Dünyanın kütlesi nedir? Dünyanın ağırlığı ne kadardır İnsanlar dünyanın kütlesini nasıl ölçtüler?
Dünya, güneş sisteminde benzersiz bir gezegendir. En küçüğü değil ama en büyüğü de değil: boyut olarak beşinci sırada. gezegenler arasında karasal grup kütle, çap, yoğunluk bakımından en büyüğüdür. Gezegen uzayda bulunur ve Dünya'nın ağırlığını bulmak zordur. Teraziye konup tartılamaz, bu yüzden onu oluşturan tüm maddelerin kütlesini toplayarak ağırlığından bahsederler. Yaklaşık olarak bu rakam 5,9 sekstilyon tona eşittir. Bu rakamın ne olduğunu anlamak için matematiksel olarak basitçe yazabilirsiniz: 5.900.000.000.000.000.000.000 Bu sıfır sayısı bir şekilde gözlerinizi kamaştırıyor.
Gezegenin büyüklüğünü belirleme girişimlerinin tarihi
Her yaştan ve halktan bilim adamı, Dünya'nın ağırlığının ne kadar olduğu sorusuna cevap bulmaya çalıştı. Eski zamanlarda insanlar, gezegenin balinalar ve bir kaplumbağa tarafından tutulan düz bir levha olduğunu varsaydılar. Bazı ülkelerde balinalar yerine filler vardı. Her neyse farklı uluslar gezegeni düz ve kenarlı olarak temsil etti.
Orta Çağ boyunca şekil ve ağırlıkla ilgili fikirler değişti. Küresel bir görüşten ilk bahseden J. Bruno'ydu, ancak Engizisyon onu inançlarından dolayı idam etti. Dünyanın yarıçapını ve kütlesini gösteren bilime bir başka katkı da gezgin Magellan tarafından yapılmıştır. Gezegenin yuvarlak olduğunu öne süren oydu.
İlk keşifler
Dünya, aralarında ağırlık bulunan belirli özelliklere sahip fiziksel bir cisimdir. Bu keşif, çeşitli araştırmalara yol açtı. İle fiziksel teori Ağırlık, bir cismin bir destek üzerine uyguladığı kuvvettir. Dünyanın desteği olmadığı göz önüne alındığında, ağırlığı olmadığı sonucuna varabiliriz, ancak bir kütlesi ve büyük bir kütlesi vardır.
toprak ağırlığı
İlk kez eski bir Yunan bilim adamı olan Eratosthenes, gezegenin büyüklüğünü belirlemeye çalıştı. Yunanistan'ın farklı şehirlerinde gölgeyi ölçtü ve ardından elde edilen verileri karşılaştırdı. Böylece gezegenin hacmini hesaplamaya çalıştı. Ondan sonra İtalyan G. Galilei hesaplamalar yapmaya çalıştı. Serbest yerçekimi yasasını keşfeden oydu. Dünya'nın ağırlığını belirlemek için bayrak yarışı I. Newton tarafından benimsendi. Ölçüm yapmaya çalışarak yerçekimi yasasını keşfetti.
İlk kez İskoç bilim adamı N. Makelin, Dünya'nın ağırlığını belirlemeyi başardı. Hesaplamalarına göre, gezegenin kütlesi 5,9 sekstilyon ton. Şimdi bu rakam arttı. Gezegenin yüzeyine yerleşmeyle ilişkili ağırlık farklılıkları uzay tozu. Gezegende her yıl yaklaşık otuz ton toz kalıyor ve bu da gezegeni daha da ağırlaştırıyor.
Dünyanın kütlesi
Dünyanın tam olarak ne kadar ağır olduğunu bilmek için, gezegeni oluşturan maddelerin bileşimini ve ağırlığını bilmeniz gerekir.
- Örtü. Bu kabuğun kütlesi yaklaşık olarak 4.05 X 10 24 kg'dır.
- Çekirdek. Bu kabuk, mantodan daha hafiftir - yalnızca 1,94 X 10 24 kg.
- Yerkabuğu. Bu kısım çok incedir ve sadece 0,027 X 1024 kg ağırlığındadır.
- Hidrosfer ve atmosfer. Bu mermiler sırasıyla 0,0015 X 10 24 ve 0,0000051 X 10 24 kg ağırlığındadır.
Tüm bu verileri toplayarak, Dünya'nın ağırlığını elde ederiz. Ancak farklı kaynaklara göre gezegenin kütlesi farklıdır. Peki Dünya gezegeninin ağırlığı ton olarak ne kadardır ve diğer gezegenlerin ağırlığı ne kadardır? Gezegenin ağırlığı 5.972 X 10 21 ton, yarıçapı 6370 kilometredir.
Yerçekimi ilkesine dayanarak, Dünya'nın ağırlığı kolayca belirlenebilir. Bunu yapmak için bir iplik alınır ve üzerine küçük bir yük asılır. Konumu kesin olarak belirlenir. Yakına bir ton kurşun yerleştirildi. Yükün önemsiz bir mesafe ile yana sapması nedeniyle iki gövde arasında bir çekim ortaya çıkar. Ancak 0,00003 mm'lik bir sapma bile gezegenin kütlesini hesaplamayı mümkün kılar. Bunu yapmak için, ağırlıkla ilgili çekim kuvvetini ve küçük bir yükün büyük bir yükün çekim kuvvetini ölçmek yeterlidir. Elde edilen veriler, Dünya'nın kütlesini hesaplamamızı sağlar.
Dünyanın ve diğer gezegenlerin kütlesi
Dünya en büyük karasal gezegendir. Bununla ilgili olarak, Mars'ın kütlesi Dünya'nın ağırlığının yaklaşık 0,1'i ve Venüs'ün ağırlığı 0,8'dir. dünyanın yaklaşık 0,05'idir. Birçok kez gaz devleri dünyadan daha büyük. Jüpiter ile gezegenimizi karşılaştırırsak, dev 317 kat daha büyük ve Satürn 95 kat daha ağır, Uranüs - 14. Ağırlığı olan gezegenler var. daha fazla toprak 500 kez veya daha fazla. Bunlar, güneş sistemimizin dışında bulunan devasa gaz cisimleridir.
Bilinmeyen günberi uzaklığını x milyon km olarak gösterelim. Kuyruklu yıldızın yörüngesinin ana ekseni x + 820 milyon cinsinden ifade edilir.
km ve yarı ana eksen x 820 milyon km. Eşleştirme dönemi
kuyruklu yıldızın dönüşü ve mesafesi ile Dünya'nın periyodu ve mesafesi, Kepler yasasına göre elimizde
x 820 3 |
|||||
x = -343.
Kuyruklu yıldızın Güneş'e en yakın mesafesi için negatif bir sonuç, problemin ilk verilerinin tutarsızlığını gösterir. Yani 2 yıl gibi kısa bir dönüş süresine sahip bir kuyruklu yıldız, Jules Verne'in romanında belirtildiği gibi Güneş'ten o kadar uzağa gidemez.
Dünya nasıl tartıldı?
Bilim adamlarının yıldızların nasıl adlandırıldığını öğrendikleri gerçeğiyle astronomide en çok şaşıran saf bir insan hakkında anekdot niteliğinde bir hikaye var. Cidden konuşursak, gökbilimcilerin en şaşırtıcı başarısı muhtemelen hem üzerinde yaşadığımız Dünya'yı hem de uzakları tartabilmeleri gibi görünüyor olmalı. gök cisimleri. Hakikaten: Yer ve gök nasıl, hangi terazide tartılabilirdi?
Dünyayı tartarak başlayalım. Öncelikle "ağırlık" kelimesinden ne anlaşılması gerektiğini kendimize bir açıklayalım. Dünya". Bir cismin ağırlığını, desteğine uyguladığı basınca ya da ağırlık noktasına uyguladığı gerilime deriz. Ne biri ne de diğeri dünya için geçerli değildir: Dünya hiçbir şeyin üzerinde durmaz, hiçbir şeye bağlı değildir. Yani bu anlamda kürenin ağırlığı yoktur. Bilim adamları Dünya'yı "tartarak" neyi belirlediler? Kütlesini belirlediler. Özünde, bir dükkanda 1 kg şekerin bizim için tartılmasını istediğimizde, bu şekerin bir desteğe baskı yaptığı veya kilo alma ipini çektiği kuvvetle hiç ilgilenmiyoruz. Şekerde başka bir şeyle ilgileniyoruz: sadece onunla kaç bardak çay içebileceğinizi düşünüyoruz, yani içerdiği madde miktarıyla ilgileniyoruz.
Ancak madde miktarını ölçmenin tek bir yolu vardır: cismin Dünya tarafından çekilmesine neden olan kuvveti bulmak. Eşit kütlelerin eşit miktarda maddeye karşılık geldiğini kabul ediyoruz ve bir cismin kütlesini yalnızca çekim gücüne göre değerlendiriyoruz, çünkü çekim kütle ile orantılıdır.
Dünyanın ağırlığına dönersek, "ağırlığının" kütlesi bilinirse belirleneceğini söyleyeceğiz; Bu nedenle, Dünya'nın ağırlığını belirleme sorunu, kütlesini hesaplama sorunu olarak anlaşılmalıdır.
Çözüm yöntemlerinden birini anlatalım (Yolli'nin yöntemi, 1871). Şek. 92 çok hassas bir tava dengesi görüyorsunuz, burada her biri
Salıncak ucundan iki hafif bardak asılır: üst ve alt. Yukarıdan aşağıya olan mesafe 20–25 cm'dir Sağ alt bardağa m 1 kütleli küresel bir ağırlık koyarız. Denge için sol üst bardağa m 2 yük koyalım. Bu yükler eşit değildir, çünkü farklı yüksekliklerde olduklarından, Dünya tarafından farklı güçlerle çekilirler. Kütlesi M olan büyük bir kurşun bilye sağ alt kabın altına getirilirse, terazinin dengesi bozulacaktır, çünkü m 1 kütlesi, F 1 ile orantılı bir kuvvetle ön bilyenin M kütlesi tarafından çekilecektir. bu kütlelerin çarpımı ve merkezlerini ayıran d mesafesinin karesiyle ters orantılı:
F k m 1 M , d 2
burada k sözde yerçekimi sabitidir.
Bozulan dengeyi yeniden sağlamak için, terazinin sol üst kefesine n kütleli küçük bir yük koyarız, kefeye bastırdığı kuvvet ağırlığına, yani kuvvete eşittir. Bu yükün tüm Dünya'nın kütlesi tarafından çekimi. Bu kuvvet F" eşittir
F" kn M R 2
burada M, Dünya'nın kütlesi ve R yarıçapıdır.
Öndeki bilyenin varlığının sol üst kefede yatan ağırlıklar üzerindeki ihmal edilebilir etkisini ihmal ederek, denge koşulunu aşağıdaki gibi yazabiliriz:
F F "veya m d 1 M 2 n M R2 .
İÇİNDE bu oran, Dünya'nın kütlesi dışındaki tüm nicelikler M
ölçülü olmak Buradan M tanımlıyoruz. Bahsedilen deneylerde,
M = 5775,2 kg, R = 6366 km, d = 56,86 cm, t 1 = 5,00 kg ve n = 589 mg.
Sonuç olarak, Dünya'nın kütlesi 6.15 × 1027 g'a eşit çıkıyor, çok sayıda temele dayanan Dünya kütlesinin modern tanımı
de ölçümleri, M = 5.974 × 1027 g, yani yaklaşık 6 bin trilyon verir
ton. Bu değerin belirlenmesindeki olası hata %0,1'den fazla değildir. Böylece gökbilimciler dünyanın kütlesini belirlediler. bizde tamamlandı
Dünyayı tarttıklarını söyleme hakkı, çünkü bir cismi terazide her tarttığımızda, özünde onun ağırlığını, Dünya tarafından çekilme kuvvetini değil, kütlesini belirliyoruz: sadece yani cismin kütlesi ağırlıkların kütlesine eşittir.
Dünyanın içi neyden yapılmıştır?
Popüler kitaplarda ve makalelerde rastlanması gereken bir hatayı burada belirtmekte yarar var. Sunumu basitleştirme çabasıyla, yazarlar Dünya'yı tartma konusunu şu şekilde sunuyorlar: bilim adamları gezegenimizin ortalama 1 cm3 ağırlığını (yani özgül ağırlığını) ölçtüler ve hacmini geometrik olarak hesapladıktan sonra ağırlığını belirlediler. özgül ağırlığını hacimle çarparak Dünya. Bununla birlikte, belirtilen yol mümkün değildir: Dünya'nın özgül ağırlığını doğrudan ölçmek imkansızdır, çünkü yalnızca nispeten ince dış kabuğu bizim için mevcuttur1) ve geri kalanının hangi maddelerden oluştuğu hakkında önemli ölçüde hiçbir şey bilinmemektedir. çoğu hacmi.
Tam tersinin olduğunu zaten biliyoruz: Yerkürenin kütlesinin belirlenmesi, ortalama yoğunluğunun belirlenmesinden önce geliyordu. 1 cm3 başına 5,5 g'a eşit olduğu ortaya çıktı - yer kabuğunu oluşturan kayaların ortalama yoğunluğundan çok daha fazla. Bu da yerkürenin derinliklerinde çok ağır maddelerin yattığını gösterir. Tahmini özgül ağırlıklarına göre (ve diğer nedenlerle), daha önce gezegenimizin çekirdeğinin, üstteki kütlelerin basıncıyla güçlü bir şekilde sıkıştırılmış demirden oluştuğu düşünülüyordu. Şimdi, genel olarak, Dünya'nın merkezi bölgelerinin bileşimde kabuktan farklı olmadığına, ancak muazzam basınç nedeniyle yoğunluklarının daha fazla olduğuna inanılıyor.
Güneş ve Ayın Ağırlığı
İşin garibi, uzaktaki Güneş'in ağırlığını belirlemek, bize çok daha yakın olan Ay'ın ağırlığından kıyaslanamayacak kadar daha kolay. (Kullandığımız bu armatürlerle ilgili olarak "ağırlık" kelimesinin
1) Mineraller yerkabuğu sadece 25 km derinliğe kadar keşfedildi; hesaplama, yerkürenin hacminin yalnızca 1/83'ünün mineralojik olarak incelendiğini gösteriyor.
Dünya ile aynı koşullu anlamı kullanıyoruz: kütlenin tanımından bahsediyoruz.)
Güneşin kütlesi aşağıdaki mantıkla bulunur. Şimdiye kadar deneyim
mg. Kütleleri M ve m olan iki cismin D mesafesindeki karşılıklı çekimi f yasaya göre ifade edilecektir. yer çekimi Bu yüzden:
M, Güneş'in kütlesi (gram olarak), m, Dünya'nın kütlesi, D, aralarındaki mesafe, 150.000.000 km ise, o zaman miligram cinsinden karşılıklı çekimleri
15 000 000 000 0002 |
|||||
Öte yandan, bu çekici kuvvet, gezegenimizi yörüngesinde tutan merkezcil kuvvettir.
mekaniğin dirgeni (ayrıca miligram cinsinden) mV 2'dir, burada m, Dünya'nın kütlesidir
(gram cinsinden), V, dairesel hızıdır, 30 km/s = 3.000.000 cm/s'ye eşittir ve D, Dünya'dan Güneş'e olan uzaklığıdır. Buradan,
3 000 0002 |
|||||
Bu denklemden, bilinmeyen M belirlenir (şu şekilde ifade edilir:
gram cinsinden ifade edilir):
M \u003d 2 10 33 gr \u003d 2 10 27 t.
Bu kütleyi dünyanın kütlesine bölmek, yani hesaplamak
2 10 27 ,
6 1021
⅓ milyon elde ederiz.
Güneş'in kütlesini belirlemenin bir başka yolu, Kepler'in üçüncü yasasının kullanımına dayanmaktadır. Evrensel çekim yasasından, üçüncü yasa aşağıdaki biçimde türetilmiştir:
(M + m 1 ) T 1 2 a 1 3 ,
(M + m 2 )T 2 2 a 2 3
M, Güneş'in kütlesi, T gezegenin yıldız periyodu ve -
gezegenin Güneş'ten ortalama uzaklığı ve m gezegenin kütlesidir. Bu yasayı Dünya ve Ay'a uygularsak, şunu elde ederiz:
(A+d) T |
||
(a+d) T |
Gözlemlerden bilinen a, a ve T, T'yi ikame etmek ve paydaki ilk yaklaşımda Dünya'nın kütlesine kıyasla küçük olan Dünya'nın kütlesini ihmal etmek
1) Daha doğrusu din; 1 din = 0.98 mg.
Güneş'in kütlesi ve paydada, Dünya'nın kütlesine kıyasla küçük olan Ay'ın kütlesini elde ederiz.
M 330 000 m
Dünyanın kütlesini bildiğimize göre, Güneş'in kütlesini elde ederiz.
Yani Güneş, Dünya'dan bir milyon katın üçte biri oranında daha ağırdır.
Güneş topunun ortalama yoğunluğunu hesaplamak zor değil: bunun için kütlesini hacme bölmeniz yeterli. Güneşin yoğunluğunun Dünya'nın yoğunluğundan yaklaşık dört kat daha az olduğu ortaya çıktı.
Ayın kütlesine gelince, bir astronomun dediği gibi, "her ne kadar bize diğerlerinden daha yakın olsa da. gök cisimleri, tartmak en uzak (o zamanlar) gezegen olan Neptün'den daha zordur. Ay'ın kütlesini hesaplamamıza yardımcı olacak bir uydusu yok, çünkü artık Güneş'in kütlesini hesapladık. Bilim adamları diğerlerine başvurmak zorunda kaldı, daha fazlası karmaşık yöntemler, bunlardan sadece birinden bahsediyoruz. Güneş tarafından üretilen gelgitin yüksekliği ile Ay tarafından oluşturulan gelgitin karşılaştırılmasından oluşur.
Gelgitin yüksekliği, onu oluşturan cismin kütlesine ve mesafesine bağlıdır ve Güneş'in kütlesi ve mesafesi bilindiğinden, Ay'ın mesafesi de bilinir, o zaman gelgitlerin yüksekliğinin bir karşılaştırmasından, Ay'ın kütlesi belirlenir. Gelgitlerden bahsederken bu hesaplamaya geri döneceğiz. Burada yalnızca nihai sonucu bildiriyoruz: Ay'ın kütlesi, Dünya'nın 1 kütlesidir (Şekil 93).
Dünya'dan daha gevşek ama Güneş'ten daha yoğun bir madde. Ay'ın ortalama yoğunluğunun çoğu gezegenin ortalama yoğunluğundan daha yüksek olduğunu da göreceğiz (sayfa 157'deki levhaya bakın).
Gezegenlerin ve yıldızların ağırlığı ve yoğunluğu
Güneş'in "tartılma" yöntemi, en az bir uydusu olan herhangi bir gezegenin ağırlığına uygulanabilir.
Yörüngedeki uydunun ortalama hızını v ve gezegenden ortalama uzaklığını D bilerek, uydunun merkezcil + m'sini eşitleriz)
gezegen2
gezegenler3
m gezegenler m uydular
T uydu2
bir uydu3
Ve burada, parantez içindeki küçük terimleri ihmal ederek, göreliyi elde ederiz.
Güneşin kütlesinin gezegenin kütlesine oranı
Güneşin kütlesini bilmek,
ancak gezegenin kütlesini belirlemek kolaydır.
m gezegenler
Benzer bir hesaplama, ikili yıldızlar için de geçerlidir, tek fark, burada, hesaplama sonucunda, belirli bir çiftin tek tek yıldızlarının kütlelerinin değil, kütlelerinin toplamının elde edilmesidir.
Gezegenlerin uydularının kütlesini ve hiç uydusu olmayan gezegenlerin kütlesini belirlemek çok daha zordur.
Örneğin, Merkür ve Venüs'ün kütleleri, birbirlerine, Dünya'ya ve ayrıca bazı kuyruklu yıldızların hareketlerine yaptıkları tedirgin edici etki dikkate alınarak bulunur.
Kütleleri, birbirleri üzerinde belirgin bir rahatsız edici etki yaratmayacak kadar önemsiz olan asteroitler için, kütleyi belirleme sorunu, genel olarak konuşursak, çözülemez. Sadece bilinen
- ve sonra tahminen - tüm bu küçük gezegenlerin toplam kütlesinin en yüksek sınırı.
Gezegenlerin kütlesinden ve hacminden, ortalama yoğunlukları kolayca hesaplanır. Sonuçlar aşağıdaki tabloda özetlenmiştir:
Dünyamızın ve Merkür'ün, sistemimizdeki tüm gezegenlerin en yoğun olduğunu görüyoruz. Büyük gezegenlerin küçük ortalama yoğunlukları, her büyük gezegenin katı çekirdeğinin kaplı olması gerçeğiyle açıklanmaktadır.
Ortalama olarak, Dünya yaklaşık 5.976 sekstilyon ton ağırlığındadır. Bu sayı 21 ondalık basamak içerir - görsel olarak böyle bir rakam hayal ederseniz, o zaman sıfır sayısı gözlerinizi dolduracaktır! Aynı zamanda, Dünya'nın kütlesini belirlemek, diyelim ki bir karpuzun ağırlığı kadar basit değildir. Sonuçta, tüm gezegeni terazide alıp tartmak imkansız! Peki dünyanın ağırlığı ne kadardır? Bilim adamlarının bu sorunun cevabını bulması için yüzyıllar geçti.
Dünyanın parametrelerini anlamak - biraz tarih
İnsanlığın şafağında, Dünya'nın boyutu, şekli ve kütlesi hakkında kendi kavramları vardı. Eski insanların görüşüne göre, Dünya modeli, evrenin bu piramidinin en tabanında duran üç balina ve büyük bir kaplumbağa üzerine yerleştirilmiş bir yarımküreye ("düz levha") benziyordu. Alternatif olarak, balinalar yerine filler hareket edebilir. Her ne olursa olsun, eski zamanlarda bir fikir birliği vardı - Dünya düzdü ve bir kenarı vardı.
Orta Çağ'da, Dünya'nın şekli ve ağırlığı hakkındaki fikirler ilk ilerici değişikliklere uğradı. Dünyanın küresel şeklini keşfeden kişi, inançları nedeniyle Engizisyonun kazığına gönderilen Giordano Bruno'ydu. Dünya bilimine bir başka önemli katkı, Dünya'nın yuvarlak olduğu teorisini pratikte doğrulayan dünya gezgini Magellan tarafından yapıldı.
Dünyamızın ağırlığı ne kadardır - ilk keşifler
Yani, Dünya fiziksel bir bedendir ve esası ağırlık olan belirli özelliklere sahiptir. Ortaçağ bilim adamlarının bu keşfi, bir dizi bilimsel keşifler ve Araştırma. Dünyanın ağırlığı ne kadardır? Fizik yasalarına göre ağırlık, bir cismin bir destek üzerine uyguladığı kuvvettir. Ancak Dünya fiziksel anlamda desteklenmiyor. Görünüşe göre Dünya'nın ağırlığı yok. Ama kütle ve hatta ne!
Dünyanın kg cinsinden ağırlığı ne kadardır?
İlk kez, antik Yunan bilim adamı Erastosthenes, Dünya'nın büyüklüğünü belirlemeye çalıştı. Eratosthenes, Yunanistan'ın farklı şehirlerindeki gölgeyi bir çubukla ölçerek ve sonuçları karşılaştırarak, Dünya'nın hacmini hesaplamak için bir formül elde etti.
Bu ilginç!
Bu sayfalarda şunları bulabilirsiniz:
Bir bulutun ağırlığı ne kadardır?
Bir tankın ağırlığı ne kadardır?
beyin ağırlığı ne kadar
Bir yumurtanın ağırlığı ne kadardır?
ağırlık hesap makinesi
Sonra, 17. yüzyılda yasayı keşfeden ünlü İtalyan fizikçi, mekanik ve astronom Galileo Galilei vardı. serbest düşüş. Büyük keşiflerin sopası, dünyanın yerçekimi yasasını öğrendiği sayesinde Isaac Newton tarafından devralındı. Yani bu yasaya göre iki cisim arasındaki çekim kuvveti kütleleriyle doğru, aralarındaki mesafenin karesiyle ters orantılıdır.
Şimdi geriye sadece formülleri kullanmak ve Dünya'nın ağırlığını hesaplamak kalıyor. Dünyanın kütlesi ilk kez 1774 yılında İskoç doktor N. Makelin tarafından belirlendi. Hesaplamaların sonuçlarına göre, gezegenin kütlesi 5.879 sekstilyon tondu. Bununla birlikte, şu anda bu rakam biraz arttı - 5.976 sekstilyon tona kadar.
Dünya yaklaşık 5.976 sekstilyon ton ağırlığındadır.
Bununla birlikte, bu tutarsızlıklar hiçbir şekilde bir ortaçağ bilim adamının hesaplamalarındaki yanlışlıkların kanıtı değildir. Aksine, bu ölçümler doğruluk açısından çarpıcıdır ve göstergeler arasındaki tutarsızlık, kozmik tozun çökmesi nedeniyle Dünyamızın kütlesindeki sürekli artışla açıklanmaktadır. Her yıl Dünya yaklaşık 30.000 ton ağırlaşıyor!
Bu arada, yerçekimi ilkesine dayanarak, Dünya'nın ağırlığını oldukça basit bir şekilde ölçebilirsiniz. İpliğe küçük bir ağırlık asıyoruz ve tam konumunu ölçüyoruz. Yakınlarda bir ton kurşunumuz var. İki gövde arasındaki karşılıklı çekim, küçük ağırlığın hafifçe yana doğru hareket etmesine neden olur - 0,00002 mm'den az. Bu çok küçük bir değerdir, ancak buna dayanarak Dünya'nın kütlesini hesaplamak mümkündür. Ağırlığa göre yerçekimi kuvvetini ve kurşuna küçük bir yükün çekim kuvvetini ölçmek yeterlidir. Elde edilen nispi farka dayanarak, Dünya'nın kütlesi hesaplanabilir.
Dünya kütle dağılımı
Gezegenimizin bileşiminin heterojen olduğu bilinmektedir. Yani, işte Dünya'nın toplam kütlesinin yaklaşık dağılımı (azalan sırayla):
- Manto, demir, kalsiyum ve magnezyum silikatlarından oluşan bir kabuktur. Kütlesi 4.043 x 10 24 kg
- Demir ve nikel içeren çekirdek - yaklaşık 1,93 x 10 24 kg
- İnsanlığın yaşam alanı olan yerkabuğu - 0,026 x 10 24 kg
- Hidrosfer - yaklaşık 0,0014 x 10 24 kg'a karşılık gelir
- Atmosfer yaklaşık olarak 0,0000051 x 1024 kg yer kaplar.
Dünyanın diğer gezegenlere göre ağırlığı ne kadardır?
Dünyamız, Dünya grubunun gezegenleri arasında en büyüğüdür. Örneğin, Mars'ın kütlesi Dünya'nın ağırlığının yaklaşık 0,108'i, Venüs'ün ağırlığı 0,815 ve Merkür'ün ağırlığı 0,055'tir.
Ancak gaz devi gezegenler, Dünya'dan birçok kez daha büyük ve bir o kadar da ağır. Jüpiter ile karşılaştırıldığında, gezegenimiz 317,8 kat daha hafiftir - ancak bu "dev", diğer "yerleşik" varlıklardan çok uzaktır. Güneş Sistemi. Karşılaştırma için: Satürn Dünya'dan 95,1 kat, Neptün - 17,2 kat, Uranüs - 14,5 kat daha ağırdır.
Artık Dünya'nın ağırlığını ve kütlesinin güneş sistemindeki diğer gezegenlerin ağırlığına oranını biliyoruz.
> > > Dünyanın Kütlesi
tam olarak öğrenin dünyanın kütlesi nedir güneş sistemindeki üçüncü gezegendir. Hesaplama formülünün açıklaması, bileşenlerle denklem ve gezegenin kütlesinin nihai sonucu.
5,9736 x 10 24 kg'lık bir işarete ulaşır. Bu büyük bir sayı, ancak beynimizin bir şok durumuna girmesi için, o zaman tam formda - 5.973.600.000.000.000.000.000.000.000 kg. Vay!
Dünyanın kütlesi nasıl bulunur?
Ama Dünya'nın kütlesinin ne olduğunu nasıl anlayabileceklerini bilmek daha ilginç? Her şey gezegenimizin yakındaki nesnelere uyguladığı yerçekimi ile ilgili.
Fizik bize kütlesi olan her cismin birbirini çektiğini söyler. İki bilardo topunu yan yana koyarsanız, bir sonrakine yönelirler. Bu kuvvet bizim için fark edilmez, ancak cihazlar hassasiyetleri nedeniyle yakalar. Bu hesaplama, her ikisinin de kütlesini elde etmeye yardımcı olacaktır.
Newton, küresel nesnelerin kütlesinin merkezlerinde yoğunlaştığını öne sürdü. O zaman denklemi kullanabilirsiniz:
F = G (M1 * M2 / R2).
- F, aralarındaki yerçekimi kuvvetidir.
- G - sabit \u003d 6.67259 × 10 -11 m3 / kg sn 2.
- -M1 ve M2 çekilen kütlelerdir.
- R, aralarındaki mesafedir.
Diyelim ki kütlelerden biri Dünya tarafından temsil ediliyor ve ikincisi bir kilogram küre olacak. Aralarındaki kuvvet 9,8 kg * m / s 2'dir. Dünyanın yarıçapı 6.400.000 m Bu değerleri formüle eklerseniz 6 x 10 24 kg elde edersiniz.
Soruda "ağırlık" yerine "kütle" kelimesinin kullanılmasının doğru olduğuna dikkat etmek önemlidir, çünkü ikinci kavram yerçekimi alanını hesaplamak için gereken kuvvettir. Topu alıp Dünya ve Ay'da tartabilirsiniz ve işaret değişecektir. Ancak kütle sabit bir sayıdır ve dünyanınki sabittir.
Görünüşe göre bu çok fazla ama unutmayalım ki sistemimizde daha büyük nesneler var. Örneğin, yıldızımız dünyanın kütlesini 330.000 kat, Jüpiter ise 318 kat aşıyor. Elbette kırıntılar var. Yani Mars kütlesi Dünya'nın sadece %11'ini kaplıyor.
Sistemdeki en yüksek gezegen yoğunluğu - 5.52 g/cm3 - nedeniyle şanslıyız. Bu değer, etrafında bir kayalık manto tabakasının yoğunlaştığı metal çekirdekten miras alınır. Dev Jüpiter gibi daha az yoğun gezegenler, hidrojen ve diğer gazlarla temsil edilir. Artık Dünya'nın kütlesinin ne olduğunu biliyorsunuz.
Planet Earth, güneş sistemindeki üçüncü büyük gezegendir. Aynı zamanda karasal gezegenler arasında kütle, çap ve yoğunluk bakımından en büyüğüdür (buna Venüs, Merkür, Dünya ve Mars dahildir). Bununla birlikte, örneğin Dünya, başka bir gaz gezegeni olan Uranüs'ten 14 kat daha küçüktür.
Bilim adamları bunu uzun zamandır hesaplarken, bugün çok az kişi devasa ve uçsuz bucaksız gezegenimizin kütlesinin ne olduğunu biliyor. 5,98 10 24 kilograma eşittir.
Yazımızda Dünya'nın kütlesinin ne olduğunu ve nasıl hesaplandığını detaylı olarak anlatacağız.
Yerçekimi, kütle ve ağırlık
Yerçekimi, kütle ve ağırlık ana unsurlardan biridir. fiziksel özellikler Ancak birçok kişi bu kavramları karıştırmaktadır. Her birinin anlamını açıklığa kavuşturmak gerekir.
- Yerçekimi, dünyanın yüzeyine yakın veya başka bir vücuda göre bulunan herhangi bir cisme etki eden bir kuvvettir. Başka bir deyişle yerçekimi, cisimlerin Dünya yüzeyine çekilmesini sağlayan kuvvettir;
- Ağırlık, bir vücudun bir destek üzerinde hareket ettiği fiziksel kuvvet veya miktardır. Bir cismin dünya yüzeyinde durduğunu varsayalım, o zaman ağırlık bu cismin yüzeye etki ettiği kuvvetten başka bir şey değildir. Temel ölçü birimi newton'dur;
- Vücut kütlesi, herhangi bir maddi cismin yerçekimi etkileşimi yeteneğini ölçen bir ölçüdür. Gram, kilogram, centner, ton cinsinden ölçülür. Yerçekimi çekimi veya etkileşimi, I. Newton tarafından keşfedilen evrensel yerçekiminin temelini oluşturur.
Dünyanın kütlesi
Dünyanın kütlesinin ölçülmesi - uzun tarihsel süreç, en büyük bilim adamlarının çoğunun zihninin bağlı olduğu. Gezegenimizin boyutları ilk olarak MÖ 240 civarında Eratosthenes tarafından keşfedildi. e.
Yüzyıllar boyunca, Ptolemy'nin yer merkezli sistemi, Dünya'nın güneş sisteminin merkezinde yer aldığına göre fizik ve astronomiye hakim oldu. Ancak N. Copernicus, I. Kepler, G. Galileo ve diğerleri tarafından keşfedildikten sonra, Dünya gezegeninin parametrelerinin ayrıntılı bir çalışması başladı. Dinamiklerin temel yasaları keşfedildi - Dünya'nın kütlesini ölçmenin temelini oluşturan I. Newton yasaları.
Dünyanın kütlesi ilk olarak 18. yüzyılda İngiliz kimyager G. Cavendish tarafından ölçülmüştür. Deneyi için, uçlarına bağlı kurşun bilyalarla bir burulma dengesi düzeni kullandı. Dönüşümlü olarak bu toplara iki büyük kurşun top getiren bilim adamı, küçük bir topun büyük bir top için çekim kuvvetinin Dünya'nın çekim kuvvetinden kaç kat farklı olduğunu belirledi. Hesaplamalara göre Dünya'nın kütlesi 6.10 21 kilogram çıktı. Böyle bir sayı, zamanımızda zaten kabul edilen Dünya'nın kütlesinin değerine çok yakındır, yaklaşık 5.98·10 24 kilogramdır.
Dünyayı dinamiklerin temel yasalarına göre hesaplama formülü aşağıdaki gibidir:
- M = q r 2 /G, burada:
q - yerçekimi ivmesi veya vücuda yerçekimi tarafından verilen yerçekimi ivmesi. Saniyede metre cinsinden ölçülür ve öncelikle Dünya gezegeninin yüzeyindeki enlem ve günün saatine bağlıdır. Fizikte 9.8 sayısı yerçekimi ivmesi olarak alınır;
- Konuyla ilgili konuşmanın gelişimi üzerine sunum: "Okul öncesi çocuklar için konuşma oyunları ve alıştırmalar" (yaşa göre) Okul öncesi çocukların konuşma gelişimi sunumunu indirin
- "Kar ve kar" A. Blok. Alexander Blok - Kar ve kar: Evden karlı genişliğe şiir
- Okul öncesi çocuklar için ekolojik masallar Çocuklar için havada kim yaşıyor hikayesi
- Bir çocukta doğru ve yetkin konuşma nasıl geliştirilir?