زمین چقدر سنگین است؟

کارشناسان صدها سال را صرف تخمین جرم زمین کرده‌اند و حتی اکنون، هنوز هیچ اجماعی در مورد رقم دقیق وجود ندارد.

محاسبه دقیق جرم زمین بسیار دشوار است. عکس: ساینس تایمز — محاسبه دقیق جرم زمین بسیار دشوار است. عکس: *ساینس تایمز*

زمین شامل همه چیز از سنگ‌ها و مواد معدنی جامد گرفته تا میلیون‌ها موجود زنده است و همچنین توسط ساختارهای طبیعی و مصنوعی بی‌شماری پوشیده شده است. بنابراین، هیچ پاسخ دقیقی برای این سوال که وزن زمین چقدر است، وجود ندارد. وزن زمین به نیروی گرانشی که بر آن وارد می‌شود بستگی دارد، به این معنی که زمین می‌تواند تریلیون‌ها کیلوگرم وزن داشته باشد یا اصلاً وزنی نداشته باشد، طبق گفته Live Science .

طبق گفته ناسا، جرم زمین ۵.۹۷۲۲ × ۱۰²⁴ کیلوگرم است که معادل تقریباً ۱۳ کوادریلیون هرم خفرع در مصر است (هر هرم ۴.۸ میلیارد کیلوگرم وزن دارد). جرم زمین به دلیل گرد و غبار کیهانی و گازهای نشت کرده از جو، کمی نوسان دارد، اما این تغییرات کوچک میلیاردها سال بر سیاره تأثیری نمی‌گذارد.

با این حال، فیزیکدانان در سراسر جهان هنوز در مورد این رقم اختلاف نظر دارند و فرآیند محاسبه آن کار آسانی نیست. از آنجایی که وزن کردن کل زمین با ترازو غیرممکن است، دانشمندان باید از مثلث‌بندی برای محاسبه جرم آن استفاده کنند.

به گفته استفان شلامینگر، متخصص اندازه‌گیری در موسسه ملی استاندارد و فناوری (NIAST)، اولین مولفه در اندازه‌گیری، قانون گرانش جهانی ایزاک نیوتن است. هر چیزی که جرم داشته باشد، گرانش دارد، به این معنی که هر دو جسم همیشه بر یکدیگر نیرو وارد می‌کنند. طبق قانون گرانش جهانی نیوتن، نیروی گرانش بین دو جسم (F) را می‌توان با ضرب جرم‌های مربوطه اجسام (m₁ و m₂) در مجذور فاصله بین مراکز آنها (r²) و سپس ضرب آن در ثابت گرانش (G) تعیین کرد، یعنی F = Gx((m₁xm₂)/r²).

با استفاده از این معادله، از نظر تئوری، دانشمندان می‌توانستند جرم زمین را با اندازه‌گیری کشش گرانشی سیاره بر روی یک جسم روی سطح آن اندازه‌گیری کنند. اما مشکل این بود که هنوز کسی مقدار دقیق G را محاسبه نکرده بود. در سال ۱۷۹۷، هنری کاوندیش، فیزیکدان، آزمایش کاوندیش را آغاز کرد. کاوندیش با استفاده از جسمی به نام ترازوی پیچشی، که از دو میله چرخان با کره‌های سربی متصل به آن ساخته شده بود، نیروی گرانشی بین آنها را با اندازه‌گیری زاویه روی میله‌ها، که با کشیده شدن کره کوچکتر توسط کره بزرگتر تغییر می‌کرد، پیدا کرد.

کاوندیش با دانستن جرم‌ها و فواصل بین کره‌ها، G = 6.74 × 10⁻¹¹ m³ kg⁻¹ s⁻² را محاسبه کرد. در حال حاضر، کمیته داده‌های شورای بین‌المللی علوم، G = 6.67430 × 10⁻¹¹ m³ kg⁻¹ s⁻² را تعریف می‌کند که تنها کمی با رقم اصلی کاوندیش متفاوت است. دانشمندان بعدها از G برای محاسبه جرم زمین، با استفاده از جرم‌های شناخته شده سایر اجرام، استفاده کردند و به رقم 5.9722 × 10²⁴ کیلوگرم که امروزه می‌شناسیم، رسیدند.

با این حال، شلامینگر تأکید می‌کند که اگرچه معادلات نیوتن و ترازوی پیچشی ابزارهای مهمی بودند، اما اندازه‌گیری‌های مبتنی بر آنها همچنان تحت تأثیر خطای انسانی قرار می‌گرفت. قرن‌ها پس از آزمایش کاوندیش، دانشمندان مختلف ده‌ها بار G را اندازه‌گیری کردند و هر بار نتایج کمی متفاوت داشتند. اگرچه این تفاوت‌ها ناچیز بودند، اما برای تغییر محاسبات جرم زمین و مشغول کردن دانشمندانی که به دنبال اندازه‌گیری این عدد بودند، کافی بودند.

آن خنگ (طبق گفته Live Science )

لینک منبع