전문가들이 지구의 질량을 추정하는 데는 수백 년이 걸렸으며, 오늘날까지도 정확한 수치에 대한 의견 일치는 없습니다.
지구의 정확한 질량을 계산하는 것은 매우 어렵습니다. 사진: Science Times
지구는 단단한 암석과 광물부터 수백만 개의 생물에 이르기까지 모든 것을 포함하고 있으며, 수많은 자연 및 인공 구조물로 덮여 있습니다. 따라서 지구의 무게에 대한 정확한 답은 없습니다. Live Science 에 따르면 지구의 무게는 작용하는 중력에 따라 달라지며, 수조 킬로그램에 달할 수도 있고 아예 없을 수도 있습니다.
NASA에 따르면 지구의 질량은 5.9722×10^24kg으로, 이집트 카프레 피라미드 약 1만 3천 조 개(각 피라미드의 무게는 48억 kg)에 해당합니다. 지구의 질량은 대기에서 새어 나오는 우주 먼지와 가스로 인해 약간 변동하지만, 이러한 작은 변화는 수십억 년 동안 지구에 영향을 미치지 않습니다.
하지만 전 세계 물리학자들은 아직 위 수치에 합의하지 못했고, 계산 과정도 쉽지 않습니다. 지구 전체를 저울에 올리는 것은 불가능하기 때문에 과학자들은 삼각 측량법을 사용하여 질량을 계산해야 합니다.
미국 국립표준기술연구소(NIST)의 계량학자인 스테판 슐라밍거에 따르면, 측정의 첫 번째 요소는 아이작 뉴턴의 만유인력의 법칙입니다. 질량을 가진 모든 것은 중력을 가지며, 이는 두 물체가 항상 서로에게 힘을 가한다는 것을 의미합니다. 뉴턴의 만유인력의 법칙에 따르면, 두 물체 사이의 중력(F)은 두 물체의 질량(m₁과 m₂)을 곱하고, 두 물체의 중심 사이의 거리(r²)의 제곱으로 나눈 후, 중력상수(G)를 곱하여 구할 수 있습니다. F = Gx((m₁xm₂)/r²)입니다.
이 방정식을 이용하여 과학자들은 지구 표면의 물체에 작용하는 중력을 측정하여 지구의 질량을 이론적으로 측정할 수 있었습니다. 하지만 문제는 G의 정확한 값을 아직 아무도 계산하지 못했다는 것이었습니다. 1797년, 물리학자 헨리 캐번디시가 캐번디시 실험을 시작했습니다. 캐번디시는 납 공이 부착된 두 개의 회전하는 막대로 구성된 비틀림 저울이라는 물체를 사용하여, 작은 공이 큰 공에 끌릴 때 막대의 각도가 변하는 것을 측정하여 두 막대 사이의 중력을 알아냈습니다.
캐번디시는 두 구 사이의 질량과 거리를 알고 G = 6.74×10−11 m3 kg–1 s–2를 계산했습니다. 오늘날 국제과학위원회(ICS) 자료 위원회는 G = 6.67430 x 10−11 m3 kg–1 s–2를 결정했는데, 이는 캐번디시의 원래 수치와 약간 다릅니다. 그 후 과학자들은 G를 사용하여 다른 천체들의 알려진 질량을 이용하여 지구의 질량을 계산했고, 오늘날 우리가 알고 있는 수치인 5.9722×10−24 kg을 도출했습니다.
그러나 슐라밍거는 뉴턴의 방정식과 비틀림 평형이 중요한 도구이기는 하지만, 그 측정에는 여전히 인간의 오류가 있을 수 있다고 강조합니다. 캐번디시의 실험 이후 수 세기 동안 여러 과학자들이 중력가속도(G)를 수십 번 측정해 왔으며, 매번 약간씩 다른 결과를 보였습니다. 비록 그 차이가 미미하더라도, 지구 질량 계산에 변화를 가져오고 그 수치를 측정하려는 과학자들을 혼란스럽게 만들기에 충분합니다.
안캉 ( Live Science 에 따르면)
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