כמה כבד כדור הארץ?

מומחים השקיעו מאות שנים בהערכת מסת כדור הארץ, וגם עכשיו, עדיין אין הסכמה לגבי המספר 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 גם באינספור מבנים טבעיים ומבנים מעשה ידי אדם. לכן, אין תשובה מדויקת לשאלה כמה שוקל כדור הארץ. משקלו של 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 של ח'פרה במצרים (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 עדיין חלוקים בדעותיהם לגבי נתון זה, ותהליך החישוב אינו משימה קלה. מכיוון שאי אפשר לשקול את כל כדור הארץ על משקל, מדענים נאלצים 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 (NIAST). לכל דבר בעל מסה יש כוח כבידה, כלומר שני עצמים תמיד מפעילים 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) בריבוע המרחק בין מרכזיהם (r²), ולאחר מכן הכפלה בקבוע הכבידה (G), כלומר, F = Gx((m₁xm₂)/r²).

באמצעות משוואה זו, תיאורטית, מדענים יכלו 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 את הערך המדויק של G. בשנת 1797, הפיזיקאי הנרי קוונדיש החל את ניסוי קוונדיש. באמצעות עצם שנקרא מאזן פיתול, העשוי 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 על ידי הכדור הגדול יותר.

בהיותו מודע למסה ולמרחקים בין הכדורים, קוונדיש חישב את G = 6.74 × 10⁻¹¹ מ³ ק"ג⁻¹ s⁻². נכון לעכשיו, ועדת הנתונים של המועצה הבינלאומית למדע מגדירה את G = 6.67430 × 10⁻¹¹ מ³ ק"ג⁻¹ s⁻², שונה רק במעט מהנתון המקורי של קוונדיש. מאוחר יותר השתמשו מדענים ב-G כדי לחשב את מסת כדור הארץ, תוך שימוש במסה הידועה של עצמים אחרים, והגיעו לנתון של 5.9722 × 10²⁴ ק"ג כפי שאנו מכירים אותו כיום.

עם זאת, שלמינגר מדגיש כי בעוד שמשוואות ניוטון ומאזן הפיתול היו כלים חשובים, מדידות המבוססות עליהן עדיין הושפעו מטעויות אנוש. במשך מאות שנים לאחר הניסוי של קוונדיש, מדענים שונים מדדו את G עשרות פעמים, בכל פעם עם תוצאות שונות במקצת. למרות שההבדלים הללו היו זעירים, הם הספיקו כדי לשנות את חישובי מסת כדור הארץ ולהעסיק מדענים המבקשים למדוד את המספר.

אן חאנג (על פי Live Science )

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