Cât cântăreşte Pământul? Henry Cavendish a făcut acest calcul în anul 1797, dar a generat multe controverse

Cât cântăreşte Pământul? Estimarea masei Pământului a durat sute de ani și, chiar și acum, experții nu se pun de acord asupra valorii exacte.

Planeta noastră conține de toate, de la roci dure și minerale până la milioane de specii de viețuitoare, fiind 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 decât acasă, Pământul nu are o singură greutate.

Greutatea Pământului depinde de forța gravitațională care îl atrage, ceea ce înseamnă că ar putea cântări catralioane de kilograme sau chiar nimic.^[sursa]

Cât cântăreşte Pământul

Cu toate acestea, oamenii de știință au petrecut secole pentru a determina masa Pământului, care reprezintă rezistența sa la mișcare împotriva unei forțe aplicate.

Potrivit NASA, masa Pământului este de 5,9722×1024 kilograme.^[sursa]

Acest lucru echivalează cu aproximativ 13 cvadrilioane de piramide ale lui Khafra, piramidă care la rândul ei cântărește aproximativ 4,8 miliarde de kilograme.

Masa Pământului fluctuează ușor din cauza adaosului de praf spațial și a gazelor care se scurg din atmosfera noastră, dar aceste mici modificări nu vor afecta Pământul timp de miliarde de ani.

Fizicienii din întreaga lume încă nu se pun de acord asupra zecimilor, însă, iar ajungerea la acest mare total nu a fost o sarcină ușoară. Pentru că este imposibil să pui 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, conform unei afirmaţii a lui Stephan Schlamminger, metrolog la Institutul Național de Standarde și Tehnologie din SUA. Tot ceea ce are masă are și o forță gravitațională, ceea ce înseamnă că oricare 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 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 (constanta gravitaţională).

Cât cântăreşte Pământul conform calculelor lui Henry Cavendish

În anul 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.

„Lucrarea sa a fost foarte originală și a avut un mare impact la vremea respectivă.”, a declarat John West, fiziolog la Universitatea California, San Diego.

Cunoscând masa și distanța dintre sfere, Cavendish a calculat că G = 6,74×10^-11 m³ kg^-1 s^-2.^[sursa]

În prezent, Comitetul pentru Date al Consiliului Internațional pentru Știință menționează G ca fiind 6,67430 x 10^-11 m³ kg^-1 s^-2, la doar câteva zecimale distanță de cifra inițială a lui Cavendish.

De atunci, oamenii de știință au folosit G pentru a calcula masa Pământului folosind alte obiecte cu masa cunoscută și au ajuns la rezultatul de 5,9722×1024 de kilograme pe care îl cunoaștem astăzi.

Deși au trecut mai bine de două secole de la experimentul lui Cavendish, metoda sa de echilibrare a torsiunii este încă folosită astăzi, a declarat John West. Cu toate acestea, Schlamminger a subliniat că, deși ecuația lui Newton și balanța de torsiune sunt instrumente importante, măsurătorile pe care le furnizează 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, dar este suficient pentru a schimba calculul masei Pământului și suficient pentru a-i deranja pe oamenii de știință care o măsoară.

„Pentru noi, este această tăietură de hârtie în pielea noastră pe care trebuie să o reparăm.”, a spus Stephan Schlamminger.

În ciuda frustrărilor din jurul lui G, Stephan Schlamminger nu crede că discrepanța acestui număr este neapărat rea.

„Uneori sunt fisurile pe care ni le oferă Universul și la care putem aplica pârghia noastră și să obținem mai multă înțelegere științifică. Aceasta poate fi o fisură pe care Universul ne-o oferă, iar noi nu vrem să lăsăm să treacă această oportunitate.”, a mai spus Schlamminger.