به گزارش مجله خبری نگار،از اجرام سخت و مواد معدنی گرفته تا میلیونها 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 میلیونها سال طول کشیده است.
سیاره ما همان جایی است که میلیونها جانور، اجرام و مواد مختلف را در خود جای داده است؛ میپرسید وزن همه اینها چقدر است؟ در واقع، هیچ پاسخ واحدی برای این سؤال وجود ندارد. درست مانند وزن انسان که در برخی سیارات کمتر و در برخی سیارات بیشتر است، زمین هم فقط یک وزن ندارد. وزن زمین بستگی به نیروی گرانشی دارد که به آن وارد میشود، به این معنی که میتواند تریلیونها کیلوگرم باشد یا اصلاً وزن نداشته باشد.
با این حال، آنچه دانشمندان قرنها 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 میکند، اندکی نوسان دارد، ولی این تغییرات کوچک تا میلیاردها سال روی زمین تأثیر نمیگذارد.
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 آمریکا، 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 میکند که نیروی گرانش بین دو جسم (F) را میتوان با ضرب جرم مربوطه اجسام (m ۱ و m ۲) و تقسیم بر فاصله بین مراکز اجسام به مربع (r ۲) و سپس ضرب این عدد در ثابت گرانشی (G)، که در غیر اینصورت به عنوان قدرت ذاتی گرانش شناخته میشود، یا همان F= G ((m ۱* m ۲) /r²) مشخص کرد.
با استفاده از این معادله، دانشمندان میتوانستند 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:
در سال ۱۷۹۷، فیزیکدان هنری کاوندیش چیزی را آغاز کرد که به آزمایشهای کاوندیش معروف شد. کاوندیش با استفاده از جسمی به نام تعادل پیچشی که از دو میله دوار با کرههای 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 کرههای کوچکتر به سمت میلهها تغییر کرد. دانشمندان معتقدند که کار او بسیار بدیع بود و در آن زمان تأثیر زیادی گذاشت.
کاوندیش با دانستن جرم و فاصله بین کرهها محاسبه کرد که G= ۶.۷۴×۱۰- ۱۱ m ۳ kg- ۱ s- ۲. کمیته دادههای شورای بین المللی علوم در حال حاضر G را بعنوان۶.۶۷۴۳۰ x ۱۰- ۱۱ m ۳ kg- ۱ s- ۲ میشناسد 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 میشناسیم.
اگرچه بیش از دو قرن از آزمایش کاوندیش میگذرد، روش تعادل پیچشی او هنوز هم امروزه مورد استفاده قرار میگیرد. با این حال، اگرچه معادله نیوتن و ترازوی پیچشی ابزارهای مهمی هستند، ولی اندازه گیریهایی که انجام میدهند در معرض خطای انسانی قرار دارند. در قرنهایی که از آزمایشهای کاوندیش میگذرد، دانشمندان مختلف G را دهها 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 میدهد. ولی با وجود ناامیدیها در مورد G، بنظر نمیرسد که اختلاف در این عدد لزوماً بد باشد. گاهی اوقات این شکافها و اختلاف نظرات باعث میشود که به درک علمی بیشتری برسیم.