Hoe sterk is de zwaartekracht op de planeten?

In de natuurkunde is de zwaartekracht een fundamentele kracht die wij, bewoners van de Aarde, voor lief nemen. We zijn in de loop van de miljarden jaren geëvolueerd in de Aardse omgeving dus we zijn er aan gewend om te leven met een aantrekkingskracht van 9,8 m.s-2 (1 g). Echter de paar mensen die in de ruimte zijn geweest weten dat zwaartekracht een kostbaar iets is.

Kortom, de zwaartekracht is afhankelijk van de massa, waar alle dingen – van de sterren, planeten en sterrenstelsels aan het licht en subatomaire deeltjes – worden aangetrokken tot elkaar. Afhankelijk van de grootte, massa en dichtheid van een object kan de gravitatiekracht (=zwaartekracht) die het uitoefent variëren. De planeten in het zonnestelsel variëren nogal in grootte en massa dus ook hun zwaartekracht aan het oppervlak zal aanzienlijk variëren.

De zwaartekracht van de Aarde bedraagt 9,806665 m.s-2. Dit betekent dat een object, als het boven de grond wordt gehouden en wordt losgelaten, richting het oppervlak zal versnellen met een snelheid van 9,8 meter voor iedere seconde van de vrije val. Dit is ook de standaard voor het meten van de zwaartekracht op andere planeten. De zwaartekracht wordt ook uitgedrukt met het symbool g.

Overeenkomstig met de universele zwaartekrachtwet van Isaac Newton wordt de gravitationele aantrekkingskracht tussen twee lichamen wiskundig uitgedrukt als:

F= G * (m1 * m2 / r2)

waarin:

F = de zwaartekracht

m1 en m2 = de massa’s van de twee objecten die elkaar beïnvloeden

r = de afstand tussen de centra van de twee massa’s

G = de zwaartekrachtconstante (6,674 * 10-11 N m2/kg2)

De zwaartekracht op andere planeten wordt meestal ook uitgedrukt met de eenheid g maar ook als de ratio van de versnelling in vrije val. Laten we eens kijken hoe de zwaartekracht is op andere planeten vergeleken met de Aarde.

De zwaartekracht op Mercurius

Mercurius heeft een gemiddelde straal van 2440 kilometer en een massa van 3,30 * 1023 kilo. Mercurius is ongeveer 0,383 * zo groot als de Aarde en 0,055 * zo zwaar. Mercurius is hiermee de kleinste en lichtste planeet in het zonnestelsel. De planeet heeft echter een hoge dichtheid van 5,427 g.cm-3 (iets minder dan de Aarde) waardoor de zwaartekracht aan de oppervlakte 3,7 m.s-2 bedraagt. Dit is gelijk aan 0,8 g.

De zwaartekracht op Venus

De grootte van Venus vergeleken met de Aarde
De grootte van Venus vergeleken met de Aarde

Venus lijkt in verschillende opzichten op de Aarde. De planeet wordt wel vaker als de zusterplaneet van de Aarde aangeduid. Venus heeft een grootte van 0,9499 * de Aarde, een massa van ongeveer 0,815 * de Aarde en een dichtheid van 0,95 * de Aarde. Het is dan ook niet verrassend dat de zwaartekracht van Venus erg veel lijkt op die van de Aarde: 8,87 m.s-2 oftewel 0,904 g.

De zwaartekracht op de Maan

De Maan is het enige hemellichaam waar mensen het effect van een lagere zwaartekracht hebben kunnen bestuderen. De Maan heeft een gemiddelde staal van 1737 kilometer en een dichtheid van 3,3464 g.cm-3. De zwaartekracht aan het oppervlak bedraagt 1,62 m/s-2 of 0,1654 g.

De zwaartekracht op Mars

Mars is een stuk kleiner dan de Aarde. De gemiddelde straal bedraagt 3389 kilometer en dat is 0,53 * de Aarde. De massa van mars bedraagt 6,4171 * 1023 kg en dat is 0,107 * de Aarde. De dichtheid van Mars bedraagt 3,93 g.cm-3 en dat is ongeveer 0,71 * de dichtheid van de Aarde. De zwaartekracht op Mars bedraagt 3,711 m.s-2, oftewel 0,38 g.

De zwaartekracht op Jupiter

Jupiter & de Aarde
Jupiter vergeleken met de Aarde

Jupiter is de grootste en zwaarste planeet van het zonnestelsel. De gemiddelde straal bedraagt 69.911 kilometer. De planeet is daarmee 10,97 maal zo groot als de Aarde. De massa van Jupiter bedraagt 1,8986 * 1027 kg en dat is gelijk aan 317,8 Aarde’s. Jupiter is wel een gasplaneet, de dichtheid van Jupiter is veel lager dan de dichtheid van de Aarde. De gemiddelde dichtheid van Jupiter bedraagt 1,326 g.cm-3.

Jupiter heeft geen echt oppervlak, het is immers een gasplaneet. Als je op Jupiter zou willen staan dan blijf je theoretisch zakken tot aan de vaste kern. Daarom wordt de zwaartekracht aan het oppervlak gedefinieerd uitgaande van de wolkentoppen. Deze bedraagt 24,79 m.s-2. Dit is gelijk aan 2,528 g.

De zwaartekracht op Saturnus

Net zoals Jupiter is Saturnus een gasreus die veel groter en zwaarder is dan onze Aarde. Saturnus heeft een gemiddelde straal van 58232 kilometer (9,13 * Aarde) en een massa van 5,6846 * 1026 kg (9515 * Aarde). De dichtheid van Saturnus is 0,687 g.cm-3. Dit resulteert in een zwaartekracht aan het oppervlak (de wolkentoppen) van 10,44 m.s-2. Dit is gelijk aan 1,065 g.

De zwaartekracht op Uranus

Uranus heeft een gemiddelde straal van 25.360 kilometer en een massa van 8,68 * 1025 kg. Uranus is daarmee ongeveer 4 keer zo groot als de Aarde en 14,536 keer zo zwaar. Uranus is echter ook een gasreus en dat betekent dat de dichtheid veel lager is dan die dichtheid van de Aarde. Uranus heeft een gemiddelde dichtheid van 1,27 g.cm-3. De zwaartekracht aan de oppervlakte (gemeten aan de wolkentoppen) is 8,69 m.s-2 en dat is gelijk aan 0,886 g.

De zwaartekracht op Neptunus

Neptunus vergeleken met de Aarde
Neptunus vergeleken met de Aarde

Neptunus heeft een gemiddelde straal van 24.622 kilometer en een massa van 1,0243 * 1026 kilo. Neptunus is de op drie na grootste planeet in het zonnestelsel. Neptunus is 3,86 * zo groot als de Aarde en 17 * zo zwaar. Ook Neptunus is een gasplaneet en dat betekent dat de dichtheid erg laag is. Neptunus heeft een dichtheid van 1,638 g.cm-3. Dit alles leidt tot een zwaartekracht aan de oppervlakte (de wolkentoppen) van 1,15 m.s-2. Dit is gelijk aan 1,14 g.

We zie dus dat er een grote variatie aan zwaartekracht voorkomt op de verschillende hemellichamen in het zonnestelsel. Voor ruimtereizen is het belangrijk dat we het effect van de zwaartekracht op het menselijke lichaam goed onderzoeken. Weten wat de zwaartekracht is op andere hemellichamen is ook belangrijk voor bemande missies. Ons lichaam is namelijk gewend aan een 1 g omgeving en zal heel anders reageren bij een andere zwaartekracht.

Eerste publicatie: 3 juli 2016
Bron: NASA/JPL/UniverseToday