<\/span><\/h2>\n\n\n\nFaktyczna masa Ziemi mo\u017ce by\u0107 trudna do zwizualizowania. Jej najnowsze oszacowania ustalaj\u0105 t\u0119 warto\u015b\u0107 na kolosalne 5,9722\u22c510<\/strong>24<\/sup><\/strong> kg<\/strong> przy odchyleniu standardowym wynosz\u0105cym 6\u22c51020<\/sup> kg. Je\u017celi notacja wyk\u0142adnicza nie wyja\u015bnia Ci ca\u0142kowicie, ile wa\u017cy Ziemia, mo\u017cna j\u0105 te\u017c zapisa\u0107 w pe\u0142nej d\u0142ugo\u015bci jako: 5 972 200 000 000 000 000 000 000 kg. To niemal 6 kwadrylion\u00f3w kilogram\u00f3w albo inaczej \u2013 prawie 6 tryliard\u00f3w ton.<\/p>\n\n\n\nW skali astronomicznej taki wynik nie jest niczym szczeg\u00f3lnym \u2013 Jowisz ma mas\u0119 wi\u0119ksz\u0105 od Ziemi 318 razy, a S\u0142o\u0144ce a\u017c 333 000 razy<\/strong>. Wci\u0105\u017c jednak tak ogromn\u0105 wag\u0119 trudno jest por\u00f3wna\u0107 z czymkolwiek znanym z codziennego \u017cycia. Przyk\u0142adowo, ca\u0142\u0105 ludzk\u0105 populacj\u0119 trzeba by zwi\u0119kszy\u0107 sto biliard\u00f3w razy, \u017ceby zbli\u017cy\u0107 si\u0119 do takiej masy. Nic w tym dziwnego \u2013 \u015bredni promie\u0144 Ziemi wynosi 6371 km, a jej przeci\u0119tna g\u0119sto\u015b\u0107 to 5513 kg\/m\u00b3, co jest najwy\u017cszym wynikiem w Uk\u0142adzie S\u0142onecznym.<\/p>\n\n\n\nZgadniesz ile wa\u017cy to wszystko co widzisz powy\u017cej?<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\nWyliczenia, ile wa\u017cy planeta Ziemia, by\u0142y pocz\u0105tkowo oparte na pr\u00f3bach okre\u015blenia g\u0119sto\u015bci bez dost\u0119pu do dok\u0142adnych metod pomiarowych. Trudno\u015bci przysparza\u0142y te\u017c nieprecyzyjne oszacowania faktycznych rozmiar\u00f3w planety. Sir Isaak Newton teoretyzowa\u0142, \u017ce g\u0119sto\u015b\u0107 Ziemi jest oko\u0142o 5-6 razy wi\u0119ksza od g\u0119sto\u015bci wody<\/strong>. W swoich wyliczeniach stosowa\u0142 jednak rozmiary planety o oko\u0142o 30% mniejsze ni\u017c rzeczywiste. Mimo to okre\u015blone przez niego prawo powszechnego ci\u0105\u017cenia sta\u0142o si\u0119 podstaw\u0105 dok\u0142adniejszych oblicze\u0144.<\/p>\n\n\n\n<\/span>Kto pierwszy obliczy\u0142 mas\u0119 Ziemi? Eksperyment Cavendisha<\/span><\/h2>\n\n\n\nHenry Cavendish (1731-1810) by\u0142 brytyjskim chemikiem i fizykiem \u2013 do jego dokona\u0144 nale\u017cy mi\u0119dzy innymi okre\u015blenie sk\u0142adu powietrza, wody czy kwasu azotowego, a tak\u017ce wydzielenie wodoru oraz dwutlenku w\u0119gla. Prowadzi\u0142 r\u00f3wnie\u017c (jeszcze przed Coulombem i Ohmem) badania nad elektryczno\u015bci\u0105, jednak nie zosta\u0142y opublikowane za jego \u017cycia. W eksperymencie przeprowadzonym w latach 1797-1798 zdo\u0142a\u0142 wyznaczy\u0107 precyzyjn\u0105 warto\u015b\u0107 wyst\u0119puj\u0105cej we wzorach Newtona sta\u0142ej grawitacji.<\/p>\n\n\n\n
Eksperyment Cavendisha wykorzystywa\u0142 urz\u0105dzenie zwane wag\u0105 skr\u0119ce\u0144<\/strong>. Sk\u0142ada\u0142o si\u0119 ono z poziomo umieszczonej drewnianej belki o d\u0142ugo\u015bci 6 st\u00f3p. Do jej ko\u0144c\u00f3w podwieszone by\u0142y niedu\u017ce o\u0142owiane kule o \u015brednicy dw\u00f3ch cali. Ca\u0142y ten uk\u0142ad wisia\u0142 na drucie. W odleg\u0142o\u015bci 9 cali od ma\u0142ych kul umieszczono dwie wi\u0119ksze \u2013 o \u015brednicy dwunastu cali i masie ponad 150 kg. Si\u0142a przyci\u0105gania mi\u0119dzy parami o\u0142owianych obci\u0105\u017cnik\u00f3w powodowa\u0142a obr\u00f3t ramienia, na kt\u00f3rym wisia\u0142y mniejsze z nich.<\/p>\n\n\n\nZnaj\u0105c k\u0105t skr\u0119cenia i moment si\u0142y niezb\u0119dny do jego wywo\u0142ania da\u0142o si\u0119 okre\u015bli\u0107 si\u0142\u0119 wzajemnego oddzia\u0142ywania par kul. Instrument by\u0142 jednak niezwykle czu\u0142y na utrudniaj\u0105ce dokonywanie pomiar\u00f3w czynniki zewn\u0119trzne, takie jak wiatr, masa cia\u0142 w pobli\u017cu lub drgania pod\u0142o\u017ca. Waga skr\u0119ce\u0144 zosta\u0142a wi\u0119c szczelnie obudowana i umieszczona we wn\u0119trzu szopy. Swoich obserwacji Cavendish dokonywa\u0142 przez dwa niewielkie otwory w \u015bcianach<\/strong>. U\u017cywa\u0142 do tego celu lunety, kt\u00f3rej noniusz pozwala\u0142 na precyzyjny pomiar k\u0105t\u00f3w.<\/p>\n\n\n\nBadanie komplikowa\u0142 fakt pozostawania uk\u0142adu w ci\u0105g\u0142ej, cho\u0107 nieznacznej, oscylacji. Jej okres wynosi\u0142 oko\u0142o 20 minut, a amplituda zaledwie 4 mm. Si\u0142a odpowiedzialna za skr\u0119canie uk\u0142adu zosta\u0142a ustalona na poziomie 1,74\u22c510-7<\/sup> N, przek\u0142adaj\u0105c si\u0119 na g\u0119sto\u015b\u0107 Ziemi \u2013 5448 kg\/m3<\/sup> \u2013 co wzgl\u0119dem wsp\u00f3\u0142cze\u015bnie mierzonych warto\u015bci jest niedoszacowaniem o zaledwie 1%. Taka sama r\u00f3\u017cnica wyst\u0119puje mi\u0119dzy obecnie przyjmowan\u0105 warto\u015bci\u0105 sta\u0142ej grawitacji a t\u0105 obliczon\u0105 z u\u017cyciem g\u0119sto\u015bci Ziemi wyznaczonej przez Cavendisha.<\/p>\n\n\n\nCho\u0107 eksperyment Cavendisha jest regularnie powtarzany, nie stanowi jedynej metody okre\u015blenia g\u0119sto\u015bci Ziemi. Cz\u0119\u015bciej wykorzystuje si\u0119 fakt, \u017ce planeta, jak i wszystkie inne obiekty w Uk\u0142adzie S\u0142onecznym, kr\u0105\u017cy wok\u00f3\u0142 S\u0142o\u0144ca. Znaj\u0105c jego mas\u0119, promie\u0144 orbity i okres obiegu mo\u017cna obliczy\u0107, ile wa\u017cy Ziemia. Dzia\u0142a to te\u017c w drug\u0105 stron\u0119. Dzi\u0119ki technikom laserowych pomiar\u00f3w odleg\u0142o\u015bci do satelit\u00f3w (SLR) i Ksi\u0119\u017cyca (LLR) na podstawie parametr\u00f3w orbity oraz masy obiektu kr\u0105\u017c\u0105cego wok\u00f3\u0142 planety, mo\u017cna r\u00f3wnie\u017c wyznaczy\u0107 jej wag\u0119<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n