כמה כבד כדור הארץ?

לקח למומחים מאות שנים להעריך את מסת כדור הארץ ועד היום אין הסכמה על הנתון המדויק.

קשה מאוד לחשב את המסה המדויקת של כדור הארץ. צילום: סיינס טיימס

כדור הארץ מכיל הכל, החל מסלעים מוצקים ומינרלים ועד מיליוני אורגניזמים חיים, והוא מכוסה באינספור מבנים טבעיים ומבנים מעשה ידי אדם. כתוצאה מכך, אין תשובה מדויקת לשאלה כמה שוקל כדור הארץ. משקל כדור הארץ תלוי בכוח הכבידה הפועל עליו, כלומר הוא יכול לשקול טריליוני קילוגרמים או כלום, על פי Live Science .

לפי נאס"א, מסת כדור הארץ היא 5.9722×10 ל-24 ק"ג, שווה ערך לכ-13 קוודריליון פירמידות ח'פרה המצריות (כל פירמידה שוקלת 4.8 מיליארד ק"ג). מסת כדור הארץ משתנה מעט עקב אבק קוסמי וגזים הדולפים מהאטמוספרה, אך שינויים קטנים אלה אינם משפיעים על כדור הארץ במשך מיליארדי שנים.

עם זאת, פיזיקאים ברחבי העולם טרם הסכימו על הנתון הנ"ל ותהליך החישוב אינו משימה קלה. מכיוון שאי אפשר לשים את כל כדור הארץ על הסקאלה, מדענים צריכים להשתמש בטריאנגולציה כדי לחשב את המסה שלו.

המרכיב הראשון במדידה הוא חוק הכבידה האוניברסלי של אייזק ניוטון, על פי סטפן שלמינגר, מטרולוג במכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה. לכל דבר שיש לו מסה יש כוח כבידה, כלומר שני עצמים תמיד יפעילו כוח זה על זה. על פי חוק הכבידה האוניברסלי של ניוטון, ניתן לקבוע את כוח הכבידה בין שני עצמים (F) על ידי הכפלת המסות של העצמים (m₁ ו-m₂), חלוקתו בריבוע המרחק בין מרכזיהם (r²), ולאחר מכן הכפלה בקבוע הכבידה (G), שהוא F = Gx((m₁xm₂)/r²).

באמצעות משוואה זו, מדענים יכלו תיאורטית למדוד את מסת כדור הארץ על ידי מדידת כוח המשיכה של כוכב הלכת על עצם על פניו. אך הבעיה הייתה שאף אחד עדיין לא חישב מספר מדויק עבור G. בשנת 1797, הפיזיקאי הנרי קוונדיש החל את ניסוי קוונדיש. באמצעות עצם שנקרא מאזן פיתול, שהורכב משני מוטות מסתובבים עם כדורי עופרת מחוברים אליהם, קוונדיש מצא את כוח המשיכה ביניהם על ידי מדידת הזווית על המוטות שהשתנתה כאשר הכדור הקטן יותר נמשך לכדור הגדול יותר.

בהיותו מודע למסה ולמרחקים בין הכדורים, קוונדיש חישב את G = 6.74×10⁻⁴⁴ מטר ³/kg–1/s–2. כיום, ועדת הנתונים של המועצה הבינלאומית למדע קובעת את G = 6.67430 x 10⁻⁴⁴ מטר ³/kg–1/s–2, שונה במקצת מהנתון המקורי של קוונדיש. לאחר מכן, מדענים השתמשו ב-G כדי לחשב את מסת כדור הארץ, תוך שימוש במסה הידועה של עצמים אחרים, וגזרו את הנתון שאנו מכירים כיום כ-5.9722×10⁻⁴⁴ ק"ג.

עם זאת, שלמינגר מדגיש כי בעוד שמשוואות ניוטון ומאזן הפיתול הן כלים חשובים, מדידותיהן עדיין חשופות לטעויות אנוש. במאות שחלפו מאז הניסוי של קוונדיש, מדענים שונים מדדו את G עשרות פעמים, בכל פעם עם תוצאות שונות במקצת. למרות שההבדלים זעירים, הם מספיקים כדי לשנות את חישובי מסת כדור הארץ ולבלבל מדענים המנסים למדוד את המספר.

אן קאנג (על פי Live Science )

קישור למקור: https://vnexpress.net/trai-dat-nang-toi-muc-nao-4728864.html