Вычислить массу Земли – задача достаточно сложная. Планета содержит все: от твердых пород и минералов до миллионов видов живых существ и покрыта бесчисленным количеством природных и созданных человеком структур. Ученые говорят, что нет однозначного и точного ответа на вопрос сколько весит Земля.
В астрономии масса Земли используется как внесистемная единица массы. Она приблизительно равна 5,97219 × 10 в 24 степени кг. О попытках определить вес Земли и споры между учеными рассказало издание Live Science.
Какова масса Земли
По данным NASA, масса Земли составляет 5,97219×10 в 24 степени кг. Это составляет около 13 квадриллионов мас египетской пирамиды Хефрена, которая сама по себе весит около 4,8 миллиарда кг. Масса Земли несколько колеблется из-за добавления космической пыли и вытекающих из атмосферы газов, но эти крохотные изменения не повлияют на Землю в течение миллиардов лет.
Сила притяжения
Физики до сих пор не пришли к согласию относительно десятичных дробей, а получить предыдущее общее значение массы было довольно непросто. Поскольку масштабировать Землю невозможно, ученым пришлось провести триангуляцию ее массы с помощью других измеряемых объектов.
Стефан Шламмингер, метролог из Национального института стандартов и технологий США, рассказал, что в первую очередь ученые руководствовались законом всемирного тяготения Исаака Ньютона. Все, что имеет массу, также имеет силу тяготения, то есть любые два объекта всегда будут иметь определенную силу между собой.
Закон всемирного тяготения Ньютона утверждает, что силу тяготения между двумя объектами (F) можно определить, умножив соответствующие массы объектов (m₁ и m₂), разделив их на квадрат расстояния между центрами объектов (r²), а затем умножив это число на гравитационную постоянную (G), также известную как собственная сила тяжести, или F=G((m₁*m₂)/r²).
Используя это уравнение, ученые могли бы теоретически измерить массу Земли, измерив силу тяготения планеты к объекту поверхности Земли. Но была проблема: никто не мог найти число для G.
Эксперименты Кавендиша
В 1797 году, физик Генри Кавендиш начал исследования, ставшие известными как "эксперименты Кавендиша". Используя предмет под названием торсионные весы, состоящий из двух вращающихся стержней с прикрепленными к ним свинцовыми шарами, Кавендиш нашел величину силы тяжести между двумя наборами, измерив изменявшийся угол на стержнях, когда меньшие сферы притягивались к большим.
"Его работа была очень оригинальной и оказала большое влияние в то время", – отметил Джон Вест, физиолог из Калифорнийского университета в Сан-Диего.
Зная массу и расстояние между шарами, Кавендиш подсчитал, что G = 6,74×10−11 м3 кг–1 с−2. Комитет по данным Международного научного совета указывает G как 6,67430 x 10-11 м3 кг-1 с-2, что лишь на несколько десятичных знаков отличается от начального числа Кавендиша. Ученые использовали G для вычисления массы Земли с использованием других объектов с известной массой и дошли до числа 5,97219 × 10 в 24 степени кг, которое мы знаем сегодня.
Несмотря на то, что с момента эксперимента Кавендиша прошло более двух веков, его метод торсионного равновесия все еще используется. Однако Шламмингер подчеркнул, что хотя уравнения Ньютона и торсионные весы являются важными инструментами, обеспечиваемые ими измерения остаются зависимыми от человеческой ошибки. В течение веков после экспериментов Кавендиша разные ученые измеряли G десятки раз, и каждый получил несколько иной результат. Числа отличаются лишь на тысячные доли десятичного знака, но этого достаточно, чтобы вызвать споры между учеными.
Ранее OBOZ.UA рассказывал, может ли Земля перестать обращаться и что тогда произойдет