Экспертам потребовались сотни лет, чтобы оценить массу Земли, и по сей день нет единого мнения относительно точной цифры.
Очень сложно рассчитать точную массу Земли. Фото: Science Times
Земля содержит все, от твердых пород и минералов до миллионов живых организмов, и покрыта бесчисленными естественными и искусственными структурами. В результате нет точного ответа на вопрос, сколько весит Земля. Вес Земли зависит от силы тяжести, действующей на нее, то есть она может весить триллионы килограммов или вообще ничего, согласно Live Science .
По данным НАСА, масса Земли составляет 5,9722×10 в 24 кг, что эквивалентно примерно 13 квадриллионам египетских пирамид Хефрена (каждая пирамида весит 4,8 млрд кг). Масса Земли немного колеблется из-за космической пыли и газов, просачивающихся из атмосферы, но эти небольшие изменения не влияют на планету в течение миллиардов лет.
Однако физики всего мира пока не пришли к единому мнению по поводу этой цифры, и процесс расчета — непростая задача. Поскольку невозможно поместить всю Землю на весы, ученым приходится использовать триангуляцию для расчета ее массы.
По словам Стефана Шламмингера, метролога Национального института стандартов и технологий, первым ингредиентом измерения является закон всемирного тяготения Исаака Ньютона. Все, что имеет массу, имеет гравитационную силу, что означает, что любые два объекта всегда будут оказывать друг на друга силу. Согласно закону всемирного тяготения Ньютона, гравитационную силу между двумя объектами (F) можно определить, умножив соответствующие массы объектов (m₁ и m₂), разделив ее на квадрат расстояния между их центрами (r²), а затем умножив на гравитационную постоянную (G), которая равна F = Gx((m₁xm₂)/r²).
Используя это уравнение, ученые могли теоретически измерить массу Земли, измерив гравитационное притяжение планеты к объекту на ее поверхности. Но проблема была в том, что никто еще не вычислил точное число для G. В 1797 году физик Генри Кавендиш начал эксперимент Кавендиша. Используя объект, называемый крутильными весами, который состоял из двух вращающихся стержней с прикрепленными свинцовыми шариками, Кавендиш нашел гравитационную силу между ними, измерив угол на стержнях, который изменялся, когда меньший шар притягивался к большему шару.
Зная массы и расстояния между сферами, Кавендиш вычислил G = 6,74×10−11 м3 кг–1 с–2. Сегодня Комитет по данным Международного совета по науке определяет G = 6,67430 x 10−11 м3 кг–1 с–2, что немного отличается от первоначальной цифры Кавендиша. Затем ученые использовали G для расчета массы Земли, используя известные массы других объектов, и вывели цифру, которую мы знаем сегодня как 5,9722×10−24 кг.
Однако Шламмингер подчеркивает, что хотя уравнения Ньютона и крутильные весы являются важными инструментами, их измерения все еще подвержены человеческим ошибкам. За столетия, прошедшие с эксперимента Кавендиша, разные ученые измеряли G десятки раз, каждый раз с немного разными результатами. Хотя различия и незначительны, их достаточно, чтобы изменить расчеты массы Земли и запутать ученых, пытающихся измерить это число.
Ан Кханг (по данным Live Science )
Ссылка на источник
Комментарий (0)