Яка вага Землі?

Експерти витратили сотні років на оцінку маси Землі, і навіть зараз досі 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, а також покрита незліченними природними та штучними структурами. 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 пірамід Хефрена в Єгипті (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 досі розходяться в думках щодо цієї цифри, і процес розрахунку є непростим завданням. Оскільки неможливо зважити всю Землю на вагах, вченим доводиться використовувати тріангуляцію для обчислення її маси.

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

Використовуючи це рівняння, теоретично, вчені могли б виміряти масу Землі, вимірюючи гравітаційне тяжіння планети до об'єкта на її поверхні. Але проблема полягала в тому, що ніхто ще не розрахував точне значення G. У 1797 році фізик Генрі Кавендіш розпочав експеримент Кавендіша. Використовуючи об'єкт під назвою торсійні терези, що складався з двох обертових стрижнів з прикріпленими свинцевими сферами, Кавендіш знайшов силу тяжіння між ними, вимірявши кут на стрижнях, який змінювався, коли меншу сферу притягувала більша.

Знаючи маси та відстані між сферами, Кавендіш обчислив G = 6,74 × 10⁻¹¹ м³ кг⁻¹ с⁻². Наразі Комітет з даних Міжнародної ради з науки визначає G = 6,67430 × 10⁻¹¹ м³ кг⁻¹ с⁻², що лише незначно відрізняється від початкового показника Кавендіша. Пізніше вчені використали G для обчислення маси Землі, використовуючи відомі маси інших об'єктів, і отримали показник 5,9722 × 10²⁴ кг, який ми знаємо сьогодні.

Однак Шламмінгер наголошує, що хоча рівняння Ньютона та крутильні терези були важливими інструментами, вимірювання, засновані на них, все ще зазнавали впливу людських помилок. Протягом століть після експерименту Кавендіша різні вчені вимірювали G десятки разів, щоразу з дещо різними результатами. Навіть попри те, що ці відмінності були незначними, їх було достатньо, щоб змінити розрахунки маси Землі та зацікавити вчених, які прагнули виміряти це число.

Ан Ханг (за даними Live Science )

Посилання на джерело