Quel est le poids de la Terre ?

Les experts ont passé des centaines d'années à estimer la masse de la Terre, et même aujourd'hui, il n'existe toujours pas de consensus sur le chiffre exact.

Il est très difficile de calculer la masse exacte de la Terre. Photo : Science Times — Il est très difficile de calculer la masse exacte de la Terre. Photo : *Science Times*

La Terre renferme tout, des roches et minéraux solides à des millions d'organismes vivants, et est recouverte d'innombrables structures naturelles et artificielles. Par conséquent, il n'existe pas de réponse précise à la question de son poids. Le poids de la Terre dépend de la force gravitationnelle qui s'exerce sur elle ; ainsi, selon Live Science , la Terre pourrait peser des billions de kilogrammes ou être totalement inerte.

Selon la NASA, la masse de la Terre est de 5,9722 × 10²⁴ kg, soit l'équivalent d'environ 13 quadrillions de pyramides de Khéphren en Égypte (chaque pyramide pesant 4,8 milliards de kg). La masse de la Terre fluctue légèrement en raison des poussières et gaz cosmiques qui s'échappent de l'atmosphère, mais ces infimes variations n'ont aucun impact sur la planète pendant des milliards d'années.

Cependant, les physiciens du monde entier divergent encore sur ce chiffre, et le calcul est loin d'être simple. Comme il est impossible de peser la Terre entière, les scientifiques doivent recourir à la triangulation pour calculer sa masse.

Le premier élément de la mesure est la loi de la gravitation universelle d'Isaac Newton, selon Stephan Schlamminger, métrologue au National Institute of Standards and Technology (NIAST). Tout objet doté d'une masse exerce une force gravitationnelle, ce qui signifie que deux objets quelconques exercent toujours une force l'un sur l'autre. D'après la loi de la gravitation universelle de Newton, la force gravitationnelle entre deux objets (F) peut être déterminée en multipliant leurs masses respectives (m₁ et m₂) par le carré de la distance entre leurs centres (r²), puis en multipliant par la constante gravitationnelle (G), soit : F = G × ((m₁ × m₂) / r²).

En théorie, grâce à cette équation, les scientifiques pourraient mesurer la masse de la Terre en mesurant l'attraction gravitationnelle de la planète sur un objet placé à sa surface. Mais le problème était que personne n'avait encore calculé la valeur exacte de G. En 1797, le physicien Henry Cavendish entreprit l'expérience de Cavendish. À l'aide d'un instrument appelé balance de torsion, composé de deux tiges rotatives auxquelles étaient fixées des sphères de plomb, Cavendish détermina la force gravitationnelle entre ces sphères en mesurant l'angle formé par les tiges, qui variait lorsque la plus petite sphère était attirée par la plus grande.

Connaissant les masses et les distances entre les sphères, Cavendish a calculé G = 6,74 × 10⁻¹¹ m³ kg⁻¹ s⁻². Actuellement, le Comité des données du Conseil international pour la science définit G = 6,67430 × 10⁻¹¹ m³ kg⁻¹ s⁻², une valeur très proche de celle de Cavendish. Les scientifiques ont ensuite utilisé G pour calculer la masse de la Terre, à partir des masses connues d'autres objets, et sont parvenus à la valeur de 5,9722 × 10²⁴ kg que nous connaissons aujourd'hui.

Cependant, Schlamminger souligne que si les équations de Newton et la balance de torsion constituaient des outils importants, les mesures qui en découlaient restaient sujettes à l'erreur humaine. Pendant des siècles après l'expérience de Cavendish, divers scientifiques ont mesuré G des dizaines de fois, obtenant à chaque fois des résultats légèrement différents. Même infimes, ces différences ont suffi à modifier les calculs de la masse de la Terre et ont préoccupé les scientifiques qui cherchaient à la mesurer.

An Khang (selon Live Science )

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