زمین چقدر سنگین است؟

صدها سال طول کشید تا متخصصان جرم زمین را تخمین بزنند و تا به امروز 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 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 جاذبه‌ای که بر آن وارد می‌شود بستگی دارد، به این معنی که زمین می‌تواند تریلیون‌ها کیلوگرم وزن داشته باشد یا هیچ وزنی نداشته باشد، طبق گفته Live Science .

طبق گفته ناسا، جرم زمین ۵.۹۷۲۲×۱۰۲۴ کیلوگرم است که معادل حدود ۱۳ کوادریلیون اهرام خفرع 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 بر سر رقم فوق به توافق نرسیده‌اند و فرآیند محاسبه کار آسانی نیست. از آنجایی که قرار دادن کل زمین در این مقیاس غیرممکن است، دانشمندان باید از مثلث‌بندی برای محاسبه جرم آن استفاده کنند.

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

با استفاده از این معادله، دانشمندان می‌توانستند از نظر تئوری جرم زمین را با اندازه‌گیری کشش گرانشی سیاره بر روی یک جسم روی سطح آن اندازه‌گیری کنند. اما مشکل این بود که هنوز کسی عدد دقیقی برای G 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 گوی‌های سربی متصل به آن ساخته شده بود، نیروی گرانشی بین آنها را با اندازه‌گیری زاویه روی میله، که با جذب گوی کوچکتر به گوی 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. امروزه، کمیته داده‌های شورای بین‌المللی علوم G = 6.67430 x 10−11 m3 kg–1 s–2 را تعیین می‌کند، که کمی با رقم اصلی کاوندیش متفاوت است. سپس دانشمندان از G برای محاسبه جرم زمین، با استفاده از جرم‌های شناخته شده سایر اشیاء، استفاده کردند و به رقمی رسیدند که امروزه می‌شناسیم: 5.9722×10−24 kg.

با این حال، شلامینگر تأکید می‌کند که اگرچه معادلات نیوتن و ترازوی پیچشی ابزارهای مهمی هستند، اما اندازه‌گیری‌های آنها هنوز در معرض خطای انسانی است. در قرن‌های پس از آزمایش کاوندیش، دانشمندان مختلف ده‌ها بار G را اندازه‌گیری کرده‌اند و هر بار نتایج کمی متفاوت داشته‌اند. اگرچه این تفاوت‌ها اندک هستند، اما برای تغییر محاسبه جرم زمین و گیج کردن دانشمندانی که سعی در اندازه‌گیری آن دارند، کافی هستند.

آن خنگ (طبق گفته Live Science )

لینک منبع