Quel est le poids de la Terre ?

Il a fallu des centaines d'années aux experts pour estimer la masse de la Terre et, à ce jour, il n'existe aucun consensus sur le chiffre exact.

Il est très difficile de calculer la masse exacte de la Terre. Photo : Science Times — Il est très difficile de calculer la masse exacte de la Terre. Photo : *Science Times*

La Terre renferme tout, des roches et minéraux solides à des millions d'organismes vivants, et est recouverte d'innombrables structures naturelles et artificielles. Par conséquent, il n'existe pas de réponse exacte à la question de son poids. Le poids de la Terre dépend de la force de gravité qui s'exerce sur elle ; ainsi, selon Live Science , la Terre pourrait peser des billions de kilogrammes ou être totalement insignifiante.

Selon la NASA, la masse de la Terre est de 5,9722 × 10²⁴ kg, soit l'équivalent d'environ 13 quadrillions de pyramides égyptiennes de Khéphren (chaque pyramide pesant 4,8 milliards de kg). La masse de la Terre fluctue légèrement en raison des poussières et gaz cosmiques qui s'échappent de son atmosphère, mais ces infimes variations n'ont aucun impact sur la planète pendant des milliards d'années.

Cependant, les physiciens du monde entier ne s'accordent pas encore sur cette valeur et le calcul est complexe. Comme il est impossible de placer la Terre entière sur une balance, les scientifiques doivent recourir à la triangulation pour calculer sa masse.

Le premier élément fondamental de la mesure est la loi de la gravitation universelle d'Isaac Newton, selon Stephan Schlamminger, métrologue à l'Institut national américain des normes et de la technologie (NIST). Tout objet possédant une masse subit une force gravitationnelle ; ainsi, deux objets quelconques sont toujours soumis à une force. D'après la loi de la gravitation universelle de Newton, la force gravitationnelle entre deux objets (F) se calcule en multipliant leurs masses respectives (m₁ et m₂), en divisant le résultat par le carré de la distance entre leurs centres (r²), puis en multipliant par la constante gravitationnelle (G), soit : F = G × ((m₁ × m₂) / r²).

Grâce à cette équation, les scientifiques pouvaient théoriquement mesurer la masse de la Terre en mesurant l'attraction gravitationnelle de la planète sur un objet à sa surface. Mais le problème était que personne n'avait encore calculé la valeur exacte de G. En 1797, le physicien Henry Cavendish entreprit l'expérience de Cavendish. À l'aide d'un instrument appelé balance de torsion, composé de deux tiges rotatives auxquelles étaient fixées des billes de plomb, Cavendish détermina la force gravitationnelle entre elles en mesurant l'angle formé par la tige et la bille, angle qui variait lorsque la plus petite bille était attirée par la plus grande.

Connaissant les masses et les distances entre les sphères, Cavendish a calculé G = 6,74 × 10⁻¹¹ m³ kg⁻¹ s⁻². Aujourd'hui, le Comité des données du Conseil international pour la science détermine G = 6,67430 × 10⁻¹¹ m³ kg⁻¹ s⁻², une valeur très proche de celle de Cavendish. Les scientifiques ont ensuite utilisé G pour calculer la masse de la Terre, à partir des masses connues d'autres objets, et sont parvenus à la valeur que nous connaissons aujourd'hui : 5,9722 × 10⁻²⁴ kg.

Cependant, Schlamminger souligne que si les équations de Newton et la balance de torsion constituent des outils importants, leurs mesures restent sujettes à l'erreur humaine. Au cours des siècles qui ont suivi l'expérience de Cavendish, différents scientifiques ont mesuré G des dizaines de fois, obtenant à chaque fois des résultats légèrement différents. Bien qu'infimes, ces différences suffisent à modifier le calcul de la masse de la Terre et à perturber les scientifiques qui tentent de la mesurer.

An Khang (selon Live Science )

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