Яка вага Землі?

Експертам знадобилися сотні років, щоб оцінити масу Землі, і донині немає єдиної думки щодо точної цифри.

Дуже важко обчислити точну масу Землі. Фото: Science Times — Дуже важко обчислити точну масу Землі. Фото: *Science Times*

Земля містить усе: від твердих гірських порід та мінералів до мільйонів живих організмів, і покрита незліченною кількістю природних та штучних структур. Тому немає точної відповіді на питання, скільки важить Земля. Вага Землі залежить від сили тяжіння, що діє на неї, тобто, за даними Live Science , Земля може важити трильйони кілограмів або взагалі нічого.

За даними NASA, маса Землі становить 5,9722×10²⁴ кг, що еквівалентно приблизно 13 квадрильонам єгипетських пірамід Хефрена (кожна піраміда важить 4,8 мільярда кг). Маса Землі дещо коливається через космічний пил і гази, що витікають з атмосфери, але ці невеликі зміни не впливають на планету протягом мільярдів років.

Однак фізики всього світу ще не дійшли згоди щодо наведеної вище цифри, і процес розрахунку є непростим завданням. Оскільки неможливо помістити всю Землю на шкалу, вченим доводиться використовувати тріангуляцію для обчислення її маси.

Першим інгредієнтом вимірювання є закон всесвітнього тяжіння Ісаака Ньютона, за словами Стефана Шламмінгера, метролога з Національного інституту стандартів і технологій США. Будь-що, що має масу, має силу тяжіння, тобто на будь-які два об'єкти завжди діє сила. Згідно з законом всесвітнього тяжіння Ньютона, силу тяжіння між двома об'єктами (F) можна визначити, помноживши відповідні маси об'єктів (m₁ та m₂), поділивши на квадрат відстані між їхніми центрами (r²), а потім помноживши на гравітаційну сталу (G), тобто F = Gx((m₁xm₂)/r²).

Використовуючи це рівняння, вчені теоретично могли виміряти масу Землі, вимірюючи гравітаційне тяжіння планети до об'єкта на її поверхні. Але проблема полягала в тому, що ніхто ще не обчислив точне число для G. У 1797 році фізик Генрі Кавендіш розпочав експеримент Кавендіша. Використовуючи об'єкт, який називався торсійними терезами, що складався з двох обертових стрижнів з прикріпленими свинцевими кульками, Кавендіш знайшов силу тяжіння між ними, вимірявши кут на стрижні, який змінювався, коли менша кулька притягувалася до більшої.

Знаючи маси та відстані між сферами, Кавендіш обчислив G = 6,74×10−11 м3/кг–1 с–2. Сьогодні Комітет з даних Міжнародної ради з науки визначає G = 6,67430 x 10−11 м3/кг–1 с–2, що трохи відрізняється від початкового показника Кавендіша. Потім вчені використали G для обчислення маси Землі, використовуючи відомі маси інших об'єктів, і отримали показник, який ми знаємо сьогодні: 5,9722×10−24 кг.

Однак Шламмінгер наголошує, що хоча рівняння Ньютона та крутильні терези є важливими інструментами, їхні вимірювання все ще вразливі до людських помилок. Протягом століть, що минули з часу експерименту Кавендіша, різні вчені вимірювали G десятки разів, щоразу з дещо різними результатами. Хоча й незначні, цих відмінностей достатньо, щоб змінити розрахунок маси Землі та заплутати вчених, які намагаються її виміряти.

Ан Ханг (за даними Live Science )

Посилання на джерело