Hur tung är jorden?

Det tog experter hundratals år att uppskatta jordens massa och än idag finns det ingen enighet om den exakta siffran.

Det är mycket svårt att beräkna jordens exakta massa. Foto: Science Times

Jorden innehåller allt från fasta bergarter och mineraler till miljontals levande organismer, och är täckt av otaliga naturliga och konstgjorda strukturer. Som ett resultat finns det inget exakt svar på frågan om hur mycket jorden väger. Jordens vikt beror på gravitationskraften som verkar på den, vilket innebär att den kan väga biljoner kilogram eller ingenting, enligt Live Science .

Enligt NASA är jordens massa 5,9722 × 10 till 24 kg, vilket motsvarar cirka 13 kvadriljoner egyptiska pyramider av Khafre (varje pyramid väger 4,8 miljarder kg). Jordens massa fluktuerar något på grund av kosmiskt damm och gaser som läcker ut från atmosfären, men dessa små förändringar påverkar inte planeten på miljarder år.

Fysiker runt om i världen har dock ännu inte enats om ovanstående siffra och beräkningsprocessen är ingen enkel uppgift. Eftersom det är omöjligt att placera hela jorden på skalan måste forskare använda triangulering för att beräkna dess massa.

Den första ingrediensen i mätning är Isaac Newtons universella gravitationslag, enligt Stephan Schlamminger, en metrolog vid National Institute of Standards and Technology. Allt som har massa har en gravitationskraft, vilket innebär att två objekt alltid kommer att utöva en kraft på varandra. Enligt Newtons universella gravitationslag kan gravitationskraften mellan två objekt (F) bestämmas genom att multiplicera objektens respektive massor (m₁ och m₂), dividera den med kvadraten på avståndet mellan deras centrum (r²) och sedan multiplicera med gravitationskonstanten (G), vilket är F = Gx((m₁xm₂)/r²).

Med hjälp av denna ekvation kunde forskare teoretiskt mäta jordens massa genom att mäta planetens gravitationskraft på ett objekt på dess yta. Men problemet var att ingen ännu hade beräknat ett exakt tal för G. År 1797 inledde fysikern Henry Cavendish Cavendish-experimentet. Med hjälp av ett objekt som kallas torsionsvåg, som bestod av två roterande stavar med blykula fästa, fann Cavendish gravitationskraften mellan dem genom att mäta vinkeln på stavarna som förändrades när den mindre bollen attraherades av den större bollen.

Med kännedom om massorna och avstånden mellan sfärerna beräknade Cavendish G = 6,74×10⁻⁴⁴ m³ kg–1 s–2. Idag fastställer Internationella vetenskapsrådets datakommitté G = 6,67430 x 10⁻⁴⁴ m³ kg–1 s–2, vilket är en liten skillnad från Cavendishs ursprungliga siffra. Forskarna använde sedan G för att beräkna jordens massa, med hjälp av de kända massorna av andra objekt, och härledde siffran vi idag känner till som 5,9722×10⁻⁴ kg.

Schlamminger betonar dock att även om Newtons ekvationer och torsionsbalansen är viktiga verktyg, är deras mätningar fortfarande känsliga för mänskliga fel. Under århundradena sedan Cavendishs experiment har olika forskare mätt G dussintals gånger, varje gång med något olika resultat. Även om skillnaderna är små, är de tillräckliga för att ändra beräkningarna av jordens massa och förvirra forskare som försöker mäta talet.

An Khang (enligt Live Science )

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