początek skali.

Prawdziwe anomalie powstają po śmierci gwiazd. Białe karły, czyli wypalone jądra gwiazd podobnych do Słońca, mają rozmiary Ziemi, lecz zachowują masę całej dawnej gwiazdy. Efekt? Grawitacja wzrasta tam około 100.000 razy w porównaniu do naszej planety. Dalej są gwiazdy neutronowe - obiekty o masie większej niż Słońce upakowane w kuli o średnicy kilkunastokilometrowego miasta. Przyciąganie jest tam od 100 miliardów do kilku bilionów razy silniejsze niż na Ziemi. Kosmiczne szaleństwo materii.

Na samym końcu tej drabiny stoją czarne dziury. W ich przypadku grawitacja staje się nieskończona w centralnym punkcie. Przekroczenie tzw. horyzontu zdarzeń odcina jakąkolwiek drogę ucieczki - nawet światło poruszające się z maksymalną prędkością we wszechświecie nie jest w stanie wyrwać się z ich uścisku.

Egzoplanety, czyli Superziemie o potężnym przyciąganiu

Poza naszym Układem Słonecznym odkryliśmy tysiące innych globów, wśród których prym wiodą tak zwane Superziemie. Są to planety skaliste, ale znacznie większe i masywniejsze od naszej ojczystej planety. Grawitacja na ich powierzchniach bywa od kilku do kilkunastu razy silniejsza niż u nas.

Analiza danych planet tego typu pozwala zobrazować warunki, jakie mogłyby panować na takim globie. Każdy krok przypominałby tam brodzenie w gęstym błocie. Układ krążenia musiałby pracować z gigantycznym wysiłkiem, a ewentualna lokalna flora i fauna charakteryzowałaby się niską, przysadzistą i wyjątkowo masywną budową, pozwalającą przetrwać w warunkach silnego docisku grawitacyjnego.

Istnieją też Gorące Jowisze - gazowe giganty krążące bardzo blisko swoich gwiazd macierzystych. Ich potężna masa połączona z wysoką temperaturą tworzy ekstremalne warunki, w których grawitacja drastycznie przewyższa ziemskie standardy. Kosmos jest pełen miejsc, gdzie grawitacja uderza z niszczycielską siłą.

Porównanie przyspieszenia grawitacyjnego obiektów

Siła grawitacji różni się drastycznie w zależności od rodzaju obiektu i jego budowy fizycznej. Oto zestawienie pokazujące, ile razy mocniej przyciągają wybrane ciała niebieskie w porównaniu do Ziemi.

Jowisz

- 2,53 raza większa

- Gazowy olbrzym

- Poziom wierzchołków chmur

- Ok. 24,79 m/s2

Neptun

- 1,14 raza większa

- Lodowy olbrzym

- Poziom wierzchołków chmur

- Ok. 11,15 m/s2

Słońce

- 28 razy większa

- Gwiazda (ciąg główny)

- Powierzchnia fotosfery

- Ok. 274 m/s2

Biały karzeł

- Ok. 100.000 razy większa

- Zdegenerowana pozostałość gwiezdna

- Zewnętrzna skorupa

- Miliony m/s2

Iluzja rozmiaru: Przygoda astronoma amatora

Tomasz, miłośnik astronomii z Gdańska, tworzył prezentację dla lokalnego koła naukowego na temat grawitacji planetarnej. Był święcie przekonany, że im większa średnica planety, tym automatycznie silniejsze musi być jej przyciąganie grawitacyjne.

Pierwsza próba obliczeń opierała się na zestawieniu rozmiarów Saturna i Neptuna, gdzie Tomasz przypisał Saturnowi znacznie wyższą grawitację z racji jego gigantycznej objętości. Wyniki kompletnie nie pasowały do oficjalnych podręczników akademickich.

Po zarwanej nocy i przejrzeniu parametrów fizycznych planet, Tomasz doznał olśnienia: kluczem była średnia gęstość materii. Saturn, choć wielki, składa się głównie z lekkiego gazu, co drastycznie osłabia grawitację na jego obrzeżach.

Skorygował dane, pokazując, że gęstszy Neptun wygrywa z Saturnem, a jego prezentacja zebrała świetne opinie za jasne wytłumaczenie tego powszechnego błędu myślowego.