Test de cultură generală. Cât cântărește Pământul?
Planeta noastră conține de toate: de la roci și minerale dure, la milioane de specii vii și structuri naturale și construite de om. Cât cântărește Pământul?
Cât cântărește Pământul? Nu există un singur răspuns la această întrebare. Așa cum oamenii cântăresc mai puțin pe Lună decât pe Pământ, greutatea Pământului depinde de forța gravitațională care acționează asupra sa, ceea ce înseamnă că ar putea cântări trilioane de kilograme sau chiar nimic, în funcție de locul în care se află.
Cu toate acestea, oamenii de știință și-au petrecut secole determinând masa Pământului, care reprezintă rezistența acestuia la mișcare sub influența unei forțe aplicate. Conform NASA, masa Pământului este de 5,9722 × 10²⁴ kilograme, adică aproximativ 5,89 septilioane de kilograme. Aceasta echivalează cu masa a aproximativ 13 cvadrilioane de piramide ale lui Khafra din Egipt, fiecare cântărind în jur de 4,8 miliarde de kilograme. Masa Pământului fluctuează ușor din cauza adăugării de praf cosmic și a scurgerii gazelor din atmosferă, dar aceste schimbări minuscule nu vor influența Pământul decât peste miliarde de ani.
Iată cât de complicat este să calculezi cât cântărește Pământul!
Fizicienii din întreaga lume încă nu s-au pus de acord asupra detaliilor zecimale ale acestui calcul, iar determinarea masei Pământului nu a fost o sarcină ușoară. Cum Pământul nu poate fi pus pe un cântar, oamenii de știință au trebuit să calculeze masa folosind alte obiecte măsurabile. Prima componentă-cheie a fost legea gravitației universale a lui Isaac Newton, după cum explică Stephan Schlamminger, metrolog la Institutul Național de Standarde și Tehnologie din SUA.
Legea gravitației universale a lui Newton afirmă că forța gravitațională dintre două obiecte (F) poate fi determinată înmulțind masele obiectelor respective (m₁ și m₂), împărțind rezultatul la pătratul distanței dintre centrele obiectelor (r²) și înmulțind acest rezultat cu constanta gravitațională (G), cunoscută ca forța intrinsecă a gravitației, adică F=G((m₁*m₂)/r²). Folosind această ecuație, teoretic, oamenii de știință ar fi putut calcula masa Pământului măsurând forța gravitațională a planetei asupra unui obiect de pe suprafața acesteia. Însă, la acea vreme, nu se putea calcula valoarea exactă a lui G, scrie Live Science.
Fiecare măsurătoare a dat un rezultat diferit
Deci cât cântărește Pământul? În 1797, fizicianul Henry Cavendish a efectuat ceea ce avea să fie cunoscut drept „experimentele Cavendish”. Utilizând un dispozitiv numit balanță de torsiune, formată din tije rotative cu sfere de plumb atașate, Cavendish a măsurat forța gravitațională dintre cele două seturi de sfere, observând unghiul tijelor care se schimbau pe măsură ce sferele mai mici erau atrase de cele mai mari. Știind masele și distanțele dintre sfere, Cavendish a calculat G = 6,74 × 10⁻¹¹ m³ kg⁻¹ s⁻².
Comitetul pentru Date al Consiliului Internațional pentru Știință listează în prezent G la 6,67430 x 10⁻¹¹ m³ kg⁻¹ s⁻², cu doar câteva zecimale diferență față de valoarea calculată inițial de Cavendish. În ciuda faptului că au trecut peste două secole de la experimentul lui Cavendish, metoda sa cu balanța de torsiune încă este folosită, a spus John West, fiziolog la Universitatea California, San Diego (SUA). Schlamminger subliniază însă că, deși ecuația lui Newton și balanța de torsiune sunt instrumente importante, măsurătorile lor sunt totuși supuse erorilor umane.
De-a lungul secolelor, diverși oameni de știință au măsurat G de zeci de ori, fiecare obținând rezultate ușor diferite. Valorile variază doar cu miimi de zecimale, dar acestea sunt suficiente pentru a influența calculul masei Pământului și suficiente pentru a-i nemulțumi pe cercetători. „Pentru noi, e ca o mică tăietură pe piele pe care trebuie să o vindecăm”, spune Schlamminger.
Cu toate acestea, el consideră că discrepanța în valoarea lui G nu este neapărat un lucru rău. „Uneori, aceste fisuri pe care ni le oferă Universul sunt locurile în care putem să ne aplicăm pârghiile pentru a obține o mai bună înțelegere științifică. Acesta ar putea fi un indiciu oferit de Univers, iar noi nu vrem să ratăm această oportunitate”, adaugă el.
Vă recomandăm să citiți și:
O supernovă în formă de păpădie, regăsită după aproape un mileniu
Un fizician explică de ce ar trebui să alergi mai des prin ploaie