La gravité de surface sur les corps célestes
La gravité de surface dépend de la masse et du rayon du corps céleste : g = GM/r². La Terre a g = 9,81 m/s². La Lune : 1,62 m/s² (16,5% de la Terre). Mars : 3,72 m/s² (37,9%). Vénus : 8,87 m/s² (90,4%). Jupiter : 24,79 m/s² (252,7%). Le Soleil domine avec 274 m/s² (2 793%). À l'autre extrême, l'astéroïde Cérès n'a que 0,28 m/s² (2,9%), et un astronaute pourrait sauter à des dizaines de mètres de hauteur.
La chute libre sans atmosphère
En chute libre sans frottement atmosphérique, tous les objets tombent à la même vitesse quelle que soit leur masse, comme Galilée l'a démontré. Le temps de chute est t = √(2h/g) et la vitesse à l'impact est v = g × t = √(2gh). Sur la Lune (pas d'atmosphère), ces formules sont exactement applicables. Sur Mars, l'atmosphère ténue (1% de celle de la Terre) a un effet négligeable. Sur Vénus en revanche, l'atmosphère dense (90 fois la pression terrestre) ralentirait considérablement la chute.
Conséquences pratiques de la gravité réduite
Sur la Lune (1,62 m/s²), un astronaute peut sauter 6 fois plus haut que sur Terre. Les astronautes d'Apollo rebondissaient en marchant. Sur Mars (3,72 m/s²), on pourrait soulever des charges 2,6 fois plus lourdes. Un ballon de basket lancé à la même vitesse monterait 2,6 fois plus haut. L'énergie cinétique à l'impact est proportionnelle à g : un objet tombant de 10 m sur Mars frappe avec 38% de l'énergie qu'il aurait sur Terre.