Frá örófi alda hefur mannveran verið forvitin að eðlisfari. Hann hefur alltaf verið að reyna að mæla og vita lengd og stærð hlutanna til að læra meira um plánetuna okkar. Einn af þeim þáttum sem alltaf hafa verið mönnum ráðgáta er geisli jarðarinnar. Þar sem við getum ekki stungið í jarðskorpuna og ferðast til kjarna verðum við að læra að áætla og reikna geisla reikistjörnunnar. Þökk sé nokkrum vísindamönnum sem bjuggu til líkan til að geta mælt þessa lengd hefur verið hægt að áætla með meiri og meiri nákvæmni.
Í þessari grein ætlum við að segja þér hver geisli jarðar er og hvernig hann hefur verið mældur.
Index
Vandamál við að mæla geisla jarðar
Eins og við vitum, þrátt fyrir þá staðreynd að tækninni hefur fleygt fram á gífurlegum hraða, hefur jörðin okkar ennþá marga óþekkta. Það eru mörg svæði á jörðinni sem ekki eru aðgengileg fyrir menn. Dæmi um þetta er hafsbotninn. Það er enn engin tækni sem er fær um að sigrast á þrýstingi vatns og litlu sólarljósi sem finnast í sjógröfum. Sama er að segja um miðju jarðar. Fjölmörgum skáldsögum hefur verið lýst um ferð til miðju jarðar en það er eitthvað sem er enn óaðgengilegt fyrir okkur. Það mesta sem ég veit hefur getað grafið í dýpt hefur verið um 12 kílómetrar. Þetta er bara að lyfta þunnri húð epli.
Þar sem ekki er hægt að grafa fyrr en að kjarna jarðarinnar hefur þurft að finna mismunandi aðferðir til að áætla geisla jarðar. Einn helsti gallinn við að ekki er hægt að grafa niður að kjarna jarðarinnar er háa lagið af þykkum og þolnum steinum. Hátækni getur ekki borað alla þessa kílómetra af djúpu bergi. Annar galli er hitastigið sem kjarninn á jörðinni er við. Og er að innri kjarninn er hitinn um 5000 gráður á Celsíus. Frammi fyrir slíku hitastigi er engin mannvera eða nein vél sem þolir þessar aðstæður. Að lokum, á þessu dýpi, er ekki súrefnið sem hægt er að anda að sér.
Þrátt fyrir að það séu öll þessi vandamál til að geta mælt geisla jarðarinnar beint hefur mannskepnan stöðvast. Mismunandi líkön hafa verið uppgötvuð til að geta metið gildi þess. Til dæmis er hægt að nota jarðskjálftabylgjur til að kanna samsetningu innri laga jarðarinnar. Þessar aðferðir geta kynnt sér dýptina þar sem jarðskjálfti verður óbeint. Við getum þekkt mismunandi þætti jarðarinnar án þess að þurfa að sjá allt með eigin augum.
Plate tectonics kenning og Eratosthenes
Kenningin um plötusveiflu hefur hjálpað mikið til við að skilja hvernig reikistjarnan virkar. Sagt er að meginlandsskorpan sé skipt í mismunandi tektóníska plötur sem hreyfast stöðugt. Orsök flótta er vegna straumstraumar af möttli jarðar. Þessi platahreyfing er þekkt af nafn meginlandsskriðunnar.
Hitastraumar möttuls jarðar eru gefnir af mismuninum á þéttleika sem er milli efnanna innan. Allt þetta getum við vitað þökk sé mismunandi gerðum óbeinna mæliaðferða. Við höfum alltaf verið að leita að mismunandi aðferðum til að finna mælingar fyrir allt. Fyrsti vísindamaðurinn sem gat mælt geisla jarðarinnar var Eratosthenes. Þessi ráðstöfun hefur alltaf haft fólk í spennu frá fornu fari.
Á þeim tíma var ekki mikil tækni í boði til að geta mælt geisla jarðar. Þess vegna samanstóð þessi fyrsta aðferð af nokkrum mjög frumlegum þáttum. Hafðu í huga að á þessum tíma voru þessar frumstæðu aðferðir taldar byltingarkennd tækni. Einn mikilvægasti þátturinn sem notaður var til að mæla geisla jarðarinnar var mikilvægi þess Sumarsólstöður.
Eratosthenes tók papyrus af bókasafni og þegar hann tók eftir því að póstur á honum endurspeglaði enga skugga, stafaði það af því að geislar sólarinnar lentu á yfirborði jarðar á alveg hornréttan hátt. Þetta er ástæðan fyrir Eratosthenes hann var forvitinn að vita hver radíus jarðarinnar var. Leiðin til að mæla geisla jarðar var síðar þegar hann ferðaðist til Alexandríu. Hér myndi ég endurtaka tilraunina og sjá að skuggi sólarinnar var 7 gráður. Eftir þessa mælingu áttaði hann sig á því að munurinn á öðrum skugga sem bjó í Siena var ástæða til að vita að jörðin var kringlótt og ekki flöt eins og talið var á þeim tíma.
Eratosthenes formúla til að mæla geisla jarðar
Þegar hann hafði lokið nokkrum tilraunum fékk hann nokkrar reynslu af þessum mælingum. Þaðan fór hann að móta nokkrar kenningar sem hjálpuðu til við að mæla geisla jarðar. Mestur hluti ferlisins var byggður á áætlun og frádrætti. Aðalfrádráttur hans byggðist á því að ef jörðin væri 360 gráðu ummál, einn fimmtugur af þessum ummáli væri 7 gráður. Þessi hluti alls ummálsins var það sem mældist í skugga í Alexandríu.
Hann vissi að fjarlægðin milli tveggja borga Siena og Alexandríu var 800 kílómetrar og gat ályktað það geisli jarðarinnar var 6.371 km. Hafa ber í huga að á þeim tíma þegar Eratosthenes var að reikna út var það nokkuð flókið að geta rétt mælingarnar. Hann gaf þó tölur nokkuð nálægt því sem þekkist í dag.
Í dag eru aðrar leiðir til að mæla innri jörðina þökk sé jarðskjálftabylgjum. Hægt er að þekkja dýptina eftir því hvaða efni það er búið að innan og fjarlægðin frá miðju jarðskjálftans.
Ég vona að með þessum upplýsingum geti þú lært meira um hver geisli jarðar er og hvernig hann var mældur í fyrsta skipti.