Экспертам потребовались сотни лет, чтобы оценить массу Земли, и по сей день нет единого мнения относительно точной цифры.
Точную массу Земли рассчитать очень сложно. Фото: Science Times
На Земле есть все: от твердых пород и минералов до миллионов живых организмов, и она покрыта бесчисленными природными и рукотворными сооружениями. Поэтому точного ответа на вопрос, сколько весит Земля, не существует. Вес Земли зависит от силы тяжести, действующей на нее, а это значит, что Земля может весить триллионы килограммов или нет, сообщает Live Science .
По данным НАСА, масса Земли составляет 5,9722×10 в степени 24 кг, что эквивалентно примерно 13 квадриллионам египетских пирамид Хефрена (каждая пирамида весит 4,8 млрд кг). Масса Земли немного колеблется из-за космической пыли и газов, просачивающихся из атмосферы, но эти небольшие изменения не оказывают влияния на планету в течение миллиардов лет.
Однако физики всего мира еще не пришли к единому мнению по поводу вышеуказанного числа, и процесс расчета — непростая задача. Поскольку всю Землю невозможно измерить, ученым приходится использовать триангуляцию для расчета ее массы.
По словам Стефана Шламмингера, метролога Национального института стандартов и технологий США, первым элементом измерения является закон всемирного тяготения Исаака Ньютона. Все, что имеет массу, имеет гравитацию, что означает, что любые два объекта всегда имеют силу, действующую друг на друга. Согласно закону всемирного тяготения Ньютона, силу гравитационного притяжения между двумя объектами (F) можно определить, умножив соответствующие массы объектов (m₁ и m₂), разделив на квадрат расстояния между их центрами (r²), а затем умножив на гравитационную постоянную (G), т. е. F = Gx((m₁xm₂)/r²).
Используя это уравнение, ученые теоретически могли бы измерить массу Земли, измерив гравитационное притяжение планеты к объекту на ее поверхности. Но проблема здесь в том, что никто еще не вычислил точное число для G. В 1797 году физик Генри Кавендиш начал эксперимент Кавендиша. Используя предмет, называемый крутильными весами, состоящий из двух вращающихся стержней, прикрепленных к свинцовым шарикам, Кавендиш определил силу тяготения между ними, измерив угол на стержне, который изменялся по мере того, как меньший шарик притягивался к большему.
Зная массы и расстояние между сферами, Кавендиш вычислил G = 6,74×10−11 м3·кг–1·с−2. Комитет по данным Международного совета по науке теперь устанавливает G = 6,67430 x 10-11 м3 кг-1 с-2, что лишь немного отличается от первоначальной цифры Кавендиша. Затем ученые использовали G для расчета массы Земли, используя известные массы других объектов, и получили число 5,9722×10 в степени 24 кг, которое мы знаем сегодня.
Однако Шламмингер подчеркивает, что, хотя уравнения Ньютона и крутильные весы являются важными инструментами, измерения, основанные на них, по-прежнему подвержены человеческим ошибкам. За столетия, прошедшие после эксперимента Кавендиша, разные ученые измеряли G десятки раз, и каждый раз результаты были немного разными. Хоть эта разница и была незначительной, ее оказалось достаточно, чтобы изменить расчеты массы Земли и озадачить ученых, пытающихся измерить это число.
Ан Кханг (по данным Live Science )
Ссылка на источник
Комментарий (0)