استغرق الخبراء مئات السنين لتقدير كتلة الأرض، وحتى يومنا هذا لا يوجد إجماع على الرقم الدقيق.
من الصعب جدًا حساب الكتلة الدقيقة للأرض. الصورة: ساينس تايمز
تحتوي الأرض على كل شيء من الصخور الصلبة والمعادن إلى ملايين الكائنات الحية، وهي مغطاة بعدد لا يحصى من الهياكل الطبيعية والبشرية. لذلك، لا توجد إجابة دقيقة على سؤال كم يزن الأرض. يعتمد وزن الأرض على قوة الجاذبية المؤثرة عليها، مما يعني أن الأرض يمكن أن تزن تريليونات الكيلوجرامات أو لا، وفقًا لموقع Live Science .
وفقا لوكالة ناسا، فإن كتلة الأرض هي 5.9722×10 إلى القوة 24 كجم، وهو ما يعادل حوالي 13 كوادريليون هرم خفرع المصري (يبلغ وزن كل هرم 4.8 مليار كجم). تتقلب كتلة الأرض قليلاً بسبب الغبار الكوني والغازات المتسربة من الغلاف الجوي، لكن هذه التغيرات الصغيرة لا تؤثر على الكوكب لمليارات السنين.
ولكن علماء الفيزياء في جميع أنحاء العالم لم يتفقوا بعد على الرقم المذكور أعلاه، وعملية الحساب ليست بالمهمة السهلة. نظرًا لأنه من غير الممكن وضع الأرض بأكملها على مقياس، يتعين على العلماء استخدام التثليث لحساب كتلتها.
يقول ستيفان شلامنجر، عالم القياس في المعهد الوطني الأمريكي للمعايير والتكنولوجيا، إن المكون الأول في القياس هو قانون الجاذبية الكونية لإسحاق نيوتن. كل شيء له كتلة لديه جاذبية، وهذا يعني أن أي جسمين لديهما دائمًا قوة تؤثر على بعضهما البعض. وفقًا لقانون نيوتن للجاذبية الكونية، يمكن تحديد قوة الجاذبية بين جسمين (F) عن طريق ضرب كتلتي الجسمين (m₁ وm₂)، والقسمة على مربع المسافة بين مركزيهما (r²)، ثم الضرب في ثابت الجاذبية (G)، أي F = Gx((m₁xm₂)/r²).
وباستخدام هذه المعادلة، تمكن العلماء من قياس كتلة الأرض نظريا عن طريق قياس قوة جاذبية الكوكب لجسم على سطحه. لكن المشكلة هنا هي أنه لم يقم أحد حتى الآن بحساب رقم دقيق لـ G. في عام 1797، بدأ الفيزيائي هنري كافنديش تجربة كافنديش. وباستخدام جسم يسمى ميزان الالتواء، مصنوع من قضيبين دوارين متصلين بكرتين من الرصاص، وجد كافنديش قوة الجاذبية بينهما عن طريق قياس الزاوية على القضيب، والتي تغيرت عندما انجذبت الكرة الأصغر إلى الكرة الأكبر.
بمعرفة الكتل والمسافة بين الكرتين، حسب كافنديش G = 6.74×10−11 م3 كجم–1 ثانية−2. وقد حددت لجنة البيانات التابعة للمجلس الدولي للعلوم الآن G = 6.67430 × 10-11 م3 كجم-1 ثانية-2، وهو ما يختلف قليلاً عن الرقم الأصلي الذي وضعه كافنديش. وبعد ذلك استخدم العلماء G لحساب كتلة الأرض، مستخدمين الكتل المعروفة للأجسام الأخرى، وتوصلوا إلى الرقم 5.9722×10 أس 24 كجم الذي نعرفه اليوم.
ومع ذلك، يؤكد شلامينجر أنه على الرغم من أن معادلات نيوتن وموازنات الالتواء تعد أدوات مهمة، فإن القياسات المبنية عليها لا تزال عرضة للخطأ البشري. على مدى القرون التي مرت منذ تجربة كافنديش، قام علماء مختلفون بقياس G عشرات المرات، وفي كل مرة كانت النتائج مختلفة قليلا. ورغم أن الفارق ضئيل، إلا أنه كان كافيا لتغيير حسابات كتلة الأرض وإشغال العلماء الذين يحاولون قياس عددها.
آن كانج (وفقًا لموقع لايف ساينس )
[إعلان 2]
رابط المصدر
تعليق (0)