มวลโลก

โลกของเราได้รับการศึกษาและตรวจสอบโดยนักวิทยาศาสตร์ตลอดประวัติศาสตร์ สิ่งที่โดดเด่นที่สุดประการหนึ่งเกี่ยวกับโลกใบนี้คือ มวลโลก. เนื่องจากเป็นสิ่งที่ไม่สามารถวัดได้โดยตรงจึงจำเป็นต้องใช้วิธีการวัดทางอ้อมที่แตกต่างกัน

ด้วยเหตุผลนี้ เราจะอุทิศบทความนี้เพื่อบอกคุณทุกสิ่งที่คุณจำเป็นต้องรู้เกี่ยวกับมวลของโลก วิธีที่พวกเขาสามารถคำนวณได้ และลักษณะเฉพาะของโลก

ดาวเคราะห์โลกและลักษณะของมัน

เป็นดาวเคราะห์ดวงที่สามของระบบสุริยะ เริ่มจากดวงอาทิตย์ ระหว่างดาวศุกร์กับดาวอังคาร. จากความรู้ปัจจุบันของเรา มีเพียงระบบเดียวในระบบสุริยะทั้งหมดที่มีชีวิต ชื่อของมันมาจากภาษาละติน Terra ซึ่งเป็นเทพเจ้าโรมันซึ่งเทียบเท่ากับ Gaia ในภาษากรีกโบราณซึ่งเกี่ยวข้องกับความอุดมสมบูรณ์และความดกของไข่ เธอมักถูกเรียกว่า Tellus mater หรือ Terra mater (Mother Earth) เพราะสิ่งมีชีวิตทั้งหมดมาจากครรภ์ของเธอ

ตั้งแต่สมัยโบราณ มนุษย์ใฝ่ฝันที่จะค้นพบขอบเขตของโลกและสำรวจทุกมุมโลก วัฒนธรรมโบราณเชื่อว่าไม่มีที่สิ้นสุดหรืออาจตกลงสู่ก้นบึ้ง แม้กระทั่งทุกวันนี้ ยังมีคนที่ยืนกรานว่าโลกแบน โลกกลวง และทฤษฎีสมคบคิดอื่นๆ

อย่างไรก็ตาม ต้องขอบคุณวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ตอนนี้เราจึงมีภาพที่สวยงามของโลกของเรา เรายังรู้ด้วยว่าชั้นในของมันประกอบขึ้นอย่างไรและมีอะไรอยู่ก่อนที่มนุษย์จะปรากฏตัวบนพื้นผิวของมัน

กำเนิดและการก่อตัว

โลกก่อตัวขึ้นเมื่อประมาณ 4550 พันล้านปีก่อน จากวัสดุที่ประกอบขึ้นเป็นส่วนที่เหลือของระบบสุริยะ ในขั้นต้นเป็นเมฆก๊าซและฝุ่นจักรวาลที่เป็นตัวเอก ดาวเคราะห์ใช้เวลา 10 ถึง 20 ล้านปีในการก่อตัว โดยมีเมฆก๊าซก่อตัวขึ้นรอบๆ ตัวเมื่อพื้นผิวของมันเย็นลงและก่อตัวเป็นชั้นบรรยากาศในปัจจุบัน

ในท้ายที่สุด ผ่านกิจกรรมแผ่นดินไหวที่ยืดเยื้อ อาจเป็นเพราะอิทธิพลต่อเนื่องของอุกกาบาต โลกจึงมีองค์ประกอบที่จำเป็นและสภาพทางกายภาพที่จำเป็นสำหรับการปรากฏตัวของน้ำที่เป็นของเหลว

ด้วยเหตุนี้ วัฏจักรอุทกวิทยาจึงสามารถเริ่มต้นได้ ช่วยให้โลกเย็นลงเร็วขึ้นจนถึงระดับที่ชีวิตสามารถเริ่มต้นได้ เมื่อเวลาผ่านไป ปริมาณน้ำที่เป็นของเหลวบนพื้นผิวทำให้โลกของเราเป็นสีฟ้าเมื่อมองจากอวกาศ

มวลโลก

โลกเป็นดาวเคราะห์ที่ใหญ่เป็นอันดับห้าในระบบสุริยะและเป็นดาวเคราะห์ดวงเดียวที่สามารถค้ำจุนชีวิตได้ เป็นทรงกลมมีเสาแบนเล็กน้อยและมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 12.756 กม. ที่ระดับความสูงศูนย์สูตร (รัศมี 6.378,1 กม. ที่เส้นศูนย์สูตร) มี มวล 5,9736 x 10²⁴ กก. และความหนาแน่น 5,515 g/cm3 สูงสุดในระบบสุริยะ นอกจากนี้ยังมีความเร่งโน้มถ่วงที่ 9,780327 m/s2

เช่นเดียวกับดาวเคราะห์ชั้นในอื่นๆ เช่น ดาวอังคารและดาวพุธ โลกเป็นดาวเคราะห์หินที่มีพื้นผิวแข็งและมีแกนโลหะเหลว (เนื่องจากความร้อนและความดันของแรงโน้มถ่วงของตัวเอง) ซึ่งแตกต่างจากดาวเคราะห์ก๊าซอื่นๆ เช่น ดาวศุกร์หรือดาวพฤหัสบดี พื้นผิวของมันแบ่งออกเป็นชั้นบรรยากาศก๊าซ ไฮโดรสเฟียร์เหลว และธรณีสัณฐานที่เป็นของแข็ง

มวลของโลกคำนวณอย่างไร?

เห็นได้ชัดว่าสิ่งนี้ไม่ได้ทำโดยทำให้โลกอยู่ในสมดุล อย่างน้อยก็ไม่ใช่ในระดับที่แท้จริง ใช้มาตราส่วนของจักรวาล มาตราส่วนคาเวนดิช นั่นคือนามสกุลของนักวิทยาศาสตร์คนแรกที่วัดมวลของโลกได้อย่างแม่นยำ

เขาทำมันในปี 1798 และ 113 ปีต่อมา Isaac Newton ผู้ยิ่งใหญ่ (1643-1727) ได้กำหนดกฎความโน้มถ่วงสากล (LGU) ของเขาในปี 1685 189 ปีต่อมากาลิเลโอผู้ยิ่งใหญ่ได้เล็งกล้องดูดาวขึ้นไปบนท้องฟ้า เขาทำมันในปี 1609 น่าแปลกที่ Henry Cavendish (1731-1810) กำหนดมวลของโลกของเราโดยไม่ต้องออกจากบ้าน

อันที่จริงเขาแทบจะไม่ได้ทำให้มันออกมาจากป่า คาเวนดิชตะวันออก เขาเป็นคนบูดบึ้ง มืดมน และเล่นโวหาร แต่ยิ่งใหญ่ ในทางทฤษฎี มันเริ่มต้นด้วย LGU ของนิวตัน ซึ่งบอกเราว่า "วัตถุสองชิ้นใดๆ ที่ถือว่าเป็นมวลจุด จะถูกดึงดูดเข้าหากันโดยแรงที่ขึ้นอยู่กับมวลของมันโดยตรง คูณด้วยค่าคงที่ไม่ทราบค่า ซึ่งปัจจุบันรู้จักกันในนามค่าคงที่โน้มถ่วง . . . ค่าคงที่นี้เป็นสัดส่วนผกผันกับกำลังสองของระยะห่างระหว่างนิวตันระหว่างพวกมัน"

ตามกฎทั่วไป เขาใช้ฉากที่ออกแบบโดยจอห์น มิเชลล์เพื่อนของเขาบางส่วน นักบวชที่เก่งกาจและนักธรณีวิทยาที่เฉียบแหลม เขาเสียชีวิตก่อนทำการทดลองเพื่อตรวจสอบความหนาแน่นของโลก จากมุมมองทางธรณีวิทยา นี่เป็นลำดับความสำคัญที่น่าสนใจที่สุด  ตอนนั้นเองที่คาเวนดิชซื้ออุปกรณ์และติดตั้งในบ้านแห่งหนึ่งในลอนดอนของเขา

มาตราส่วนและค่าคงที่

อุปกรณ์ประกอบด้วยลูกตะกั่วสองลูก, เส้นผ่านศูนย์กลาง 30 ซม. ห้อยลงมาจากโครงเหล็ก และลูกเล็ก 5 ลูกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง XNUMX ซม.แขวนไว้ใกล้ลูกบอลลูกแรกและเชื่อมต่อกันด้วยลวดทองแดงละเอียด

โดยพื้นฐานแล้ว ทอร์ชันบาลานซ์ได้รับการออกแบบมาเพื่อวัดการเคลื่อนที่ของเกลียวที่สร้างขึ้นในสายไฟโดยแรงดึงโน้มถ่วงบนรอกที่ทำให้ลอยได้เมื่อลูกบอลขนาดใหญ่เคลื่อนผ่านลูกบอลขนาดเล็ก

ปัญหาคือแรงโน้มถ่วงมีขนาดเล็กมากจนปัจจัยที่ไม่คาดฝันใดๆ อาจบิดเบือนผลลัพธ์ได้ นั่นเป็นเหตุผลที่คาเวนดิชเรียกใช้จากระยะไกล เพื่อให้ความใกล้ชิดของนักวิจัยไม่รบกวนการปรับอุปกรณ์ เขาจึงใช้กล้องดูดาวที่ติดตั้งไว้นอกห้อง เขาใช้มันเพื่ออ่านมาตราส่วนที่แม่นยำซึ่งส่องสว่างด้วยลำแสงแคบ ๆ ที่เล็ดลอดออกมาจากนอกห้อง

เรากำลังพูดถึงความไวของคำสั่ง 0,025 ซม. ซึ่งไม่เลวเลย การทดลองที่ละเอียดอ่อนมาก ตามที่คาดไว้ ลูกบอลขนาดเล็กเริ่มหมุน โดยถูกดึงดูดโดยลูกบอลที่ใหญ่กว่า หลังจากการคำนวณบางอย่าง คาเวนดิชก็สามารถหาค่าคงที่โน้มถ่วงจากมวลและการแกว่งของมันได้ นี่เป็นขั้นตอนแรก ตามด้วยการกำหนดความหนาแน่นเฉลี่ยของโลก จากนั้นจึงกำหนดมวลของโลก เพื่อคำนวณค่าคงที่โน้มถ่วง G

ด้วยความมุ่งมั่นของ G ทำให้สามารถคำนวณมวลของโลกได้ เมื่อทราบเส้นผ่านศูนย์กลาง แรงดึงดูดของโลก และค่า G ที่ใกล้ที่สุด คาเวนดิชสร้างตัวเลขเหล่านี้ ผลลัพธ์ที่ได้นั้นยอดเยี่ยมมาก

ฉันหวังว่าด้วยข้อมูลนี้ คุณสามารถเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับมวลของโลกและลักษณะของมันได้