Было бы правильнее спросить: «Какова масса планеты Земля?»1Быстрый ответ на этот вопрос: примерно 6 000 000 000 000, 000, 000, 000, 000 (6 x 1024) килограммов.
Интересный подвопрос: "Как кто-нибудь это понял?" Планета не встает на весы каждое утро перед тем, как принять душ. Измерение веса планеты основано награвитационном притяжении, которое Земля оказывает на объекты вблизи нее.
Оказывается, любые две массы имеют гравитационное притяжение друг к другу. Если вы поместите два шара для боулинга рядом друг с другом, они будут притягиваться друг к другу под действием гравитации. Притяжение очень слабое, но если ваши инструменты достаточно чувствительны, вы можете измерить гравитационное притяжение двух шаров для боулинга друг к другу. Из этого измерения вы можете определить массу двух объектов. То же верно и для двух мячей для гольфа, но притяжение еще меньше, потому что сила гравитации зависит от массы объектов.
Ньютон показал, что длясферических объектов можно сделать упрощающее предположение, что вся масса объекта сосредоточена в центре сферы. Следующее уравнение выражает гравитационное притяжение двух сферических объектов друг к другу:
F=G(M1M2/R2)
- F сила притяжения между ними.
- G- константа, равная 6,67259 x 10-11м3/кг с2.
- M1иM2 - две массы, которые притягиваются друг к другу.
- R - расстояние, разделяющее два объекта.
Предположим, что Земля является одной из масс (M1), а 1-килограммовая сфера является другой (M2). Сила между ними равна 9,8 кгм/с2- эту силу мы можем вычислить, бросив 1-килограммовый шар и измерив ускорение, которое прикладывает к нему гравитационное поле Земли (9,8 м /s2).
Радиус Земли составляет 6 400 000 метров (6 999 125 ярдов). Если вы подставите все эти значения и найдете M1, вы обнаружите, что масса Земли равна6, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 килограммов(6 x 1024килограммов или 1,3 x 1025 фунтов).
1«Более правильно» спрашивать о массе, а не о весе, потому что вес - это сила, которая требует, чтобы гравитационное поле определять. Вы можете взять шар для боулинга и взвесить его на Земле и на Луне. Вес на Луне будет в шесть раз меньше, чем на Земле, но количество массы одинаково в обоих местах. Чтобы взвесить Землю, нам нужно знать, в гравитационном поле какого объекта мы хотим рассчитать вес. Масса Земли, с другой стороны, постоянна.
Часто задаваемые вопросы о массе Земли
Как рассчитывается масса Земли?
Поскольку ученым уже известен радиус планеты Земля, они использовали Закон всемирного тяготения для определения массы Земли по отношению к силе гравитации, действующей на объект на поверхности Земли. Проще говоря, этот метод использует радиус Земли в качестве расстояния.
Какова большая часть массы Земли?
Ядро Земли составляет 15 процентов объема планеты, но 30 процентов ее массы. Большая часть массы Земли составляет ее мантия. Мантия составляет 84 процента ее объема и почти 70 процентов ее массы. Земная кора составляет всего 1 процент от ее массы.
Как Кавендиш вычислил массу Земли?
Кавендиш измерил силу притяжения металлических сфер с помощью крутильных весов. Он уже знал массу обеих сфер и расстояние между ними. Тщательно измерив силу между этими сферами, он рассчитал их гравитационное притяжение. Поскольку гравитационную силу Земли, действующую на меньший шар, можно было измерить, взвесив его, соотношение этих двух сил позволило рассчитать плотность Земли, используя закон всемирного тяготения Ньютона.
Каково простое определение массы?
Масса - это мера количества материи в любом объекте. На Земле мы можем взвешивать вещи, чтобы определить массу. Но в открытом космосе что-то может иметь большую массу, но не слишком большой вес, потому что гравитационное притяжение будет небольшим.