Моларната маса на земята е Колко тежи земята? Закон за гравитацията

> > > Маса на Земята

Разберете точно каква е масата на земятае третата планета в Слънчевата система. Описание на формулата за изчисление, уравнение с компоненти и крайния резултат на масата на планетата.

Достига марка от 5.9736 x 10 24 кг. Това е голямо число, но за да влезе мозъкът ни в състояние на шок, тогава в пълна форма - 5 973 600 000 000 000 000 000 000 000 кг. Еха!

Как да разберете масата на Земята?

Но по-интересно е да разберем как изобщо са могли да разберат каква е масата на Земята? Всичко се дължи на гравитацията, която нашата планета упражнява върху близките обекти.

Физиката ни казва, че всяко тяло с маса се привлича. Ако поставите две билярдни топки една до друга, те ще се насочат към следващата. Тази сила не се забелязва за нас, но устройствата улавят поради своята чувствителност. Това изчисление ще помогне да се извлече масата и на двете.

Нютон предполага, че масата на сферичните обекти е концентрирана в техните центрове. След това можете да използвате уравнението:

F = G (M1 * M2 / R 2).

F е силата на гравитацията между тях.
G - константа \u003d 6,67259 × 10 -11 m 3 / kg s 2.
-M1 и M2 са привлечени маси.
R е разстоянието между тях.

Да кажем, че една от масите е представена от Земята, а втората ще бъде сфера от килограм. Силата между тях е 9,8 kg * m / s 2. Радиусът на Земята е 6 400 000 м. Ако добавите тези стойности към формулата, получавате 6 x 10 24 kg.

Важно е да се отбележи, че във въпроса е правилно да се използва думата "маса", а не "тегло", тъй като последното понятие е силата, която е необходима за изчисляване на гравитационното поле. Можете да вземете топката и да я претеглите върху Земята и Луната и марката ще се промени. Но масата е стабилно число, а земното е постоянно.

Изглежда, че това е много, но нека не забравяме, че в нашата система има и по-големи обекти. Така например нашата звезда превишава масата на Земята 330 000 пъти, а Юпитер - 318 пъти. Има, разбира се, трохи. Така че масата на Марс заема само 11% от Земята.

Щастливци сме заради най-високата планетарна плътност в системата – 5,52 g/cm 3 . Тази стойност е наследена от металното ядро, около което е концентриран слой от скална мантия. Планетите с по-малка плътност, като гигантския Юпитер, са представени от водород и други газове. Сега знаете каква е масата на Земята.

Първо определено тегло на планетата земяпрез 1798 г. известният английски учен Кавендиш(1731–1811). Той се възползва от закона за гравитацията на Нютон и за първи път използва устройство, просто като концепция, наречено торсионна везна, за да претегли Земята. Хенри Кавендиш - първият, който определи теглото на планетата Земя с помощта на торсионна везна. Принципът на тези везни е в основата на съвременния гравитационен вариометър. Това устройство има изключително висока чувствителност и се използва широко в геопроучването.

Размери на планетата Земя

Земята е сравнително голямо световно (небесно) тяло. Размери на планетата Земяса:

полярен радиус- 6 хиляди 357 километра,
екваториален радиусмалко над 6 хиляди 378 километра,
полярен диаметър 12 хиляди 714 километра,
екваториален диаметър 12 хиляди 757 километра,
дължина на меридиана, т.е. кръг, начертан през двата полюса, 40 хиляди 4 километра;
дължина на екватора 40 хиляди 75 километра;
повърхността на цялото земно кълбооколо 510 милиона квадратни километра;
от тях сушиоколо 148 милиона километра,
морета и океаниоколо 362 милиона квадратни километра;
сила на звукаот цялата Земя е 1 милиард 83 милиарда кубически километра,
плътностЗемята е 5,5 пъти по-голяма от плътността на водата,
тегло на планетата земя около 6 хиляди трилиона тона, по-точно 5 989 000 000 000 000 000 000 тона.

Ако беше възможно да се потопи цялата маса на Земята във вагони, товарещи по 50 тона всеки, тогава ще получим влаков състав, който е 8 милиарда пъти по-дълъг от разстоянието от Земята до Слънцето. Ето колко голяма и тежка е нашата Земя!

Плътност на планетата Земя

Среден плътност на планетата земя 4 пъти средната плътност на Слънцето и 5,5 пъти по-плътна от водата. Отделните метали, открити в недрата на Земята, имат още по-голяма плътност. Например платината е 21 пъти по-плътна от водата. Плътността на платината обаче не е толкова голяма, ако вземем предвид, че сред световните тела има такива, чиято плътност ни се струва абсолютно невероятна.

Плътност на други планети

Плътностспътникът на Сириус е 40 хиляди пъти по-голям от плътността на водата. Ако напълните кибритена кутия с веществото на тази звезда и я поставите на кантар, тогава, за да балансирате везните, 15 души трябва да бъдат поставени на друг кантар. Още по-удивителна плътност има малката звезда, открита от астронома Кинер. Веществото на тази звезда е 10 хиляди пъти по-плътно от платината. Кибритена кутия, пълна с това вещество, ще тежи около 50 тона! Опитайте да сложите тази кутия в джоба си! Но трябва да се отбележи, че сред звездите има и такива, чиято средна плътност е 100 пъти по-малка от плътността на заобикалящия ни въздух. Ето колко различна е плътността на звездите.

Закон за гравитацията

Когато стана известно, че нашата планета е ограничена в пространството от всички страни, неволно се повдигна въпросът какво в крайна сметка "държи" в бездната на космоса. Каква сила го задържа в орбитата му? Този въпрос остана отворен дълго време. В продължение на няколко века никой не можеше да го разреши. И накрая, брилянтният математик, механик, физик и астроном, великият (1643–1727) открива закон на гравитацията. Нютон доказа, че всички тела, разположени в пространството на Вселената, взаимно се привличат, (още:). Силата на привличане на всеки две тела е толкова по-голяма, колкото по-малко е разстоянието между тях и колкото по-голяма е масата им. По-точно законът на Нютон гласи следното: всяка материална частица привлича друга материална частица със сила, право пропорционална на техните маси и обратно пропорционална на квадрата на разстоянието между тях.

Исак Нютон - открива закона за всемирното привличане. Следователно, за да поддържа всички планети в техните орбити, централното тяло на системата, около което се движат всички планети (включително нашата Земя), трябва да има гигантска маса. Наистина, масата на Слънцето, централното тяло на планетарната система, е 750 пъти по-голяма от масата на всички планети и техните спътници и повече от 330 000 пъти по-голяма от масата на Земята. Слънцето държи планетите в техните орбити чрез своята гравитация.. Ако нямаше привличане на планетата към Слънцето, тогава планетата P, движеща се например в посока PC, би се движила в тази посока праволинейно и равномерно (според закона на инерцията). През първата секунда той ще се премести от точка P до точка K и накрая ще напусне Слънчевата система. Напротив, ако планетата изпитва само привличане към Слънцето, тогава през първата секунда тя ще се премести от точка P до точка L. Но тъй като това световно тяло едновременно се привлича от Слънцето и се движи, то ще се движи по диагонала на паралелограма на PA, изграден върху тези движения. Следователно планетата в края на първата секунда няма да бъде в точка K или в точка L, а ще се движи по диагонал към точка A. Разсъждавайки по подобен начин, ще заключим, че планетата ще се премести в точка B във втората второ, в третата секунда - до точка Б и т. н. Оказва се, че в тишината на безмерните бездни на световното пространство каква сила непрекъснато отнася нашата Земя и други планети без най-малки тласъци и трусове около Слънцето. Сигурно много от вас са имали удоволствието да въртят в ръцете си ластик със завързано камъче в края му като дете. Когато се върти, гумената лента винаги е в състояние на напрежение, но веднага щом спрете да я въртите, тя веднага се свива и камъчето се приближава към ръката. В случай, че гумената лента внезапно се откъсне от ръцете, камъчето с гумената лента веднага ще отлети. Нещо подобно би се случило с планетите, ако Слънцето изведнъж спре да ги привлича.

Науката е изпълнена с огромен брой различни интересни факти. За един от тях сега искам да говоря. Ще говорим за това колко е масата на Земята и как е възможно да се изчисли.

пионери

В самото начало си струва да кажем, че за първи път интересните данни за масата на Земята са получени от Невил Макелин от шотландския град Пъртшир през далечния 18 век, а именно през 1774 г. В резултат на изчисленията си шотландският учен установи, че масата на Земята е 5 879 000 000 000 000 000 000 тона. Как се произнася правилно това число? И така, това са 5879 секстилиона тона.

За модерността

Определено си струва да се спомене, че тези цифри преследваха учените дълго време. Дали Макелин е изчислил всичко правилно, възможно ли е изчисленията му да са се оказали грешни? И така, съвременните физици решиха да проверят това и представиха своите изчисления за обсъждане. Според техните изчисления масата на планетата Земя е 5 976 000 000 000 000 000 000, т.е. 5976 секстилиона тона. Това е само около 97 секстилиона тона повече от предишните резултати. Въпреки това, не толкова. Освен това ще бъде важен фактът, че теглото на Земята непрекъснато нараства. За всичко е виновен космическият прах (според някои, но не всички учени), който всяка минута се утаява на повърхността на нашата планета, придавайки й допълнителна тежест.

Относно измерванията

Много хора може да имат логичен въпрос: "Но как можете да измерите масата на Земята, защото не можете просто да я вземете и да я поставите в огромен мащаб?" Учените обаче не се страхуваха от трудностите и взеха за основа гравитационното поле, което кара обектите да се привличат един друг. Всички изчисления са получени експериментално. Първо, малка тежест беше окачена на нишка, чиято позиция в пространството беше измерена. Освен това, до този товар, учените поставиха доста тежък оловен куб, който тежи един тон (в края на краищата, всеки знае, че колкото по-тежък е обектът, толкова по-силно е гравитационното му поле да привлича околните обекти). В хода на този експеримент гравитационното поле на огромен оловен куб привлече малко тегло от само 0,00002 милиметра, но това беше достатъчно за учените да изчислят масата на планетата Земя, получавайки желаните числа.

Относно разширението

Както бе споменато по-горе, масата на Земята непрекъснато се увеличава. Въпреки това си струва да се каже, че нашата планета също се разширява. В крайна сметка, как може да се обясни фактът, че всички континенти могат да бъдат събрани без никакви проблеми, като един голям пъзел? Може би това означава, че всички те някога са били свързани, а след това разпръснати? Заслужава да се отбележи, че за първи път теорията за разширяването на Земята е обсъдена през 1889 г. от учения И.О. Юрковски. И въпреки че по това време нямаше потвърждение за това, тези мисли не изчезнаха безследно и от време на време посещаваха най-различни учени по света.

Относно формулата

Има доста проста формула, която свързва силата на гравитацията на Земята, нейната маса, а също и разстоянието на нейната повърхност от центъра. В буквалния вариант това ще изглежда като отношението на масата на Земята към квадрата на разстоянието от нейния център до повърхността.

Ако може да се докаже, че силата на гравитацията намалява с времето, тогава може да се докаже, че увеличаването на планетата се дължи на увеличаване на нейния обем. Масата обаче остана непроменена.
Но ако докажем, че силата на гравитацията нараства с времето, тогава е логичен следният извод: цялата работа е в увеличаването на масата на Земята.

Относно изчисленията

Също така си струва да се отбележи, че днес масата на Земята може да бъде изчислена дори от ученик сам у дома. За да направите това, просто трябва да знаете горната формула: g \u003d φ (M / R 2). На първо място, трябва да извлечете маса от него. Така чрез прости конфигурации получаваме следната връзка: M = g R 2 / φ. В същото време радиусът на земята вече е известен, не е необходимо да се изчислява, той е 6300 км (в метри - 6,38x10 6). Числените версии на g и φ са получени отдавна експериментално. Така че, благодарение на доста прости математически операции, можете да получите желаната цифра, която е равна на 5976 секстилиона тона.

Развитие на събитията

И така, увеличава ли се масата на Земята с времето? да И това е доказано от съвременните учени. За 50 години наблюдение във Вашингтон гравитацията се е увеличила от 980 098 на 980 120 милигала. Що се отнася до Централна Азия, тези показатели бяха както следва: средно силата на гравитацията тук се увеличаваше с около 0,05-0,10 милигала годишно. Колко обаче е, много или малко? Ако погледнете получените цифри за години и дори векове, това е много малко. Ако обаче преизчислим тези показатели за милиони години? Учените също го направиха. И така, за сто милиона години на повърхността на Земята гравитацията се е увеличила около 2,5 пъти. В същото време радиусът на нашата планета се е удвоил! Интересен ще бъде следният факт: дори преди 600 милиона години нашата планета е била около 6-8 пъти по-малка от съвременния си вариант. Масата му промени ли се? Учените все още нямат категоричен отговор на този въпрос. Прахът от космоса пада на Земята, това е сигурно. Но все още никой не знае колко губи планетата в този случай.

Какво стана?

Как обаче се е променило теглото на нашата планета от нейното формиране? Учените успяха да установят, че масата на Земята в първите етапи от нейното възникване е била 99 пъти по-малка от сегашната й версия. Да се обясни всичко е просто: дори преди момента, когато атмосферата се появи на Земята и тя стана обитаема, нашата планета беше постоянно атакувана от гигантски астероиди. Учените смятат, че само благодарение на такова „обстрелване“ Земята е загубила ненужно излишно тегло и по този начин е станала обитаема. И всичко това, защото тези бомбардировки доведоха ядрото на планетата в „работещо“ състояние, включвайки глобалния процес в самата планета.

Метод на Хенри Кавендиш

Струва си да се каже, че масата на Земята представлява интерес за много различни учени. Един от тях е Хенри Кавендиш, който се опита да получи тези цифри чрез измерване на гравитационната константа с помощта на устройство като торсионна везна. До какъв извод стигна в крайна сметка? Така че резултатите ще бъдат много интересни. Ученият каза, че масата на планетата Земя е нула, тъй като тя е в състояние на свободно падане, а гравитацията, която действа върху нея от други космически обекти, е взаимно балансирана и изобщо не води до промяна в позицията на Земята по траекторията на нейното „падане“.

Сравнение: Слънце

Всеки знае, че нашата планета е част от Слънчевата система, в центъра на която е звездата Слънце. Също така си струва да се спомене, че това е най-голямото тяло в тази система, около което се въртят всички планети. Следният факт ще бъде много информативен: масата на Слънцето е приблизително 99,866% от масата на цялата слънчева система! Също така искам да знам колко тази звезда е по-голяма от нашата родна планета? Можете да разберете с прости изчисления. Ако масата на Слънцето е 2 трилиона квадрилиона тона, а масата на Земята, както бе споменато по-горе, е почти 6 секстилиона, тогава разликата ще бъде доста впечатляваща. Центърът на нашата система – Слънцето – е по-голям от планетата Земя около 333 000 пъти!

Сравнение: Луна

Струва си да се вземат предвид и някои други цифри. Интересно, колко пъти масата на нашата планета е по-голяма от масата на Луната, нашият постоянен спътник? Тази цифра е 81,3. Тази стойност е приета като константа през 1964 г. от Международния астрономически съюз. Задължително е да уточним, че този факт е потвърден за пореден път през 1966 г.

Планетата Земя е третата по големина планета в Слънчевата система. Освен това е най-голямата по отношение на маса, диаметър и плътност сред планетите от земния тип (това включва Венера, Меркурий, Земя и Марс). Въпреки това Земята например е 14 пъти по-малка по маса от друга газова планета – Уран.

Малцина днес знаят каква е масата на нашата огромна и необятна планета, докато учените отдавна са я изчислили. То е равно на 5,98 10 24 килограма.

В нашата статия ще опишем подробно каква е масата на Земята и как се изчислява.

Гравитация, маса и тегло

Гравитацията, масата и теглото са едни от основните физически величини, но много хора бъркат тези понятия. Необходимо е да се изясни значението на всеки от тях.

Гравитацията е сила, която действа върху всяко тяло, разположено близо до повърхността на земята или спрямо друго тяло. С други думи, гравитацията е силата, с която телата се привличат към повърхността на Земята;
Теглото е физическата сила или количеството, с което тялото действа върху опора. Да предположим, че ако едно тяло е в покой на повърхността на земята, тогава теглото не е нищо друго освен силата, с която това тяло действа върху повърхността. Основната мерна единица е нютон;
Масата на тялото е мярка, която измерва способността на всяко материално тяло към гравитационно взаимодействие. Измерва се в грамове, килограми, центнери, тонове. Гравитационното привличане или взаимодействие от своя страна е в основата на универсалната гравитация, открита от И. Нютон.

Маса на Земята

Измерването на масата на Земята е дълъг исторически процес, към който са приложени умовете на много от най-големите учени. Размерите на нашата планета са открити за първи път от Ератостен около 240 г. пр.н.е. д.

В продължение на много векове геоцентричната система на Птолемей доминираше във физиката и астрономията, според която Земята се намираше в центъра на Слънчевата система. Едва след откритието на Н. Коперник, И. Кеплер, Г. Галилей и др. започва подробно изследване на параметрите на планетата Земя. Бяха открити основните закони на динамиката - законите на I. Нютон, които поставиха основата за измерване на масата на Земята.

За първи път масата на Земята е измерена през 18 век от британския химик Г. Кавендиш. За своя експеримент той използва настройка на торсионен баланс с оловни топки, завързани в краищата. Алтернативно привеждайки две големи оловни топки към тези топки, ученият определи колко пъти силата на привличане на малка топка към голяма се различава от силата на гравитацията на Земята. Масата на Земята, според изчисленията, се оказа 6·10 21 килограма. Такова число е много близко до стойността на масата на Земята, приета вече в наше време, тя е приблизително 5,98·10 24 килограма.

Формулата за изчисляване на Земята според основните закони на динамиката е следната:

M = q r 2 /G, където:

q - гравитационно ускорение или гравитационно ускорение, дадено на тялото от гравитацията. Измерва се в метри в секунда и зависи основно от географската ширина и времето на деня на повърхността на планетата Земя. Във физиката числото 9,8 се приема като гравитационно ускорение;

Средно Земята тежи около 5,976 секстилиона тона. Това число съдържа 21 знака след десетичната запетая - ако визуално си представите такава цифра, тогава броят на нулите ще зареди очите ви! В същото време определянето на масата на Земята не е толкова просто, колкото, да речем, теглото на диня. В крайна сметка е невъзможно да вземете и претеглите цялата планета на везните! И така, колко тежи земята? Минаха много векове, преди учените да намерят отговора на този въпрос.

Разбиране на параметрите на Земята - малко история

В зората на човечеството е имало собствени концепции за размера, формата и масата на Земята. Според древните хора моделът на Земята приличаше на полукълбо („плоска плоча“), поставено върху три кита и огромна костенурка, стояща в самата основа на тази пирамида на Вселената. Като алтернатива, вместо китове, биха могли да действат слонове. Както и да е, в древността е имало консенсус - Земята е била плоска и е имала ръб.

През Средновековието представите за формата и теглото на Земята претърпяват първите прогресивни промени. Откривателят на сферичната форма на Земята е Джордано Бруно, който е изпратен на кладата на Инквизицията заради убежденията си. Друг съществен принос в науката за Земята има световният пътешественик Магелан, който на практика потвърждава теорията, че Земята е кръгла.

Колко тежи нашата Земя - първите открития

И така, Земята е физическо тяло и има определени свойства, основното от които е теглото. Това откритие на средновековните учени дава началото на редица научни открития и изследвания. Колко тежи Земята? Според законите на физиката теглото е силата, упражнявана от тялото върху опора. Земята обаче не се поддържа във физически смисъл. Оказва се, че Земята няма тегло. Но масата е и дори каква!

Колко тежи Земята в кг?

За първи път древногръцкият учен Ерастостен се опитва да определи размера на Земята. Измервайки с пръчка сянката в различни градове на Гърция и сравнявайки резултатите, Ератостен получава формула за изчисляване на обема на Земята.

Интересно е!

На тези страници можете да разберете:
Колко тежи един облак
Колко тежи един резервоар
Колко тежи мозъкът
Колко тежи едно яйце
калкулатор за тегло

След това имаше известният италиански физик, механик и астроном Галилео Галилей, който откри закона за свободното падане през 17 век. Щафетата на големите открития беше поета от Исак Нютон, благодарение на когото светът научи за закона на гравитацията. И така, според този закон силата на привличане между две тела е право пропорционална на тяхната маса и обратно пропорционална на квадрата на разстоянието между тях.

Сега остава само да използвате формулите и да изчислите колко тежи Земята. За първи път масата на Земята е определена от шотландския лекар Н. Макелин през 1774 г. Според резултатите от изчисленията масата на планетата е 5,879 секстилиона тона. В момента обаче тази цифра леко се е увеличила - до 5,976 секстилиона тона.

Земята тежи около 5,976 секстилиона тона.

Тези несъответствия обаче по никакъв начин не са доказателство за неточности в изчисленията на средновековен учен. Напротив, тези измервания са поразителни със своята точност, а несъответствието между показателите се обяснява с постоянното увеличаване на масата на нашата Земя поради утаяването на космически прах. Всяка година Земята става по-тежка с около 30 000 тона!

Между другото, въз основа на принципа на гравитацията, можете да измерите теглото на Земята съвсем просто. Окачваме малка тежест на конеца и измерваме точната му позиция. Наблизо имаме тон олово. Взаимното привличане между двете тела ще накара малката тежест да се премести леко встрани - по-малко от 0,00002 mm. Това е много малка стойност, но на нейна база е възможно да се изчисли масата на Земята. Достатъчно е да се измери силата на гравитацията спрямо теглото и силата на привличане на малък товар към оловото. Въз основа на получената относителна разлика може да се изчисли масата на Земята.

Разпределение на земната маса

Известно е, че съставът на нашата планета е разнороден. И така, ето приблизителното разпределение на общата маса на Земята (в низходящ ред):

Мантията е обвивка, състояща се от силикати на желязо, калций и магнезий. Масата му е 4,043 х 10 24 кг
Ядрото, което включва желязо и никел - около 1,93 х 10 24 кг
Земната кора, която е местообитанието на човечеството - 0,026 х 10 24 кг
Хидросфера - представлява около 0,0014 х 10 24 кг
Атмосферата заема приблизително 0,0000051 х 1024 кг

Колко тежи Земята в сравнение с други планети?

Нашата Земя е най-голямата сред планетите от земната група. Например масата на Марс е около 0,108 земно тегло, Венера е 0,815, а Меркурий е 0,055.

Но планетите газови гиганти са многократно по-големи от Земята и също толкова по-тежки. В сравнение с Юпитер нашата планета е 317,8 пъти по-лека - обаче този "гигант" е далеч от всеки друг "жител" на Слънчевата система. За сравнение: Сатурн е 95,1 пъти по-тежък от Земята, Нептун - 17,2 пъти, Уран - 14,5 пъти.

Сега знаем колко тежи Земята, както и съотношението на нейната маса към теглото на другите планети в Слънчевата система.