Il a fallu des centaines d’années aux experts pour estimer la masse de la Terre et à ce jour, il n’existe pas de consensus sur le chiffre exact.
Il est très difficile de calculer la masse exacte de la Terre. Photo : Science Times
La Terre est composée de roches et de minéraux solides, ainsi que de millions d'organismes vivants. Elle est recouverte d'innombrables structures naturelles et artificielles. Par conséquent, il n'existe pas de réponse exacte à la question de son poids. Ce dernier dépend de la force de gravité qui s'exerce sur elle, ce qui signifie qu'elle pourrait peser des milliards de kilogrammes, voire rien, selon Live Science .
Selon la NASA, la masse de la Terre est de 5,9722 × 10 puissance 24 kg, ce qui équivaut à environ 13 quadrillions de pyramides égyptiennes de Khéphren (chacune pesant 4,8 milliards de kg). La masse de la Terre fluctue légèrement en raison des fuites de poussière et de gaz cosmiques de l'atmosphère, mais ces faibles variations n'affectent pas la planète pendant des milliards d'années.
Cependant, les physiciens du monde entier ne se sont pas encore mis d'accord sur ce chiffre, et le calcul n'est pas aisé. Comme il est impossible de mettre la Terre entière à l'échelle, les scientifiques doivent recourir à la triangulation pour calculer sa masse.
Le premier ingrédient de la mesure est la loi de la gravitation universelle d'Isaac Newton, selon Stephan Schlamminger, métrologue au National Institute of Standards and Technology. Tout objet possédant une masse exerce une force gravitationnelle, ce qui signifie que deux objets exercent toujours une force l'un sur l'autre. Selon la loi de la gravitation universelle de Newton, la force gravitationnelle entre deux objets (F) peut être déterminée en multipliant leurs masses respectives (m₁ et m₂), en divisant le résultat par le carré de la distance entre leurs centres (r²), puis en multipliant le tout par la constante gravitationnelle (G), qui est F = Gx((m₁xm₂)/r²).
Grâce à cette équation, les scientifiques pouvaient théoriquement mesurer la masse de la Terre en mesurant l'attraction gravitationnelle de la planète sur un objet à sa surface. Mais le problème était que personne n'avait encore calculé la valeur exacte de G. En 1797, le physicien Henry Cavendish lança l'expérience de Cavendish. À l'aide d'une balance de torsion, composée de deux tiges rotatives auxquelles étaient fixées des billes de plomb, Cavendish calcula la force gravitationnelle entre elles en mesurant l'angle des tiges qui variait lorsque la plus petite bille était attirée par la plus grande.
Connaissant les masses et les distances entre les sphères, Cavendish a calculé G = 6,74 × 10−11 m⁻³ kg⁻³ s⁻². Aujourd'hui, le Comité des données du Conseil international pour la science détermine G = 6,67430 × 10⁻³ m⁻³ kg⁻³ s⁻², une valeur légèrement différente de la valeur initiale de Cavendish. Les scientifiques ont ensuite utilisé G pour calculer la masse de la Terre, en utilisant les masses connues d'autres objets, et ont obtenu la valeur que nous connaissons aujourd'hui : 5,9722 × 10⁻³ kg.
Cependant, Schlamminger souligne que si les équations de Newton et la balance de torsion sont des outils importants, leurs mesures restent sujettes à erreur humaine. Au cours des siècles qui ont suivi l'expérience de Cavendish, différents scientifiques ont mesuré G des dizaines de fois, avec des résultats à chaque fois légèrement différents. Même si ces différences sont minimes, elles suffisent à modifier les calculs de la masse terrestre et à perturber les scientifiques qui tentent de mesurer ce nombre.
An Khang (selon Live Science )
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