今年是阿波罗11号宇宙飞船登月的五十周年的纪念。在1969年7月21日,人类历史上首次登陆月球,阿姆斯特朗则成为第一个在月球留下脚印的地球人。那句“这是我的一小步,却是人类的一大步”更是流传至今。在历史性的一刻,阿姆斯特朗迈出了人类走向太空的最坚实的第一步。

如今,在一些影像资料中,我们可以看到宇航员阿姆斯特朗在月球上行走的视频,他略显笨重,走路的时候仿佛还夹杂着跳跃的动作。不少天文爱好者对阿姆斯特朗的身体素质大加赞叹,要知道一套太空服的重量动辄几百公斤,而阿姆斯特朗在身负重担的情况下还能跳起来,这是受到过多么严格和残酷的身体训练啊。

其实,在宇航员登月之前受过严格的训练不假,只是实际情况并没有我们想象的那么夸张。首先,我们所说的重量,在物理学中一般被称为质量,用字母m表示。众所周知,我们都收到地球万有引力的作用,因此才可以站立在地球表面而不会飘向太空。地球对我们的引力可则可以用字母F来表示。

物理学中有一个简单的力学公式:F=mg。其中的g代表着地球的重力加速度。重力加速度是指一个物体在受到重力作用时所具有的的向心加速度,也称自由落体加速度,它的方向指向地心。我们看到的做自由落体的物体速度越来越快正是因为如此。

不过地球上不同地区的重力加速度是不同的,比如,在我们的首都北京,重力加速度约为9.80m/

,而在上海则是9.79m/

,在北极最大,为9.83m/

。通常在简单的物理计算中,我们会取g=9.80m/

这个数值,这样我们就可以省去很多时间。

那么,月球上的重力加速度和我们地球一样吗?其实是不一样的,而且差别很大。月球的质量比地球小很多,因此,月球表面的重力加速度也会比地球表面的重力加速度小。有多小呢?我们通过一个简单的计算来看一看。

根据万有引力定律F=GMm/r,其中的M是月球的质量,m是月球表面物体的质量,r是物体到月球重心的直线距离,我们近似的用月球半径来代替,G是万有引力常数,大小为6.67×10^-11N·m/kg。我们将两个公式F=GMm/r和F=mg合并,得出g=GM/r.我们再将月球的质量和半径大小代入公式中,就可以估算出月球表面重力加速度g=1.63m/s,这个数值约等于地球表面重力加速度的六分之一。

换句话说,一个在地球上重120公斤的宇航服,在月球表面的质量大约只有20公斤,和一个小孩子相当。试想一下,在地球上,一个成年人背着一个小孩子边走边跳是一件再简单不过的事情了吧。而且,熟悉了地球重力的宇航员,在月球上迈腿的时候感觉必然是很轻盈的,因此他们走起路来才会像是一跳一跳的。