ผู้เชี่ยวชาญใช้เวลานับร้อยปีในการประมาณมวลของโลกและจนถึงทุกวันนี้ก็ยังไม่มีฉันทามติเกี่ยวกับตัวเลขที่แน่ชัด
การคำนวณมวลที่แน่นอนของโลกเป็นเรื่องยากมาก ภาพ: Science Times
โลกประกอบด้วยทุกสิ่งตั้งแต่หินแข็งและแร่ธาตุไปจนถึงสิ่งมีชีวิตนับล้านชนิด และปกคลุมด้วยโครงสร้างทางธรรมชาติและฝีมือมนุษย์มากมายนับไม่ถ้วน ดังนั้นจึงไม่มีคำตอบที่แน่นอนสำหรับคำถามที่ว่าโลกมีน้ำหนักเท่าใด น้ำหนักของโลกขึ้นอยู่กับแรงโน้มถ่วงที่กระทำกับมัน ซึ่งหมายความว่ามันอาจมีน้ำหนักหลายล้านล้านกิโลกรัมหรือไม่มีเลยก็ได้ ตามรายงานของ Live Science
ตามข้อมูลขององค์การนาซ่า มวลของโลกคือ 5.9722×10 ยกกำลัง 24 กิโลกรัม ซึ่งเทียบเท่ากับพีระมิดคาเฟรของอียิปต์ประมาณ 13 ล้านล้านแห่ง (พีระมิดแต่ละแห่งมีน้ำหนัก 4.8 พันล้านกิโลกรัม) มวลของโลกผันผวนเล็กน้อยเนื่องจากฝุ่นและก๊าซในจักรวาลที่รั่วไหลจากชั้นบรรยากาศ แต่การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยเหล่านี้ไม่ส่งผลกระทบต่อโลกเป็นเวลาหลายพันล้านปี
อย่างไรก็ตาม นักฟิสิกส์ทั่วโลกยังไม่สามารถตกลงกันเกี่ยวกับตัวเลขข้างต้นได้ และกระบวนการคำนวณก็ไม่ใช่เรื่องง่าย เนื่องจากไม่สามารถวัดขนาดโลกทั้งใบได้ นักวิทยาศาสตร์ จึงต้องใช้การสามเหลี่ยมในการคำนวณมวลของโลก
ส่วนประกอบแรกในการวัดคือกฎแรงโน้มถ่วงสากลของไอแซก นิวตัน ตามที่สเตฟาน ชแลมมิงเกอร์ นักมาตรวิทยาแห่งสถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติกล่าวไว้ สิ่งของใดๆ ที่มีมวลจะมีแรงโน้มถ่วง ซึ่งหมายความว่าวัตถุสองชิ้นใดๆ จะออกแรงต่อกันเสมอ ตามกฎแรงโน้มถ่วงสากลของนิวตัน แรงโน้มถ่วงระหว่างวัตถุสองชิ้น (F) สามารถกำหนดได้โดยการคูณมวลของวัตถุ (m2 และ m2) ตามลำดับ หารด้วยระยะห่างระหว่างจุดศูนย์กลางของวัตถุทั้งสองยกกำลังสอง (r2) จากนั้นคูณด้วยค่าคงที่ของแรงโน้มถ่วง (G) ซึ่งคือ F = Gx((m2xm2)/r2)
นักวิทยาศาสตร์สามารถใช้สมการนี้ในการวัดมวลของโลกในเชิงทฤษฎีโดยการวัดแรงดึงดูดของดาวเคราะห์ที่มีต่อวัตถุบนพื้นผิว แต่ปัญหาคือไม่มีใครคำนวณค่า G ที่แน่นอนได้ ในปี พ.ศ. 2340 นักฟิสิกส์ เฮนรี คาเวนดิช เริ่มการทดลองของคาเวนดิช โดยใช้วัตถุที่เรียกว่าเครื่องชั่งบิด ซึ่งประกอบด้วยแท่งหมุนสองแท่งที่มีลูกบอลตะกั่วติดอยู่ คาเวนดิชค้นพบแรงโน้มถ่วงระหว่างแท่งทั้งสองโดยการวัดมุมบนแท่งที่เปลี่ยนไปเมื่อลูกบอลขนาดเล็กถูกดึงดูดเข้าหาลูกบอลขนาดใหญ่
เมื่อทราบมวลและระยะห่างระหว่างทรงกลมแล้ว Cavendish จึงคำนวณ G = 6.74×10−11 m3 kg–1 s–2 ปัจจุบัน คณะกรรมการข้อมูลของสภาวิทยาศาสตร์ระหว่างประเทศได้กำหนด G = 6.67430 x 10−11 m3 kg–1 s–2 ซึ่งแตกต่างจากตัวเลขดั้งเดิมของ Cavendish เพียงเล็กน้อย จากนั้น นักวิทยาศาสตร์จึงใช้ G เพื่อคำนวณมวลของโลกโดยใช้มวลที่ทราบของวัตถุอื่น และได้ตัวเลขที่เราทราบในปัจจุบันคือ 5.9722×10−24 กก.
อย่างไรก็ตาม Schlamminger เน้นย้ำว่าแม้ว่าสมการของนิวตันและสมดุลแรงบิดจะเป็นเครื่องมือที่สำคัญ แต่การวัดค่าเหล่านี้ยังคงมีความเสี่ยงต่อข้อผิดพลาดของมนุษย์ ตลอดหลายศตวรรษนับตั้งแต่การทดลองของ Cavendish นักวิทยาศาสตร์หลายคนได้วัดค่า G ไปแล้วหลายสิบครั้ง โดยแต่ละครั้งให้ผลลัพธ์ที่แตกต่างกันเล็กน้อย แม้ว่าความแตกต่างจะเล็กน้อย แต่ก็เพียงพอที่จะเปลี่ยนการคำนวณมวลของโลกและสร้างความสับสนให้กับนักวิทยาศาสตร์ที่พยายามวัดค่าดังกล่าว
อัน คัง (อ้างอิงจาก Live Science )
ลิงค์ที่มา
การแสดงความคิดเห็น (0)