โลกมีน้ำหนักเท่าไหร่?

[โฆษณา_1]

ผู้เชี่ยวชาญใช้เวลาหลายร้อยปีในการประเมินมวลของโลก และแม้กระทั่งในปัจจุบัน ก็ยังไม่มีข้อสรุปที่แน่ชัดเกี่ยวกับตัวเลขดังกล่าว

การคำนวณมวลที่แท้จริงของโลกนั้นยากมาก ภาพ: Science Times — การคำนวณมวลที่แท้จริงของโลกนั้นยากมาก ภาพ: *Science Times*

โลกประกอบไปด้วยทุกสิ่งตั้งแต่หินและแร่ธาตุไปจนถึงสิ่งมีชีวิตนับล้าน และยังปกคลุมไปด้วยโครงสร้างทางธรรมชาติและที่มนุษย์สร้างขึ้นมากมายนับไม่ถ้วน ดังนั้นจึงไม่มีคำตอบที่แน่นอนสำหรับคำถามที่ว่าโลกมีน้ำหนักเท่าไหร่ น้ำหนักของโลกขึ้นอยู่กับแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อมัน ซึ่งหมายความว่าโลกอาจมีน้ำหนักหลายล้านล้านกิโลกรัมหรืออาจไม่มีน้ำหนักเลยก็ได้ ตามข้อมูลจาก Live Science

ตามข้อมูลของนาซา มวลของโลกคือ 5.9722 × 10²⁴ กิโลกรัม เทียบเท่ากับพีระมิดของฟาโรห์คาเฟรในอียิปต์ประมาณ 13 พันล้านล้านหลัง (แต่ละพีระมิดหนัก 4.8 พันล้านกิโลกรัม) มวลของโลกเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยเนื่องจากฝุ่นละอองในอวกาศและก๊าซที่รั่วไหลจากชั้นบรรยากาศ แต่การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยเหล่านี้ไม่ส่งผลกระทบต่อโลกเป็นเวลาหลายพันล้านปี

อย่างไรก็ตาม นักฟิสิกส์ทั่วโลกยังคงไม่เห็นด้วยกับตัวเลขนี้ และกระบวนการคำนวณก็ไม่ใช่เรื่องง่าย เนื่องจากเป็นไปไม่ได้ที่จะชั่งน้ำหนักโลกทั้งใบด้วยตาชั่ง นักวิทยาศาสตร์ จึงต้องใช้การหาพิกัดสามเหลี่ยมเพื่อคำนวณมวลของโลก

องค์ประกอบแรกในการวัดคือ กฎแรงโน้มถ่วงสากลของไอแซค นิวตัน ตามที่สเตฟาน ชลัมมิงเกอร์ นักมาตรวิทยาจากสถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติ (NIAST) กล่าว ทุกสิ่งที่มีมวลย่อมมีแรงโน้มถ่วง หมายความว่าวัตถุสองชิ้นใดๆ ย่อมออกแรงกระทำต่อกันเสมอ ตามกฎแรงโน้มถ่วงสากลของนิวตัน แรงโน้มถ่วงระหว่างวัตถุสองชิ้น (F) สามารถหาได้โดยการคูณมวลของวัตถุแต่ละชิ้น (m₁ และ m₂) ด้วยกำลังสองของระยะห่างระหว่างจุดศูนย์กลางของวัตถุทั้งสอง (r²) แล้วคูณด้วยค่าคงที่แรงโน้มถ่วง (G) นั่นคือ F = Gx((m₁xm₂)/r²)

ตามทฤษฎีแล้ว นักวิทยาศาสตร์สามารถใช้สมการนี้ในการวัดมวลของโลกได้โดยการวัดแรงดึงดูดของโลกที่มีต่อวัตถุบนพื้นผิวโลก แต่ปัญหาคือยังไม่มีใครคำนวณค่า G ได้อย่างแม่นยำ จนกระทั่งในปี 1797 นักฟิสิกส์ เฮนรี คาเวนดิช ได้เริ่มทำการทดลองของคาเวนดิช โดยใช้เครื่องมือที่เรียกว่าเครื่องชั่งแรงบิด ซึ่งประกอบด้วยแท่งหมุนสองแท่งที่มีทรงกลมตะกั่วติดอยู่ คาเวนดิชพบแรงโน้มถ่วงระหว่างแท่งทั้งสองโดยการวัดมุมบนแท่ง ซึ่งเปลี่ยนแปลงไปเมื่อทรงกลมขนาดเล็กถูกดึงดูดโดยทรงกลมขนาดใหญ่

เมื่อทราบมวลและระยะห่างระหว่างทรงกลมแล้ว คาเวนดิชคำนวณค่า G ได้เป็น 6.74 × 10⁻¹¹ m³ kg⁻¹ s⁻² ปัจจุบัน คณะกรรมการข้อมูลของสภาวิทยาศาสตร์ระหว่างประเทศกำหนดค่า G ไว้ที่ 6.67430 × 10⁻¹¹ m³ kg⁻¹ s⁻² ซึ่งแตกต่างจากค่าเดิมของคาเวนดิชเพียงเล็กน้อย ต่อมานักวิทยาศาสตร์ได้ใช้ค่า G นี้ในการคำนวณมวลของโลก โดยใช้มวลที่ทราบของวัตถุอื่นๆ และได้ค่ามวล 5.9722 × 10²⁴ kg อย่างที่เราทราบกันในปัจจุบัน

อย่างไรก็ตาม ชลัมมิงเกอร์เน้นย้ำว่า แม้สมการของนิวตันและเครื่องชั่งแรงบิดจะเป็นเครื่องมือสำคัญ แต่การวัดที่อิงจากเครื่องมือเหล่านั้นก็ยังได้รับผลกระทบจากข้อผิดพลาดของมนุษย์ หลายศตวรรษหลังจากที่คาเวนดิชทำการทดลอง นักวิทยาศาสตร์หลายคนวัดค่า G หลายสิบครั้ง โดยแต่ละครั้งได้ผลลัพธ์ที่แตกต่างกันเล็กน้อย แม้ว่าความแตกต่างเหล่านี้จะเล็กน้อย แต่ก็มากพอที่จะเปลี่ยนแปลงการคำนวณมวลของโลกและทำให้นักวิทยาศาสตร์ที่พยายามวัดค่าดังกล่าวต้องวุ่นวายใจ

อันคัง (อ้างอิงจาก Live Science )

[โฆษณา_2]
ลิงก์แหล่งที่มา