维基少年:太阳系/关于重力、质量和重量
请参见 关于重量和重力以获取此模块的备用版本。
你知道你的体重是多少公斤或磅吗？在地球上，你的体重是一个数字。如果你更重，那么这个数字就更大。如果你去月球或空间站，这个数字会一样吗？有些人说是一样的，有些人说是不一样的。要理解为什么，你需要了解 **重力、质量和重量**。
像许多词一样，"重量"这个词可以有几种不同的含义。重量的一种含义叫做"质量"。在天文和科学的其他领域中，使用"质量"这个词。
物体的质量就是物体由多少物质组成。物体由的物质越多，它的质量就越大。质量大的物体比质量小的物体更难移动和更难停止。因此，一个空箱子（里面只有空气）比一个装满书的箱子更容易移动。装满书的箱子比空箱子有更多的物质，因此质量更大。
我们的质量是我们身体中物质数量的一个数字。也就是说，如果我们成长，给我们的身体添加更多的细胞，或者保持更多的身体脂肪，或者增加肌肉的大小，我们的质量就会增加；你的质量数字就会变大。如果我们开始节食，减少我们身体储存的脂肪，我们质量的数字就会变小。在使用公制系统的国家（也称为“国际单位制”或 SI），人们体重常用的质量单位是 **千克** (kg)。
假设一个孩子体重为 40 公斤。现在假设这个孩子去月球或空间站，但身体成分没有改变。那么身体中物质数量的数字就没有改变。孩子在月球或空间站的质量为 40 公斤。
我们在太阳系中的任何行星（木星、金星、地球或其他任何地方）上的质量都是一样的。但是，如果我们踩上体重计，在所有这些行星上的读数都会不同，因为体重计测量的是重量，而不是质量，而重量取决于重力和质量。
重量还有另一个含义，叫做"重力"。"重量"这个词可以表示两种东西之一，"质量"或"重力"。但是"重力"是什么呢？
假设我们跳到空中。我们不能飞，而是会掉下来然后落到地面。有一种 **力** 把我们拉向地面。这种力叫做 **重力**。地球产生了重力，所以每次我们跳起来，我们都会再次落在地球上，因为地球的重力在拉我们，而我们不够强大，跳得不够快，无法逃脱重力。
哪些物体产生重力？为了产生明显的重力，物体必须具有非常大的质量数字。一个孩子可能只有 40 公斤。地球的质量约为 600 万亿亿公斤。（也就是 6 后面跟着 24 个零）。地球有足够的质量让我们在跳起来的时候像我们一样快地落下。
所有具有质量的物体都产生重力，并且互相吸引。物体质量越大，它吸引其他物体的力就越大。所以，虽然地球在拉一个孩子，孩子也在拉地球。作用在孩子身上的力与作用在地球上的力相同。因为地球的质量非常大，所以这个力几乎没有移动它。如果我们能仔细观察，我们就会发现，当孩子跳起来时，地球被孩子腿部的力推开了一点，只是移动了一点，大部分是孩子在移动。然后，当孩子落下时，地球也朝孩子"落下"了一点。
任何有质量的东西都会产生重力。当我们在地球上时，月球、其他行星和太阳距离很远，重力随着距离而减小，所以我们再次落在地球上。（重力把我们拉向任何大型物体的中心。因为我们离地球的中心很近，相比于其他行星和太阳的中心，所以当我们在地球上时，我们主要被拉向地球的中心。如果我们在金星或其他行星上，重力会把我们拉向金星或任何行星的中心。）
假设我们去月球。现在地球离我们太远了，无法对我们如何落下产生太大影响。如果我们从月球上跳下来，我们就会再次落在月球上。月球的质量约为 7000 亿亿公斤。这比地球的质量要小得多，81 个月球的质量才相当于地球的质量。
重力的大小与我们考虑的两个质量的乘积成正比。如果我们在月球上跳跃，我们的质量和在地球上一样，但地球的质量是月球的 81 倍，所以吸引力，如果我们与地球或月球中心的距离相同，对于月球来说，将是地球的 1/81。然而，由于月球更小，我们离中心更近，因此月球表面的重力约为地球表面重力的六分之一。
描述重力如何随距离变化有点复杂。如果我们把距离缩小一半，我们就会把力增加两乘以两，即四倍。用这种方式说："重力的大小与距离的平方成反比。" 当距离很大时，距离的一点变化几乎不会对重力的大小产生影响，但从靠近海洋的海滩移动到山顶，重力的大小变化是可以测量的。这还不至于让你从跳跃的感觉中注意到！
重力会产生力，这种力可以用“牛顿”这个单位来测量。重力作用在一个质量上的力会随着质量的大小和重力所在位置的强度而变化。如果我们把质量加倍，我们就会把力加倍。
然而，当我们推一个可以移动的物体时，这个物体就会开始朝我们推的方向移动。它移动的速度取决于三个因素：我们推的力度、物体的质量和我们推的时间长短。
物体质量越大，它对我们推动的反应就越慢。结果是，尽管重力随着质量的增加而增加，但运动随着质量的增加而减小，这两个效应相互抵消。
所以物体下落的速度不会随着质量的变化而变化。然而，其他因素可能会改变它，尤其是摩擦或空气阻力。
一个炮弹比一个滚珠受到的重力更大，但它的质量更大，启动它需要更多的努力。一个滚珠的质量更小，但启动它需要更少的努力。然后，它们沿着斜坡滚下来的时间都一样，也许你已经见过或将会看到类似的演示。
那么，为什么像羽毛或纸片这样的东西下落到地面的时间比炮弹长得多呢？这是因为它们下落时遇到的空气阻力对于羽毛或纸片来说比对于炮弹来说大得多。阻力是一种与运动方向相反的力，所以它会减小作用在物体上的净力。
（重力总是把我们吸引到地球的中心。即使我们站在地面上。地面 **抵抗** 重力的作用，向上推回一个大小相等、方向相反的力，所以我们能站稳。）
那么，如果没有任何空气会发生什么呢？1971 年，宇航员大卫·斯科特访问了没有空气的月球。他拿着一根羽毛和一把锤子，每只手拿着一件，然后同时放下它们。它们都同时撞击了月球表面。
如果我们能够像阿波罗月球探险队的宇航员那样前往另一个世界，我们会注意到一些不同于你在地球上经历的事情。也有一些事情是一样的。
以下是一个表格，说明如果我们在地球上体重为 40 公斤，在访问太阳系中的不同行星或卫星时，会有什么样的体验。
| 地球 | 月球 | 水星 | 金星 | 火星 | 火卫一 | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 表面重力（与地球相比 = 1000 毫克） | 1000 | 170 | 380 | 900 | 380 | 5（平均） |
| 我们的体重（质量） | 40 公斤 | 40 公斤 | 40 公斤 | 40 公斤 | 40 公斤 | 40 公斤 |
| 我们可以举起的重量 | 10 公斤 | 59 公斤 | 26 公斤 | 11 公斤 | 26 公斤 | 2000 公斤 |
| 我们可以跳多高 | 20 厘米 | 120 厘米 | 53 厘米 | 22 厘米 | 53 厘米 | 400 米 |
| 回落到地面所需时间（秒） | 0.4 | 2.4 | 1.1 | 0.4 | 1.1 | 380 |
| 我们能踢球多远 | 20 米 | 120 米 | 53 米 | 22 米 | 53 米 | （进入火星轨道） |
在一个加压的密闭空间，比如月球上巨大的穹顶城市，我们可以穿上翅膀，挥动双臂像地球上的鸟儿一样飞行。在地球上，人类动力飞行几乎是不可能的，因为人类在地球上的重量太重了。
火卫一是火星的一颗卫星，它非常小，引力非常低。例如，如果我们用很大的力踢一个球，它可能会完全离开火卫一，并作为绕火星运行的独立天体进入轨道。跳起来需要几分钟才能被引力拉回来，所以如果我们想跳过火星那颗卫星上的山峰，我们可以做到。
在太阳系中所有我们可以行走的 "固体" 表面天体中，地球的引力最强。木星和土星的引力可能更强，但我们不能说那里有什么 "固体" 表面可以行走。可能存在比地球更大的有固体表面的行星，但它们不在我们的太阳系中。（然而，如果木星或土星上有一个漂浮平台，我们可以在上面行走，但会很困难，因为我们会很重。）