如果我們能夠同時觀察並排的地球與月球,就會發現月球顯得非常小,這是因為月球的直徑隻有3473千米,而地球的直徑卻長達12 756千米(1),因此月球的體積比地球小50倍。如果現在將地球置於巨大天平的一端,另一端需堆放81個與月球類似的球體才能保持平衡。為什麽質量差與體積差不相等呢?這是因為月球是由密度低於地球物質密度的材料所構成的。換句話說,如果水的密度為單位1,那麽地球的平均密度為5.52,而月球的密度則降到了3.33。這就解釋了為什麽地月質量比大於體積比。
得知以上數據後,我們就能計算出月球表麵的重力強度。假設我們能在現場通過實驗進行測量,所得出的結果也不會有出入。
地月之間重力強度的比較:一個人在月球上一秒鍾內掉落的距離。
月球的重力強度:運動員的體型與其在月球上可做出的跳躍的關係。
眾所周知,由於地球引力的存在,所有被鬆開的物體都會落到地麵上;出於同樣的原因,我們可以對給定的重物以及一切我們需要處理的物體進行稱重。在計算重力強度時,我們認為地球的引力總量集中在地球核心,地表物體下落時趨向該核心;而重力與質量成正比,與距離的平方成反比。我們可以輕而易舉地想到重力強度在不同的星球上是如何變化的,因為各個行星的比例與構成都大不相同。比如:如果地球在保持質量不變的情況下具有更長的直徑,那麽我們在地表的重量會輕得多,而如果地球的質量不變,直徑縮小,我們的重量就會增加。
一旦得知這些原理,我們很容易確定,根據月球球體的大小及其質量,月球的重力強度是地球的1/6。在月球上,如果我們把一個在地球上重1千克的物體掛到秤(2)上,該秤的指針僅指示到170克,而掛上秤的大胖子則會驚喜地發現他甚至還不到20千克!倘若我們能夠生活在這一輕盈的世界裏,同時肌肉力量不變,那麽送貨工將6麻袋煤送到您家就像隻扛1袋似的輕鬆方便;還有人將會沉迷於驚人的雜技,即像跳蚤跳過障礙物一樣跳得很遠,如果在地球上,這個人肯定所向無敵。此外,在月球上,這些動作不具危險性,因為人們下落得很慢——在地球上,人體在下降的第1秒內會下落4.90米,而在月球上僅僅能下落0.81米。自然,對於高空墜物而言,我們還需考慮下落的加速度。一個從埃菲爾鐵塔頂跳塔的人會在7秒8後摔得粉身碎骨;而在我們的衛星上,在相同的時間裏,這位輕生者才摔下50米,但由於加速度的存在,最終他在下落19秒2後觸到月球地麵。