Насколько тяжела Земля?

Экспертам потребовались сотни лет, чтобы оценить массу Земли, и по сей день нет единого мнения относительно точной цифры.

Точную массу Земли рассчитать очень сложно. Фото: Science Times

Земля содержит в себе всё: от твёрдых горных пород и минералов до миллионов живых организмов, и покрыта бесчисленными природными и искусственными образованиями. В результате нет точного ответа на вопрос о весе Земли. Вес Земли зависит от силы тяжести, действующей на неё, то есть, по данным журнала Live Science , она может весить триллионы килограммов или вообще ничего.

По данным НАСА, масса Земли составляет 5,9722×10 в степени 24 кг, что эквивалентно примерно 13 квадриллионам египетских пирамид Хефрена (каждая из которых весит 4,8 млрд кг). Масса Земли незначительно колеблется из-за утечек космической пыли и газов из атмосферы, но эти незначительные изменения не оказывают влияния на планету в течение миллиардов лет.

Однако физики всего мира до сих пор не пришли к единому мнению по поводу этой цифры, и процесс расчёта — непростая задача. Поскольку всю Землю невозможно измерить, учёным приходится использовать триангуляцию для расчёта её массы.

По словам Стефана Шламмингера, метролога Национального института стандартов и технологий, первым элементом измерения является закон всемирного тяготения Исаака Ньютона. Всё, что имеет массу, обладает силой тяготения, а это означает, что любые два объекта всегда будут оказывать друг на друга силу. Согласно закону всемирного тяготения Ньютона, сила тяготения между двумя объектами (F) может быть определена путём умножения соответствующих масс объектов (m₁ и m₂), деления полученного результата на квадрат расстояния между их центрами (r²) и последующего умножения на гравитационную постоянную (G), которая равна F = Gx((m₁xm₂)/r²).

Используя это уравнение, учёные теоретически могли измерить массу Земли, измеряя силу гравитационного притяжения планеты к объекту на её поверхности. Но проблема заключалась в том, что никто ещё не вычислил точное значение G. В 1797 году физик Генри Кавендиш начал свой эксперимент. Используя крутильные весы, представлявшие собой два вращающихся стержня с закреплёнными на них свинцовыми шариками, Кавендиш определил силу гравитационного взаимодействия между ними, измеряя угол между стержнями, который изменялся при притяжении меньшего шарика к большему.

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 = 6,67430×10−11 м3·кг−1·с−2, что лишь немного отличается от первоначального значения Кавендиша. Затем учёные использовали G для расчёта массы Земли, используя известные массы других тел, и получили значение, известное нам сегодня как 5,9722×10−24 кг.

Однако Шламмингер подчёркивает, что, хотя уравнения Ньютона и крутильные весы являются важными инструментами, их измерения всё ещё подвержены человеческим ошибкам. За столетия, прошедшие после эксперимента Кавендиша, разные учёные измеряли G десятки раз, каждый раз получая немного разные результаты. Хотя эти различия незначительны, их достаточно, чтобы изменить расчёты массы Земли и запутать учёных, пытающихся измерить эту величину.

Ан Кханг (по данным Live Science )

Ссылка на источник: https://vnexpress.net/trai-dat-nang-toi-muc-nao-4728864.html