Γήινη μάζα

Ο πλανήτης μας Γη έχει μελετηθεί και διερευνηθεί από επιστήμονες σε όλη την ιστορία. Ένα από τα πιο εντυπωσιακά πράγματα στον πλανήτη είναι το γήινη μάζα. Δεδομένου ότι είναι κάτι που δεν μπορεί να μετρηθεί άμεσα, απαιτούνται διαφορετικές μέθοδοι έμμεσης μέτρησης.

Για το λόγο αυτό, θα αφιερώσουμε αυτό το άρθρο για να σας πούμε όλα όσα πρέπει να γνωρίζετε για τη μάζα της γης, πώς μπόρεσαν να την υπολογίσουν και ποια χαρακτηριστικά έχει.

Ο πλανήτης Γη και τα χαρακτηριστικά του

Είναι ο τρίτος πλανήτης του ηλιακού συστήματος, ξεκινώντας από τον ήλιο, μεταξύ της Αφροδίτης και του Άρη. Σύμφωνα με τις τρέχουσες γνώσεις μας, είναι το μόνο σε ολόκληρο το ηλιακό σύστημα που φιλοξενεί ζωή. Το όνομά του προέρχεται από το λατινικό Terra, έναν ρωμαϊκό θεό, το αρχαίο ελληνικό αντίστοιχο της Γαίας, που σχετίζεται με τη γονιμότητα και τη γονιμότητα. Συχνά ονομάζεται Tellus mater ή Terra mater (Μητέρα Γη) επειδή όλα τα ζωντανά όντα προέρχονται από τη μήτρα της.

Από την αρχαιότητα, οι άνθρωποι ονειρευόντουσαν να ανακαλύψουν τα όρια της γης και να εξερευνήσουν όλες τις γωνιές της γης. Οι αρχαίοι πολιτισμοί πίστευαν ότι ήταν άπειρο ή ότι θα μπορούσε να καταλήξει να πέσει στην άβυσσο. Ακόμα και σήμερα, υπάρχουν άνθρωποι που επιμένουν ότι η γη είναι επίπεδη, ότι είναι κούφια και άλλες θεωρίες συνωμοσίας.

Ωστόσο, Χάρη στην επιστήμη και την τεχνολογία, έχουμε πλέον όμορφες εικόνες του πλανήτη μας. Γνωρίζουμε επίσης πώς αποτελούνται τα εσωτερικά του στρώματα και τι υπήρχε πριν εμφανιστούν οι άνθρωποι στην επιφάνειά του.

Προέλευση και σχηματισμός

Η Γη σχηματίστηκε πριν από περίπου 4550 δισεκατομμύρια χρόνια. από το υλικό που αποτελεί το υπόλοιπο ηλιακό σύστημα, αρχικά ως αστρικό νέφος αερίου και κοσμικής σκόνης. Ο πλανήτης χρειάστηκε 10 έως 20 εκατομμύρια χρόνια για να σχηματιστεί, με σύννεφα αερίου να συσσωρεύονται γύρω του καθώς η επιφάνειά του ψύχεται και σχηματίζει τη σημερινή ατμόσφαιρα.

Τελικά, μέσω της παρατεταμένης σεισμικής δραστηριότητας, πιθανώς λόγω της συνεχιζόμενης επιρροής των μετεωριτών, η Γη διαθέτει τα απαραίτητα στοιχεία και φυσικές συνθήκες που είναι απαραίτητες για την εμφάνιση υγρού νερού.

Χάρη σε αυτό, μπορεί να ξεκινήσει ο υδρολογικός κύκλος, βοηθώντας τον πλανήτη να κρυώσει πιο γρήγορα σε ένα επίπεδο όπου μπορεί να ξεκινήσει η ζωή. Με την πάροδο του χρόνου, η αφθονία υγρού νερού στην επιφάνεια κάνει τον πλανήτη μας να φαίνεται μπλε όταν τον βλέπουμε από το διάστημα.

Γήινη μάζα

Η Γη είναι ο πέμπτος μεγαλύτερος πλανήτης του ηλιακού συστήματος και ο μόνος που μπορεί να υποστηρίξει ζωή. Είναι σφαιρικό με ελαφρώς πεπλατυσμένους πόλους και διάμετρο 12.756 km στο ισημερινό υψόμετρο (ακτίνα 6.378,1 km στον ισημερινό). Εχω μάζα 5,9736 x 10²⁴ kg και πυκνότητα 5,515 g/cm3, το υψηλότερο στο ηλιακό σύστημα. Έχει επίσης βαρυτική επιτάχυνση 9,780327 m/s2.

Όπως και άλλοι εσωτερικοί πλανήτες όπως ο Άρης και ο Ερμής, η Γη είναι ένας βραχώδης πλανήτης με στερεή επιφάνεια και υγρό μεταλλικό πυρήνα (λόγω της θερμότητας και της πίεσης της δικής της βαρύτητας), σε αντίθεση με άλλους αέριους πλανήτες όπως η Αφροδίτη ή ο Δίας. Η επιφάνειά του χωρίζεται σε αέρια ατμόσφαιρα, υγρή υδρόσφαιρα και στερεή γεώσφαιρα.

Πώς υπολογίστηκε η μάζα της Γης;

Προφανώς, αυτό δεν γίνεται βάζοντας τον πλανήτη στην ισορροπία. Τουλάχιστον όχι σε πραγματική κλίμακα. Χρησιμοποιήθηκε η κλίμακα του σύμπαντος την κλίμακα Cavendish. Αυτό ήταν το επίθετο του επιστήμονα που πρώτος μέτρησε με ακρίβεια τη μάζα της Γης.

Το έκανε το 1798 και 113 χρόνια αργότερα, ο μεγάλος Ισαάκ Νεύτων (1643-1727) διατύπωσε τον Νόμο της Παγκόσμιας Βαρύτητας (LGU) το 1685. 189 χρόνια αργότερα, ο μεγάλος Γαλιλαίος έστρεψε το τηλεσκόπιό του στον ουρανό. Το έκανε το 1609. Παραδόξως, ο Henry Cavendish (1731-1810) προσδιόρισε τη μάζα του πλανήτη μας χωρίς καν να φύγει από το σπίτι του.

Στην πραγματικότητα, μετά βίας κατάφερε να βγει από το δάσος. East Cavendish ήταν ένας σκυθρωπός, μελαγχολικός και ιδιόρρυθμος άνθρωπος, αλλά υπέροχος. Θεωρητικά, ξεκινά με την LGU του Νεύτωνα, η οποία μας λέει ότι «οποιαδήποτε δύο σώματα, θεωρούμενες σημειακές μάζες, έλκονται μεταξύ τους από μια δύναμη που εξαρτάται άμεσα από τις μάζες τους πολλαπλασιαζόμενες με μια σταθερά άγνωστης τιμής, γνωστή σήμερα ως σταθερά βαρύτητας . Αυτή η σταθερά είναι αντιστρόφως ανάλογη με το τετράγωνο της νευτώνειας απόστασης μεταξύ τους».

Κατά γενικό κανόνα, χρησιμοποίησε ένα στήσιμο που σχεδιάστηκε εν μέρει από τον φίλο του John Michell. Λαμπρός κληρικός και διορατικός γεωλόγος, πέθανε πριν πραγματοποιήσει ένα πείραμα για τον προσδιορισμό της πυκνότητας της Γης. Από γεωλογική άποψη, αυτή είναι η πιο ενδιαφέρουσα τάξη μεγέθους.  Τότε ήταν που ο Κάβεντις αγόρασε τον εξοπλισμό του και τον τοποθέτησε σε ένα από τα σπίτια του στο Λονδίνο.

Κλίμακες και σταθερές

Η συσκευή αποτελείται από δύο μολύβδινες μπάλες, Διαμέτρου 30 cm, κρεμαστά από ατσάλινο πλαίσιο και δύο μικρές μπάλες διαμέτρου 5 cm, κρέμονται κοντά στην πρώτη μπάλα και συνδέονται μεταξύ τους με λεπτά χάλκινα σύρματα.

Ουσιαστικά, οι ζυγοί στρέψης έχουν σχεδιαστεί για να μετρούν την κίνηση συστροφής που δημιουργείται στα σύρματα από τη βαρυτική έλξη στις τροχαλίες που τις κρατούν στην επιφάνεια όταν οι μεγάλες μπάλες κινούνται πάνω από τις μικρές μπάλες.

Το πρόβλημα είναι ότι η βαρύτητα είναι τόσο μικρή που οποιοσδήποτε απρόβλεπτος παράγοντας θα μπορούσε να παραμορφώσει τα αποτελέσματα. Γι' αυτό ο Cavendish το τρέχει από απόσταση. Για να μην παρεμβαίνει η εγγύτητα των ερευνητών στη ρύθμιση του εξοπλισμού, χρησιμοποίησε ένα τηλεσκόπιο που τοποθέτησε έξω από το δωμάτιο. Το χρησιμοποίησε για να διαβάσει την ακριβή κλίμακα, που φωτιζόταν από μια στενή δέσμη φωτός που προερχόταν έξω από το δωμάτιο.

Μιλάμε για ευαισθησία της τάξεως των 0,025cm, που δεν είναι καθόλου κακό. Ένα πολύ λεπτό πείραμα. Όπως ήταν αναμενόμενο, η μικρή μπάλα άρχισε να περιστρέφεται, έλκεται από τη μεγαλύτερη μπάλα. Μετά από κάποιους υπολογισμούς, ο Cavendish κατάφερε να ανακαλύψει την τιμή της σταθεράς βαρύτητας από τις μάζες και τις ταλαντώσεις τους. Αυτό είναι το πρώτο βήμα, ακολουθούμενο από τον προσδιορισμό της μέσης πυκνότητας της Γης και στη συνέχεια τον προσδιορισμό της μάζας της Γης, για τον υπολογισμό της σταθεράς βαρύτητας G.

Χάρη στον προσδιορισμό του G, ήταν δυνατός ο υπολογισμός της μάζας της Γης. Γνωρίζοντας τη διάμετρό του, τη δύναμη της έλξης της Γης και την πλησιέστερη τιμή G, ο Cavendish έκανε αυτούς τους αριθμούς. Τα αποτελέσματα είναι θεαματικά.

Ελπίζω ότι με αυτές τις πληροφορίες μπορείτε να μάθετε περισσότερα για τη μάζα της Γης και τα χαρακτηριστικά της.