Jak těžká je Země?

Odborníci strávili stovky let odhadováním hmotnosti Země a ani dnes stále neexistuje shoda na přesném čísle.

Je velmi obtížné vypočítat přesnou hmotnost Země. Foto: Science Times — Je velmi obtížné vypočítat přesnou hmotnost Země. Foto: *Science Times*

Země obsahuje vše od pevných hornin a minerálů až po miliony živých organismů a je také pokryta nespočtem přírodních i umělých struktur. Proto neexistuje přesná odpověď na otázku, kolik Země váží. Hmotnost Země závisí na gravitační síle, která na ni působí, což znamená, že Země by podle Live Science mohla vážit biliony kilogramů nebo vůbec nic.

Podle NASA je hmotnost Země 5,9722 × 10²⁴ kg, což odpovídá přibližně 13 kvadrilionům pyramid Rachefova v Egyptě (každá pyramida váží 4,8 miliardy kg). Hmotnost Země mírně kolísá v důsledku kosmického prachu a plynů unikajících z atmosféry, ale tyto malé změny planetu neovlivňují po miliardy let.

Fyzici z celého světa se však na tomto čísle stále neshodnou a proces výpočtu není snadný úkol. Protože je nemožné zvážit celou Zemi na váze, musí vědci k výpočtu její hmotnosti použít triangulaci.

První složkou měření je Isaac Newtonův zákon univerzální gravitace, uvádí Stephan Schlamminger, metrolog z Národního institutu pro standardy a technologie (NIAST). Všechno, co má hmotnost, má gravitaci, což znamená, že jakékoli dva objekty na sebe vždy působí silou. Podle Newtonova zákona univerzální gravitace lze gravitační sílu mezi dvěma objekty (F) určit vynásobením příslušných hmotností objektů (m₁ a m₂) druhou mocninou vzdálenosti mezi jejich středy (r²) a následným vynásobením gravitační konstantou (G), tj. F = Gx((m₁xm₂)/r²).

Pomocí této rovnice by vědci teoreticky mohli měřit hmotnost Země měřením gravitační síly planety na objekt na jejím povrchu. Problém však byl v tom, že nikdo dosud nevypočítal přesnou hodnotu G. V roce 1797 zahájil fyzik Henry Cavendish Cavendishův experiment. Pomocí objektu zvaného torzní váhy, vyrobeného ze dvou rotujících tyčí s připojenými olověnými koulemi, Cavendish zjistil gravitační sílu mezi nimi měřením úhlu na tyčích, který se měnil, jak byla menší koule přitahována větší.

Cavendish, znal hmotnosti a vzdálenosti mezi sférami, vypočítal G = 6,74 × 10⁻¹¹ m³ kg⁻¹ s⁻². V současné době Datový výbor Mezinárodní rady pro vědu definuje G jako 6,67430 × 10⁻¹¹ m³ kg⁻¹ s⁻², což se od Cavendishova původního čísla liší jen mírně. Vědci později použili G k výpočtu hmotnosti Země s využitím známých hmotností jiných objektů a dospěli k číslu 5,9722 × 10²⁴ kg, jak ho známe dnes.

Schlamminger však zdůrazňuje, že ačkoli Newtonovy rovnice a torzní váhy byly důležitými nástroji, měření na nich založená byla stále ovlivněna lidskou chybou. Po staletí po Cavendishově experimentu různí vědci měřili G desítkykrát, pokaždé s mírně odlišnými výsledky. I když byly tyto rozdíly nepatrné, stačily k tomu, aby změnily výpočty hmotnosti Země a zaměstnávaly vědce, kteří se snažili toto číslo změřit.

Komentář (0)