Hur tung är jorden?

[annons_1]

Experter har ägnat hundratals år åt att uppskatta jordens massa, och även nu finns det fortfarande ingen enighet om den exakta siffran.

Det är mycket svårt att beräkna jordens exakta massa. Foto: Science Times — 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 också täckt av otaliga naturliga och konstgjorda strukturer. Därför finns det inget exakt svar på frågan om hur mycket jorden väger. Jordens vikt beror på gravitationskraften som verkar på den, vilket innebär att jorden kan väga biljoner kilogram eller ingenting alls, enligt Live Science .

Enligt NASA är jordens massa 5,9722 × 10²⁴ kg, vilket motsvarar ungefär 13 biljoner pyramider av Khafre i Egypten (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 världen över är dock fortfarande oense om denna siffra, och beräkningsprocessen är inte en lätt uppgift. Eftersom det är omöjligt att väga hela jorden på en våg måste forskare använda triangulering för att beräkna dess massa.

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

Med hjälp av denna ekvation skulle forskare teoretiskt sett kunna mäta jordens massa genom att mäta planetens gravitationskraft på ett objekt på dess yta. Men problemet var att ingen ännu hade beräknat det exakta värdet på G. År 1797 inledde fysikern Henry Cavendish Cavendish-experimentet. Med hjälp av ett objekt som kallas en torsionsvåg, gjord av två roterande stavar med blykuler fästa, beräknade Cavendish gravitationskraften mellan dem genom att mäta vinkeln på stavarna, vilken förändrades när den mindre sfären drogs av den större.

Med kännedom om massorna och avstånden mellan sfärerna beräknade Cavendish G = 6,74 × 10⁻¹¹ m³ kg⁻¹ s⁻². För närvarande definierar datakommittén vid International Council for Science G = 6,67430 × 10⁻¹¹ m³ kg⁻¹ s⁻², vilket bara skiljer sig något från Cavendishs ursprungliga siffra. Forskare använde senare G för att beräkna jordens massa, med hjälp av de kända massorna av andra objekt, och kom fram till siffran 5,9722 × 10²⁴ kg som vi känner den idag.

Schlamminger betonar dock att även om Newtons ekvationer och torsionsbalansen var viktiga verktyg, påverkades mätningar baserade på dem fortfarande av mänskliga fel. I århundraden efter Cavendishs experiment mätte olika forskare G dussintals gånger, varje gång med något olika resultat. Även om dessa skillnader var små, var de tillräckliga för att förändra beräkningar av jordens massa och sysselsätta forskare som försökte mäta antalet.

Kommentar (0)