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. לכן, אין תשובה מדויקת לשאלה כמה שוקל כדור הארץ. משקל כדור הארץ תלוי בכוח הכבידה הפועל עליו, כלומר כדור הארץ יכול לשקול טריליוני קילוגרמים או כלום, על פי Live Science .

על פי נאס"א, מסת כדור הארץ היא 5.9722×1024 ק"ג, שווה ערך לכ-13 קוודריליון פירמידות מצריות של ח'פרה (כל פירמידה שוקלת 4.8 מיליארד ק"ג). מסת כדור הארץ משתנה מעט עקב אבק קוסמי וגזים הדולפים מהאטמוספירה, 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 של ארה"ב. כל דבר בעל מסה הוא בעל כוח כבידה, כלומר על כל שני עצמים תמיד יפעל כוח. על פי חוק הכבידה האוניברסלי של ניוטון, ניתן לקבוע את כוח הכבידה בין שני עצמים (F) על ידי הכפלת המסות המתאימות של העצמים (m₁ ו-m₂), חלוקת ריבוע המרחק בין מרכזיהם (r²), ולאחר מכן הכפלת קבוע הכבידה (G), כלומר 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, העשוי משני מוטות מסתובבים שאליהם מחוברים כדורי עופרת, קוונדיש מצא את כוח המשיכה ביניהם על ידי מדידת הזווית על המוט, אשר השתנתה ככל שהכדור הקטן יותר נמשך לכדור הגדול יותר.

בהיותו מודע למסה ולמרחקים בין הכדורים, קוונדיש חישב את G = 6.74×10⁻⁴⁴ מטר/ק"ג–1 לשנייה. כיום, ועדת הנתונים של המועצה הבינלאומית למדע קובעת את G = 6.67430 x 10⁻⁴⁴ מטר/ק"ג–1 לשנייה, נתון 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, והגיעו לנתון שאנו מכירים כיום: 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 שהם זעירים, ההבדלים מספיקים כדי לשנות את חישוב מסת כדור הארץ ולבלבל מדענים המנסים למדוד אותה.

אן חאנג (על פי Live Science )

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