Πόσο βαρύ είναι η Γη;

Χρειάστηκαν στους ειδικούς εκατοντάδες χρόνια για να εκτιμήσουν τη μάζα της Γης και μέχρι σήμερα δεν υπάρχει συναίνεση για το ακριβές ποσό.

Είναι πολύ δύσκολο να υπολογιστεί η ακριβής μάζα της Γης. Φωτογραφία: Science Times

Η Γη περιέχει τα πάντα, από συμπαγή πετρώματα και ορυκτά έως εκατομμύρια ζωντανούς οργανισμούς, και καλύπτεται από αμέτρητες φυσικές και ανθρωπογενείς δομές. Ως αποτέλεσμα, δεν υπάρχει ακριβής απάντηση στο ερώτημα πόσο ζυγίζει η Γη. Το βάρος της Γης εξαρτάται από τη δύναμη της βαρύτητας που ασκείται σε αυτήν, πράγμα που σημαίνει ότι θα μπορούσε να ζυγίζει τρισεκατομμύρια κιλά ή και τίποτα, σύμφωνα με το Live Science .

Σύμφωνα με τη NASA, η μάζα της Γης είναι 5,9722×10 στα 24 κιλά, που ισοδυναμεί με περίπου 13 τετράκις εκατομμύρια αιγυπτιακές πυραμίδες του Χεφρήνου (κάθε πυραμίδα ζυγίζει 4,8 δισεκατομμύρια κιλά). Η μάζα της Γης παρουσιάζει μικρές διακυμάνσεις λόγω της κοσμικής σκόνης και των αερίων που διαρρέουν από την ατμόσφαιρα, αλλά αυτές οι μικρές αλλαγές δεν επηρεάζουν τον πλανήτη για δισεκατομμύρια χρόνια.

Ωστόσο, οι φυσικοί σε όλο τον κόσμο δεν έχουν ακόμη συμφωνήσει στο παραπάνω σχήμα και η διαδικασία υπολογισμού δεν είναι εύκολη υπόθεση. Επειδή είναι αδύνατο να βάλουμε ολόκληρη τη Γη στην κλίμακα, οι επιστήμονες πρέπει να χρησιμοποιήσουν τριγωνοποίηση για να υπολογίσουν τη μάζα της.

Το πρώτο συστατικό στη μέτρηση είναι ο νόμος της παγκόσμιας έλξης του Ισαάκ Νεύτωνα, σύμφωνα με τον Stephan Schlamminger, μετρολόγο στο Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας. Οτιδήποτε έχει μάζα έχει βαρυτική δύναμη, που σημαίνει ότι οποιαδήποτε δύο αντικείμενα θα ασκούν πάντα μια δύναμη το ένα στο άλλο. Σύμφωνα με τον νόμο της παγκόσμιας έλξης του Νεύτωνα, η βαρυτική δύναμη μεταξύ δύο αντικειμένων (F) μπορεί να προσδιοριστεί πολλαπλασιάζοντας τις αντίστοιχες μάζες των αντικειμένων (m₁ και m₂), διαιρώντας την με το τετράγωνο της απόστασης μεταξύ των κέντρων τους (r²) και στη συνέχεια πολλαπλασιάζοντας με τη βαρυτική σταθερά (G), η οποία είναι F = Gx((m₁xm₂)/r²).

Χρησιμοποιώντας αυτήν την εξίσωση, οι επιστήμονες μπορούσαν θεωρητικά να μετρήσουν τη μάζα της Γης μετρώντας την βαρυτική έλξη του πλανήτη σε ένα αντικείμενο στην επιφάνειά του. Αλλά το πρόβλημα ήταν ότι κανείς δεν είχε ακόμη υπολογίσει έναν ακριβή αριθμό για το G. Το 1797, ο φυσικός Χένρι Κάβεντις ξεκίνησε το πείραμα Κάβεντις. Χρησιμοποιώντας ένα αντικείμενο που ονομάζεται ζυγός στρέψης, ο οποίος αποτελούνταν από δύο περιστρεφόμενες ράβδους με προσαρτημένες μολύβδινες σφαίρες, ο Κάβεντις βρήκε τη βαρυτική δύναμη μεταξύ τους μετρώντας τη γωνία στις ράβδους που άλλαζε καθώς η μικρότερη μπάλα έλκονταν από τη μεγαλύτερη μπάλα.

Γνωρίζοντας τις μάζες και τις αποστάσεις μεταξύ των σφαιρών, ο Cavendish υπολόγισε την G = 6,74×10−11 m3 kg–1 s–2. Σήμερα, η Επιτροπή Δεδομένων του Διεθνούς Συμβουλίου Επιστημών προσδιορίζει την G = 6,67430 x 10−11 m3 kg–1 s–2, ελαφρώς διαφορετική από την αρχική τιμή του Cavendish. Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν στη συνέχεια την G για να υπολογίσουν τη μάζα της Γης, χρησιμοποιώντας τις γνωστές μάζες άλλων αντικειμένων, και εξήγαγαν την τιμή που γνωρίζουμε σήμερα ως 5,9722×10−24 kg.

Ωστόσο, ο Schlamminger τονίζει ότι ενώ οι εξισώσεις του Νεύτωνα και η ισορροπία στρέψης είναι σημαντικά εργαλεία, οι μετρήσεις τους εξακολουθούν να είναι ευάλωτες σε ανθρώπινο λάθος. Στους αιώνες που ακολούθησαν το πείραμα του Cavendish, διαφορετικοί επιστήμονες έχουν μετρήσει το G δεκάδες φορές, κάθε φορά με ελαφρώς διαφορετικά αποτελέσματα. Παρόλο που οι διαφορές είναι μικροσκοπικές, είναι αρκετές για να αλλάξουν τους υπολογισμούς της μάζας της Γης και να μπερδέψουν τους επιστήμονες που προσπαθούν να μετρήσουν τον αριθμό.

Αν Χανγκ (Σύμφωνα με το Live Science )

Σύνδεσμος πηγής: https://vnexpress.net/trai-dat-nang-toi-muc-nao-4728864.html