از اجرام سخت و مواد معدنی گرفته تا میلیون ها گونه جاندار، سیاره ما تقریباً همه چیز را در خود جای داده است. قطعا این سوال برایتان پیش آمده که با این اوصاف وزن زمین چقدر است؟ در واقع تخمین وزن زمین میلیون ها سال طول کشیده است.
به گزارش خبرآنلاین، سیاره ما همان جایی است که میلیون ها جانور، اجرام و مواد مختلف را در خود جای داده است؛ می پرسید وزن همه اینها چقدر است؟ در واقع، هیچ پاسخ واحدی برای این سؤال وجود ندارد. درست مانند وزن انسان که در برخی سیارات کم تر و در برخی سیارات بیشتر است، زمین هم فقط یک وزن ندارد. وزن زمین بستگی به نیروی گرانشی دارد که به آن وارد می شود، به این معنی که میتواند تریلیون ها کیلوگرم باشد یا اصلاً وزن نداشته باشد.
با این حال، آنچه دانشمندان قرن ها صرف تعیین جرم زمین کرده اند، به گفته ناسا، جرم زمین ۵.۹۷۲۲×۱۰۲۴ کیلوگرم یا حدود ۱۳.۱ سپتیلیون پوند است. این معادل حدود ۱۳ کوادریلیون هرم خفره مصر است که حدود ۴.۸ میلیارد کیلوگرم وزن دارد. جرم زمین به دلیل اضافه شدن غبار و گازهای فضایی که از جو ما به بیرون نشت می کند، اندکی نوسان دارد، ولی این تغییرات کوچک تا میلیاردها سال روی زمین تأثیر نمی گذارد.
فیزیکدانان در سراسر جهان هنوز در مورد اعشار موافق نیستند و رسیدن به یک عدد کل کار آسانی نبوده است. از آنجایی که قرار دادن زمین در مقیاس نیز غیرممکن است، دانشمندان مجبور شدند جرم آنرا با استفاده از سایر اجرام قابل اندازه گیری بسنجند.
به گفته یک مترولوژیست از موسسه ملی استاندارد و فناوری آمريکا، در این سنجش نخستین جز، قانون گرانش جهانی نیوتن بود. هر چیزی که جرم دارد نیروی گرانشی نیز دارد، یعنی هر دو جسم همیشه مقداری نیروی بین خود خواهند داشت.
قانون گرانش جهانی نیوتن بیان می کند که نیروی گرانش بین دو جسم (F) را می توان با ضرب جرم مربوطه اجسام (m۱ و m۲) و تقسیم بر فاصله بین مراکز اجسام به مربع( r۲) و سپس ضرب این عدد در ثابت گرانشی (G)، که در غیر اینصورت به عنوان قدرت ذاتی گرانش شناخته می شود، یا همان F= G(( m۱* m۲) /r²) مشخص کرد.
با استفاده از این معادله، دانشمندان می توانستند جرم زمین را با اندازه‌گیری نیروی گرانشی سیاره بر روی جسمی در سطح زمین، به صورت نظری اندازه گیری کنند. اما یک مشکل وجود داشت:
هیچ کس نمی توانست عددی برای G پیدا کند!
در سال ۱۷۹۷، فیزیکدان هنری کاوندیش چیزی را آغاز کرد که به آزمایش های کاوندیش معروف شد. کاوندیش با استفاده از جسمی به نام تعادل پیچشی که از دو میله دوار با کره های سربی متصل به آنها تشکیل شده است، با اندازه گیری زاویه روی میله ها، مقدار نیروی گرانشی بین دو مجموعه را یافت که با جذب کره های کوچک تر به سمت میله ها تغییر کرد. دانشمندان معتقدند که کار او بسیار بدیع بود و در آن زمان تأثیر زيادي گذاشت.
کاوندیش با دانستن جرم و فاصله بین کره ها محاسبه کرد که G= ۶.۷۴×۱۰- ۱۱ m۳ kg- ۱ s- ۲. کمیته داده های شورای بین المللی علوم در حال حاضر G را بعنوان۶.۶۷۴۳۰ x ۱۰- ۱۱ m۳ kg- ۱ s- ۲ می شناسد که تنها چند نقطه اعشار با عدد اصلی کاوندیش فاصله دارد. از آن زمان دانشمندان از G برای محاسبه جرم زمین با استفاده از اجسام دیگر با جرم شناخته شده استفاده کردند و به عدد ۱۳.۱ سپتیلیون پوندی رسیدند که امروزه می شناسیم.
اگرچه بیش از دو قرن از آزمایش کاوندیش می گذرد، روش تعادل پیچشی او هنوز هم امروزه مورد استفاده قرار می گیرد. با این حال، اگرچه معادله نیوتن و ترازوی پیچشی ابزارهای مهمی هستند، ولی اندازه گیری هایی که انجام می‌دهند در معرض خطای انسانی قرار دارند. در قرن هایی که از آزمایش های کاوندیش می گذرد، دانشمندان مختلف G را ده ها بار اندازه‌گیری کرده اند و هر کدام به نتایج کمی متفاوت رسیده اند.
اعداد فقط با هزارم رقم اعشار متفاوت هستند، ولی برای تغییر محاسبه جرم زمین همین ارقام کوچک هم کافی است و دانشمندان را آزار می دهد. ولی با وجود ناامیدی ها در مورد G، بنظر نمی رسد که اختلاف در این عدد لزوماً بد باشد. گاهی اوقات این شکاف ها و اختلاف نظرات باعث می شود که به درک علمی بیشتری برسیم.
- 9
- 3
