Eksploracja kosmosu to temat, który pobudza wyobraźnię ludzi i skłania ich do zastanowienia się nad tym, co może się wydarzyć po opuszczeniu ochronnej bańki Ziemi. Po pierwsze, mikrograwitacja kosmosu lub niższa grawitacja na Księżycu oznacza, że ciała astronautów nie są już przywiązane do ziemi w ten sam sposób. Prawa i definicje badane w fizyce pozwalają określić, jak wpływa to na ich gęstość.
Msza vs. Waga
Po pierwsze, konieczne jest zrozumienie różnicy między masą a wagą. Masa jest miarą ilości materii w obiekcie – w tym przypadku astronauta. Jest to suma ilości obecnych atomów i jest taka sama niezależnie od tego, czy dana osoba jest na Ziemi, czy w kosmosie. Z drugiej strony waga mierzy wpływ grawitacji na masę obiektu. Oznacza to, że twoja waga na Ziemi jest kombinacją tego, ile masy znajduje się w twoim ciele i jak mocno Ziemia ciągnie cię w dół. Na Księżycu występuje tylko jedna szósta grawitacji Ziemi, a więc astronauta waży znacznie mniej.
Definiowanie gęstości
Gęstość i masa to pojęcia powiązane. Gęstość to ilość materii na jednostkę objętości. Na przykład astronauta może mieć objętość 65 litrów i masę 68 kilogramów. Jeśli podzielisz jej masę na jej objętość, osiągniesz gęstość 1,05 kilograma na litr. Nieprzypadkowo jest to bardzo zbliżone do gęstości wody, która wynosi 1,00 kilograma na litr. Prawdopodobnie słyszałeś, że ludzie to więcej niż połowa wody, więc ma sens, że mają mniej więcej taką samą gęstość.
Krótka odpowiedź... Nie
Korzystając z tych koncepcji, spójrz na to, co dzieje się z astronautą, który wyrusza z Ziemi na Księżyc. Przechodząc od grawitacji Ziemi do grawitacji Księżyca, waga astronauty z pewnością się zmienia, ale jego masa pozostaje taka sama. W kosmosie panuje mniejsze ciśnienie powietrza, ale astronauci nie wysadzają się w powietrze jak bąbelki po opuszczeniu ziemskiej atmosfery, więc można śmiało założyć, że objętość astronauty też się nie zmienia. Jeśli masa i objętość na Księżycu nie zmieniają się, można wywnioskować, że gęstość astronauty byłaby taka sama.
Ale kilka zastrzeżeń
W tym scenariuszu istnieje niewielka luka, ale ma ona więcej wspólnego z fizjologią niż fizyką. Ludzie nie są tak naprawdę stworzeni do przebywania w kosmosie i mają tendencję do utraty gęstości kości, masy mięśniowej i płynów, jeśli spędzą dłuższy czas w niskiej grawitacji.. Kiedy ludzie zadają te hipotetyczne pytania, zwykle myślą o sytuacji, w której astronauta jest natychmiast transportowany z jednego miejsca do drugiego, ale w rzeczywistości to długa podróż. Tak więc astronauta mógł stracić trochę masy w drodze na Księżyc, a zatem byłby nieco mniej gęsty, gdy tam dotknął.