האם לאסטרונאוטים יש פחות צפיפות על הירח?

חקר החלל הוא נושא שתופס את דמיונם של אנשים ומאתגר אותם לחשוב בדיוק מה עלול לקרות ברגע שהם עוזבים את בועת המגן של כדור הארץ. ראשית, המיקרו-כבידה של החלל או הכבידה הנמוכה יותר על הירח גורמים לכך שגופות האסטרונאוטים כבר לא נקשרים לקרקע באותו אופן. חוקים והגדרות שנלמדו בפיזיקה מאפשרים לך לקבוע כיצד זה משפיע על צפיפותם.

ראשית, יש צורך להבין את ההבדל בין מסה למשקל. מסה היא מדד לכמות החומר באובייקט - במקרה זה, אסטרונאוט. זהו מצטבר של כמות האטומים הנוכחית, וזהה בין אם האדם נמצא על כדור הארץ או בחלל. משקל, לעומת זאת, מודד את השפעת כוח המשיכה על מסת האובייקט. כלומר המשקל שלך על פני כדור הארץ הוא שילוב של כמה מסה בגופך וכמה כדור הארץ מושך אותך כלפי מטה אל הקרקע. על הירח יש רק כשישית מכוח המשיכה של כדור הארץ, ולכן האסטרונאוט שוקל הרבה פחות.

צפיפות ומסה הם מושגים קשורים. צפיפות היא כמות החומר ליחידת נפח. לדוגמא, אסטרונאוט יכול לנפח 65 ליטר ומסה של 68 קילוגרם. אם מחלקים את המסה שלה לנפח שלה, מגיעים לצפיפות של 1.05 קילוגרם לליטר. לא כל כך במקרה, זה במקרה קרוב מאוד לצפיפות המים, שהיא 1.00 קילוגרם לליטר. בטח שמעתם שבני אדם הם יותר מחצי מים, אז זה הגיוני שיש להם בערך אותה צפיפות.

בעזרת מושגים אלה, בדוק מה קורה לאסטרונאוט שעושה מכדור הארץ לירח. במעבר מכוח המשיכה של כדור הארץ לכוח המשיכה של הירח, משקלו של האסטרונאוט בהחלט משתנה, אך מסתו נותרה זהה. יש פחות לחץ אוויר בחלל, אך אסטרונאוטים לא מפוצצים כמו בועות ברגע שהם עוזבים את האטמוספירה של כדור הארץ, כך שתוכלו להניח בבטחה שגם נפח האסטרונאוט לא ממש משתנה. אם המסה והנפח לא משתנים על הירח, אתה יכול להסיק שצפיפות האסטרונאוט תהיה זהה.

בתרחיש זה יש פרצה זעירה, אך זה קשור יותר לפיזיולוגיה מאשר לפיזיקה. אנשים לא באמת אמורים להיות בחלל, והם נוטים לאבד את צפיפות העצם, מסת השריר והנוזלים אם הם מבלים זמן ממושך בכבידה נמוכה. כשאנשים מציגים את השאלות ההיפותטיות הללו, הם בדרך כלל חושבים על מצב שבו אסטרונאוט מועבר באופן מיידי ממקום אחד למשנהו, אך בחיים האמיתיים מדובר בנסיעה ארוכה. אז ייתכן שהאסטרונאוט איבד מעט מסה בדרכו לירח וכך יהיה קצת פחות צפוף ברגע שהוא יגיע לשם.