若要計算不同行星上的質量與重量,可將地球上的體重計讀數乘以該行星表面重力與地球重力的比值——這就是把 NASA 的 W = mg 公式逐一套用到每個天體上。NASA 將這個關係表示為 W = mg,其中重量等於質量乘以重力加速度,而這個計算工具則使用已公布的重力值,把同一個比例分別套用於水星、金星、火星、木星、土星、天王星和海王星。質量本身不會因為你移動而改變,改變的只有作用在它身上的力,所以得到的結果是熟悉的「體重計等效讀數」,而不是你所攜帶的物質實際發生變化。JPL 公布了此處所使用的基礎重力加速度:水星 3.70 m/s²、金星 8.87、地球 9.80、火星 3.71、木星 24.79、土星 10.44、天王星 8.87、海王星 11.15。把其中任何一個代入上面的比例,就能重現 NASA 使用的同一組教學數字——地球讀數 100 單位時,水星上大約是 38,木星上大約是 253。

質量與重量的差別:在另一個行星上,真正改變的是什麼
質量是物體中所含物質的量,無論到哪裡都保持不變。重量則是一種力——重力對該質量的拉力——只要重力改變,重量就會跟著改變。NASA 將這個概念總結為 W = mg,其中 W 是重量,m 是質量,g 是該位置的重力加速度。在地球上,g 約為 9.80 m/s²;在月球上,g 約為 1.62 m/s²;在木星的赤道參考面上,g 約為 24.79 m/s²。同樣一個人、同樣的質量,重量卻截然不同。
這種區別對這個計算工具來說很重要。如果你在地球踏上浴室體重計,體重計上顯示的是你在地球上的重量。體重計並不會直接「知道」你的質量;它測量的是向下的力,再除以地球重力反推出質量。一台標示為公斤的浴室體重計,其實是一個內建地球重力假設的力測量裝置。這就是為什麼這個計算工具即使底層的比例是無單位的,仍允許你繼續用「公斤」作為顯示標籤。顯示出來的公斤數值是一個熟悉的體重計等效讀數,並不代表你的質量真的改變了。同一組數字比較可以用磅、牛頓或任何自訂單位來表示,因為重力比例並不依賴於任何特定單位。
使用「其他行星上的重量」計算工具
- 輸入一個在地球上測得的正數體重計讀數,使用你平常量體重時看到的數字即可。無論是 70 公斤的浴室讀數或 154 磅的讀數都可以;計算工具接受任何正數,只要搭配你選擇的單位標籤即可。
- 選擇一個顯示標籤,然後選擇「比較行星重量」。標籤會告訴工具如何呈現結果(磅、公斤、牛頓或自訂單位)。比較動作會觸發八顆行星並列的對照表。
- 查看每顆行星的赤道重力與等效數值。表格依序列出水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。每一列顯示行星名稱、以 m/s² 表示的表面重力,以及以你選定標籤換算後的等效重量。
這張表格在本地端執行,不會儲存你的個人測量數據。變更輸入會清掉前一張表格,避免把舊的比較結果誤認為新的結果。在閱讀表格前做一個快速的合理性檢查:先確認地球那一列等於你輸入的數值,再確認水星大約是你地球讀數的三分之一,木星大約是兩倍半——這兩個參考點正是 NASA 自己的教學基準。
JPL 赤道重力參考值
參考表格來自 NASA/JPL 的「太陽系動力學行星物理參數」頁面。使用的數值是 IAU 認可的八顆行星各自的赤道表面重力,單位為 m/s²:
| 行星 | 赤道重力(m/s²) |
|---|---|
| 水星 | 3.70 |
| 金星 | 8.87 |
| 地球 | 9.80 |
| 火星 | 3.71 |
| 木星 | 24.79 |
| 土星 | 10.44 |
| 天王星 | 8.87 |
| 海王星 | 11.15 |
這些是 JPL 公布的赤道數值,並非每顆行星上每個地點的精確讀數。實際的有效重力會隨緯度、高度、自轉和當地地質而變化。對站在赤道的人而言,數值與表格接近;對同一人站在極區來說,數值會略高一些,因為極區離自轉軸較近,離心力的削弱較小。表格也為氣態巨行星和冰巨行星採用了不同的慣例,因為它們沒有固態表面。JPL 給的木星、土星、天王星和海王星數值,對應的是一個定義出來的參考面,而不是任何可以實際站立的地方。
實際算例:地球讀數 100
為了做一個具體的計算,假設在地球上的讀數為 100,單位隨意——磅、公斤、牛頓或其他皆可。每顆行星的公式都是同一個比例:
等效值 = 地球讀數 ×(該行星重力/地球重力)
以水星為例,它的赤道重力為 3.70 m/s²,地球為 9.80 m/s²:
水星上的等效值 = 100 × (3.70 / 9.80) = 100 × 0.3776 = 37.76
這與 NASA 常用的教學基準一致:在地球「重」100 的人,到水星上大約重 38。再以上界木星為例:
木星上的等效值 = 100 × (24.79 / 9.80) = 100 × 2.5296 = 252.96
同樣地,這也符合 NASA 標準教學範例中木星上大約 253 的說法。這兩個檢查點——地球讀數 100 時水星 ≈ 38、木星 ≈ 253——就是計算工具如何對照 NASA 公布數值進行驗證的方式。如果你想要手動確認這個規律,只要用上面的表格代入其他行星重複計算即可。
為什麼這些數字只是教學上的近似值
計算工具會把每個結果四捨五入到實用的小數位數,這是刻意設計的。JPL 的原始數值本身就已經四捨五入,加上前述的局部重力變化,增加更多小數位反而會製造出虛假的精確感。課堂作業上,正確的引用來源是 JPL 的行星物理參數頁面,並明確註明這次比較使用的是赤道重力。
這些數字也僅限於 IAU 認可的八行星。月球、冥王星、矮行星、小行星、恆星和系外行星在設計上都排除在外。這個工具不會計算任意質量和半徑下的重力大小、逃逸速度、軌道上的失重、大氣浮力,或對人體的生理影響。即便輸入數字剛好來自浴室體重計,它也不是健康、健身或藥物劑量計算工具。
一個好用的思考模型:這個比較告訴你的是,如果你能在赤道上以類似地球的條件站上那個世界,家用體重計上會顯示多少。真正的太空船軌道、大氣運動、自由落體和地表條件,都需要更完整的物理模型。這裡顯示的數字足以讓行星之間的比較變得生動,僅此而已。
當你需要更詳細的模型時
如果是工程或任務分析用途,請把這個計算工具換成針對特定天體的重力模型。那種模型會考慮相對參考橢球體的高度、行星的實際形狀、隨緯度變化的修正、自轉效應,以及專案所要求的不確定度。NASA 的 JPL 行星物理參數頁面是這裡所用重力數值的公開來源;若需要更高精度的結果,NASA 的導航與任務設計工具提供完整的參考模型。NASA 的 Space Place 行星重量頁面則是一份課堂程度的入門介紹,以淺白語言說明同一個比較過程。
背後的物理其實很單純。質量與重量之間的轉換,就是在不同 g 值下套用 W = mg 這個關係。把同一個輸入套進不同的 g 值,就會自動得到逐行星的比較結果。改變的是重力加速度,不會改變質量。
若想一次比較地球體重計讀數在所有八顆行星上的結果,「其他行星上的重量」計算工具直接使用這些 JPL 赤道重力值。輸入一個正的地球讀數,選好單位標籤,表格就會顯示從水星到海王星的結果,並在每顆行星的重力旁邊列出四捨五入後的等效值。先確認地球那一列符合你的輸入,再快速看一下水星和木星做為合理性檢查,接著就能安心使用其餘的教學數值。
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