นักบินอวกาศมีความหนาแน่นน้อยกว่าบนดวงจันทร์หรือไม่?

การสำรวจอวกาศเป็นหัวข้อที่รวบรวมจินตนาการของผู้คนและท้าทายให้พวกเขาคิดว่าจะเกิดอะไรขึ้นเมื่อพวกเขาออกจากฟองอากาศที่ปกป้องโลก ประการหนึ่ง สภาวะไร้น้ำหนักของอวกาศหรือแรงโน้มถ่วงที่ต่ำกว่าบนดวงจันทร์หมายความว่าร่างกายของนักบินอวกาศจะไม่ผูกติดอยู่กับพื้นในลักษณะเดียวกันอีกต่อไป กฎหมายและคำจำกัดความที่ศึกษาในวิชาฟิสิกส์ช่วยให้คุณกำหนดได้ว่าสิ่งนี้ส่งผลต่อความหนาแน่นอย่างไร

อันดับแรก จำเป็นต้องเข้าใจความแตกต่างระหว่างมวลและน้ำหนัก มวลเป็นตัววัดปริมาณสสารในวัตถุ ในกรณีนี้คือนักบินอวกาศ เป็นการนับจำนวนอะตอมที่มีอยู่ และเหมือนกันไม่ว่าบุคคลจะอยู่บนโลกหรือในอวกาศ ในทางกลับกัน น้ำหนักจะวัดผลกระทบของแรงโน้มถ่วงที่มีต่อมวลของวัตถุ นั่นหมายความว่าน้ำหนักของคุณบนโลกคือการรวมกันของมวลที่มีอยู่ในร่างกายของคุณและแรงที่โลกดึงคุณลงไปที่พื้น บนดวงจันทร์มีแรงโน้มถ่วงของโลกเพียงประมาณหนึ่งในหกเท่านั้น ดังนั้นนักบินอวกาศจึงมีน้ำหนักน้อยกว่ามาก

ความหนาแน่นและมวลเป็นแนวคิดที่เกี่ยวข้องกัน ความหนาแน่นคือปริมาณของสารต่อหน่วยปริมาตร ตัวอย่างเช่น นักบินอวกาศอาจมีปริมาตร 65 ลิตรและมวล 68 กิโลกรัม ถ้าคุณแบ่งมวลของมันออกเป็นปริมาตร คุณจะได้ความหนาแน่น 1.05 กิโลกรัมต่อลิตร ไม่ใช่เรื่องบังเอิญที่สิ่งนี้เกิดขึ้นใกล้กับความหนาแน่นของน้ำมาก ซึ่งเท่ากับ 1.00 กิโลกรัมต่อลิตร คุณอาจเคยได้ยินมาว่ามนุษย์เป็นน้ำมากกว่าครึ่ง ดังนั้นจึงสมเหตุสมผลที่พวกมันมีความหนาแน่นเท่ากัน

ใช้แนวคิดเหล่านี้ดูว่าเกิดอะไรขึ้นกับนักบินอวกาศที่ผจญภัยจากโลกไปยังดวงจันทร์ การย้ายจากแรงโน้มถ่วงของโลกไปสู่แรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์ น้ำหนักของนักบินอวกาศเปลี่ยนไปอย่างแน่นอน แต่มวลของเขายังคงเท่าเดิม มีความกดอากาศน้อยกว่าในอวกาศ แต่นักบินอวกาศจะไม่ระเบิดเหมือนฟองอากาศเมื่อออกจากชั้นบรรยากาศของโลก ดังนั้นคุณจึงสามารถสรุปได้อย่างปลอดภัยว่าปริมาตรของนักบินอวกาศไม่เปลี่ยนแปลงจริงๆ ด้วย หากมวลและปริมาตรบนดวงจันทร์ไม่เปลี่ยนแปลง คุณสามารถสรุปได้ว่าความหนาแน่นของนักบินอวกาศจะเท่ากัน

มีช่องโหว่เล็กน้อยในสถานการณ์นี้ แต่เกี่ยวข้องกับสรีรวิทยามากกว่าฟิสิกส์ คนเราไม่ได้ตั้งใจจะอยู่ในอวกาศจริงๆ และพวกเขามักจะสูญเสียความหนาแน่นของกระดูก มวลกล้ามเนื้อ และของเหลว หากพวกเขาใช้เวลานานในสภาวะแรงโน้มถ่วงต่ำ เมื่อผู้คนตั้งคำถามสมมุติฐานเหล่านี้ พวกเขามักจะคิดถึงสถานการณ์ที่นักบินอวกาศถูกเคลื่อนย้ายจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งทันที แต่ในชีวิตจริง เป็นการเดินทางที่ยาวนาน ดังนั้น นักบินอวกาศอาจสูญเสียมวลไปเล็กน้อยระหว่างทางไปยังดวงจันทร์ และจะหนาแน่นน้อยลงเล็กน้อยเมื่อเขาไปถึงที่นั่น