Giới chuyên gia mất hàng trăm năm để ước tính khối lượng Trái Đất và cho tới nay vẫn chưa thống nhất về con số chính xác.
Rất khó tính chính xác khối lượng Trái Đất. Ảnh: Science Times
Trái Đất chứa mọi thứ từ đá cứng và khoáng chất tới hàng triệu sinh vật sống, ngoài ra được bao phủ bởi vô số cấu trúc tự nhiên và nhân tạo. Do đó, không có đáp án chính xác cho câu hỏi Trái Đất nặng bao nhiêu. Cân nặng của Trái Đất phụ thuộc vào lực hấp dẫn tác động lên nó, có nghĩa Trái Đất có thể nặng hàng nghìn tỷ kilogram hoặc không, theo Live Science.
Theo NASA, khối lượng của Trái Đất là 5,9722×10 mũ 24 kg, tương đương khoảng 13 triệu tỷ kim tự tháp Khafre của Ai Cập (mỗi kim tự tháp nặng 4,8 tỷ kg). Khối lượng của Trái Đất biến động đôi chút do bụi vũ trụ và khí rò rỉ từ khí quyển, nhưng những thay đổi nhỏ này không ảnh hưởng tới hành tinh trong hàng tỷ năm.
Dù vậy, các nhà vật lý trên khắp thế giới vẫn chưa thống nhất về con số trên và quá trình tính toán không phải công việc dễ dàng. Do không thể đặt cả Trái Đất lên bàn cân, giới khoa học phải dùng phép đạc tam giác để tính khối lượng của nó.
Thành phần đầu tiên trong phép đo là định luật vạn vật hấp dẫn của Isaac Newton, theo Stephan Schlamminger, nhà đo lường học ở Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Mỹ. Mọi thứ có khối lượng đều có lực hấp dẫn, có nghĩa hai vật thể bất kỳ luôn có lực tác động qua lại. Theo định luật vạn vật hấp dẫn của Newton, có thể xác định lực hấp dẫn giữa hai vật thể (F) bằng cách nhân khối lượng tương ứng của vật thể (m₁ và m₂), chia cho bình phương khoảng cách giữa tâm của chúng (r²), sau đó nhân với hằng số hấp dẫn (G), tức F = Gx((m₁xm₂)/r²).
Sử dụng phương trình này, về lý thuyết, các nhà khoa học có thể đo khối lượng Trái Đất thông qua đo lực hấp dẫn của hành tinh lên một vật thể trên bề mặt. Nhưng vấn đề ở đây là chưa có ai tính ra con số chính xác cho G. Năm 1797, nhà vật lý Henry Cavendish bắt đầu thí nghiệm Cavendish. Sử dụng một vật thể gọi là cân xoắn, cấu tạo từ hai thanh xoay tròn gắn những quả cầu bằng chì, Cavendish tìm ra lực hấp dẫn giữa chúng bằng cách đo góc trên thanh, thay đổi khi quả cầu nhỏ bị hút bởi quả cầu lớn hơn.
Do đã biết khối lượng và khoảng cách giữa các quả cầu, Cavendish tính toán G = 6,74×10−11 m3 kg–1 s−2. Hiện nay, Ủy ban Dữ liệu của Hội đồng Quốc tế về Khoa học quy định G = 6,67430 x 10-11 m3 kg-1 s-2, chỉ chênh lệch một chút so với con số ban đầu của Cavendish. Các nhà khoa học sau đó sử dụng G để tính khối lượng của Trái Đất, sử dụng khối lượng đã biết của những vật thể khác và rút ra con số 5,9722×10 mũ 24 kg như chúng ta biết ngày nay.
Tuy nhiên, Schlamminger nhấn mạnh dù phương trình của Newton và cân xoắn là công cụ quan trọng, phép đo dựa vào chúng vẫn bị ảnh hưởng bởi lỗi từ con người. Trong nhiều thế kỷ từ sau thí nghiệm của Cavendish, các nhà khoa học khác nhau đo G hàng chục lần, mỗi lần lại cho kết quả khác biệt đôi chút. Dù cực nhỏ, chênh lệch vẫn đủ thay đổi tính toán về khối lượng Trái Đất và làm bận tâm những nhà khoa học tìm cách đo đạc con số.
An Khang (Theo Live Science)
