Milyen nehéz a Föld?

A szakértőknek több száz évbe telt megbecsülni a Föld tömegét, és a mai napig nincs egyetértés a pontos számról.

Nagyon nehéz kiszámítani a Föld pontos tömegét. Fotó: Science Times

A Földön minden megtalálható a szilárd kőzetektől és ásványoktól kezdve az élő szervezetek millióiig, és számtalan természetes és ember alkotta képződmény borítja. Ennek eredményeként nincs pontos válasz arra a kérdésre, hogy mennyit nyom a Föld. A Föld súlya a rá ható gravitációs erőtől függ, ami azt jelenti, hogy a súlya több billió kilogrammot vagy akár semmit is jelenthet a Live Science szerint.

A NASA szerint a Föld tömege 5,9722 × 10⁻²⁸24 kg, ami körülbelül 13 kvadrillió egyiptomi Khafre-piramis tömegének felel meg (piramisonként 4,8 milliárd kg). A Föld tömege kismértékben ingadozik a légkörből szivárgó kozmikus por és gázok miatt, de ezek a kis változások évmilliárdokig nem befolyásolják a bolygót.

A világ fizikusai azonban még nem jutottak egyet a fenti számmal kapcsolatban, és a számítási folyamat nem könnyű feladat. Mivel lehetetlen az egész Földet méretarányosan feltüntetni, a tudósoknak háromszögelést kell alkalmazniuk a tömegének kiszámításához.

Stephan Schlamminger, a Nemzeti Szabványügyi és Technológiai Intézet metrológusa szerint a méréstechnika első összetevője Isaac Newton egyetemes gravitációs törvénye. Bármi, aminek tömege van, gravitációs erővel bír, ami azt jelenti, hogy bármely két tárgy mindig erőt fejt ki egymásra. Newton egyetemes gravitációs törvénye szerint két tárgy közötti gravitációs erő (F) meghatározható úgy, hogy megszorozzuk a tárgyak tömegét (m₁ és m₂), elosztjuk a középpontjaik közötti távolság négyzetével (r²), majd megszorozzuk a gravitációs állandóval (G), ami F = Gx((m₁xm₂)/r²).

Ezzel az egyenlettel a tudósok elméletileg megmérhetnék a Föld tömegét a bolygó gravitációs vonzásának mérésével egy, a felszínén lévő tárgyra ható objektum gravitációs vonzásának mérésével. A probléma azonban az volt, hogy még senki sem számított ki pontos értéket a G-re. 1797-ben Henry Cavendish fizikus megkezdte a Cavendish-kísérletet. Egy torziós inga nevű tárgy segítségével, amely két forgó rúdból és a hozzájuk rögzített ólomgolyókból állt, Cavendish meghatározta a közöttük lévő gravitációs erőt azáltal, hogy megmérte a rudak közötti szöget, amely megváltozott, ahogy a kisebb golyó vonzódik a nagyobb golyóhoz.

Ismerve a gömbök tömegét és távolságát, Cavendish kiszámította, hogy G = 6,74×10−11 m3 kg–1 s–2. Ma a Nemzetközi Tudományos Tanács Adatbizottsága G = 6,67430 x 10−11 m3 kg–1 s–2 értéket határoz meg, ami csak kissé eltér Cavendish eredeti értékétől. A tudósok ezután a G-t használták a Föld tömegének kiszámítására, felhasználva más objektumok ismert tömegeit, és ebből származtatták a ma ismert 5,9722×10−24 kg értéket.

Schlamminger azonban hangsúlyozza, hogy bár Newton egyenletei és a torziós inga fontos eszközök, méréseik továbbra is érzékenyek az emberi hibákra. Cavendish kísérlete óta eltelt évszázadokban különböző tudósok tucatszor mérték meg G tömegét, minden alkalommal kissé eltérő eredményekkel. Bár az eltérések aprók, elegendőek ahhoz, hogy megváltoztassák a Föld tömegének kiszámítását, és összezavarják a számot megmérni próbáló tudósokat.

An Khang (a Live Science szerint)

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