Pământul este încă plin de mistere, iar aflarea greutății sale încă pune mari dificultăți oamenilor de știință.
Pământul și calcularea greutății sale
Planeta noastră conține de toate, de la roci dure și minerale până la milioane de specii de viețuitoare și este acoperită de nenumărate structuri naturale și artificiale.
Așadar, cât cântăresc toate acestea? Nu există un răspuns unic la această întrebare. La fel cum oamenii cântăresc mult mai puțin pe Lună, Pământul nu are o singură greutate. Greutatea Pământului depinde de forța gravitațională care îl atrage, ceea ce înseamnă că ar putea cântări trilioane de kilograme sau chiar nimic.
Cu toate acestea, ceea ce oamenii de știință și-au petrecut secole întregi determinând este masa Pământului. Acest lucru reprezintă rezistența sa la mișcare împotriva unei forțe aplicate. Potrivit NASA, masa Pământului este de 5,9722×1024 kilograme, adică peste 13 septillioane de kilograme.
Fizicienii din întreaga lume încă nu se pun de acord asupra rezultatelor
Pentru că este imposibil de a pune Pământul pe un cântar, oamenii de știință au fost nevoiți să îi trianguleze masa folosind alte obiecte măsurabile.
Prima componentă a fost legea gravitației universale a lui Isaac Newton, a declarat pentru Live Science Stephan Schlamminger. Acesta este metrolog la Institutul Național de Standarde și Tehnologie din SUA. Tot ceea ce are masă are și o forță gravitațională, ceea ce înseamnă că două obiecte vor avea întotdeauna o anumită forță între ele.
Legea gravitației universale a lui Newton afirmă că forța gravitațională dintre două obiecte (F) poate fi determinată prin înmulțirea maselor respective ale obiectelor (m₁ și m₂), împărțind cu distanța dintre centrele obiectelor la pătrat (r²) și apoi înmulțind acest număr cu constanta gravitațională (G), cunoscută și ca forța intrinsecă a gravitației, sau F=G((m₁*m₂)/r²).
Folosind această ecuație, oamenii de știință ar fi putut teoretic să măsoare masa Pământului. Acest lucru se face prin măsurarea forței gravitaționale a planetei asupra unui obiect de pe suprafața Pământului. Dar a existat o problemă: nimeni nu a putut calcula un număr pentru G.
Apoi, în 1797, fizicianul Henry Cavendish a început ceea ce a devenit cunoscut sub numele de „experimentele Cavendish". Folosind un obiect numit balanță de torsiune, alcătuit din două tije rotative cu sfere de plumb atașate de ele, Cavendish a descoperit cantitatea de forță gravitațională dintre cele două seturi prin măsurarea unghiului de pe tije, care se modifica pe măsură ce sferele mai mici erau atrase de cele mai mari.
Cunoscând masa și distanța dintre sfere, Cavendish a calculat că G = 6,74×10-11 m3 kg-1 s-2
În prezent, Comitetul pentru date al Consiliului Internațional pentru Știință menționează G ca fiind 6,67430 x 10-11 m3 kg-1 s-2. Acest rezultat este la doar câteva zecimale distanță de cifra inițială a lui Cavendish. De atunci, oamenii de știință au folosit G pentru a calcula masa Pământului. Au folosit alte obiecte cu masa cunoscută și au ajuns la cifra de 13,1 septillioane de kilograme pe care o cunoaștem astăzi.
Deși au trecut mai bine de două secole de la experimentul lui Cavendish, metoda sa este încă folosită. Deși ecuația lui Newton și balanța de torsiune sunt instrumente importante, măsurătorile rămân supuse erorilor umane.
În secolele care au trecut de la experimentele lui Cavendish, diferiți oameni de știință au măsurat G de zeci de ori și fiecare a ajuns la un rezultat ușor diferit. Cifrele variază doar cu miimi de zecimale. Acest lucru este însă suficient pentru a schimba calculul masei Pământului. Este de asemenea suficient și pentru a-i descuraja pe oamenii de știință care fac astfel de calcule.