Milyen nehéz a Föld?

A szakértők évszázadok óta becsülik a Föld tömegét, és még ma sincs 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 is borítja. Ezért 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 Föld súlya lehet több billió kilogramm, vagy akár nulla is, a Live Science szerint.

A NASA szerint a Föld tömege 5,9722 × 10²⁴ 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 mindig nem értenek egyet ezzel a számmal kapcsolatban, és a számítási folyamat nem könnyű feladat. Mivel lehetetlen az egész Földet mérlegen lemérni, a tudósoknak háromszögelést kell használniuk a tömegének kiszámításához.

Stephan Schlamminger, a Nemzeti Szabványügyi és Technológiai Intézet (NIAST) metrológusa szerint a mérés első összetevője Isaac Newton egyetemes gravitációs törvénye. Minden, aminek tömege van, gravitációval 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 a tárgyak tömegét (m₁ és m₂) megszorozzuk a középpontjaik közötti távolság négyzetével (r²), majd megszorozzuk a gravitációs állandóval (G), azaz F = Gx((m₁xm₂)/r²).

Ezzel az egyenlettel elméletileg a tudósok meg tudnák mérni 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 számította ki a G pontos értékét. 1797-ben Henry Cavendish fizikus megkezdte a Cavendish-kísérletet. Egy torziós inga nevű tárgy segítségével, amely két forgó rúdból és a hozzájuk rögzített ólomgömbökből állt, Cavendish meghatározta a közöttük lévő gravitációs erőt a rudak közötti szög mérésével, amely változott, ahogy a kisebb gömböt a nagyobb gömb húzta.

Ismerve a gömbök tömegét és távolságát, Cavendish kiszámította, hogy G = 6,74 × 10⁻¹¹ m³ kg⁻¹ s⁻². Jelenleg a Nemzetközi Tudományos Tanács Adatbizottsága G = 6,67430 × 10⁻¹¹ m³ kg⁻¹ s⁻² értéket határoz meg, amely csak kismértékben tér el Cavendish eredeti értékétől. A tudósok később a G-t használták a Föld tömegének kiszámítására, más objektumok ismert tömegeit felhasználva, és a ma ismert 5,9722 × 10²⁴ kg értéket kapták.

Schlamminger azonban hangsúlyozza, hogy bár Newton egyenletei és a torziós inga fontos eszközök voltak, az azokon alapuló méréseket továbbra is befolyásolta az emberi hiba. Cavendish kísérlete után évszázadokon át különböző tudósok tucatszor mérték a G értékét, minden alkalommal kissé eltérő eredményekkel. Bár ezek az eltérések aprók voltak, elegendőek voltak ahhoz, hogy megváltoztassák a Föld tömegére vonatkozó számításokat, és lekössék a szám mérésére törekvő tudósokat.

An Khang ( a Live Science szerint)

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