Масса планеты земля в тоннах. Сколько весит земля? Сколько весит Земля

Когда-то Земля казалась человеку бескрайней. Но чем ближе к современности, тем яснее, что пределы у планеты всё-таки есть – и не такая уж она большая… но ещё задолго до того, как на Земле стало становиться тесновато, люди установили и размеры родной планеты, и даже её вес.

Впрочем, если быть точным, веса у Земли нет… вес – как мы помним из школьных уроков физики – «сила, с которой тело действует на подвес или опору», а у Земли нет ни того, ни другого, так что речь пойдёт о массе планеты.

Каким образом её установили – ведь не взвешивали же планету, в самом деле (это какие бы весы потребовались)?

Но на весы класть и не нужно.

Сначала пришлось вычислить размер Земли – это ещё в Древней Греции сделал Эратосфен, сравнивая длину тени от воткнутой в землю палки в разных городах.

Следующий шаг последовал в XVII веке: Г.Галилей определил ускорение свободного падения.

Оставалось «подставить» данные в формулу.

Впервые масса Земли была вычислена в 1774 г. – и сделал это шотландец доктор Н.Мэкелин. У него получилось – 5 879 000 000 000 000 000 000 тонн – 5,879 секстиллионов тонн (так это читается) .

В наше время масса Земли оценивается несколько иначе – 5,976 секстиллионов тонн, не потому, что неправильно было подсчитано, а потому, что Земля действительно становится всё тяжелее и тяжелее: на неё постоянно оседает космическая пыль – в количестве примерно 30 тысяч тонн в год.

По своему составу Земля неоднородна. Как же распределяется её масса?

Большая часть массы Земли приходится на мантию – оболочку, состоящую из силикатов железа, магния, кальция – это 4,043 1024 кг. Второе по «тяжести» – ядро, состоящее из железа (возможно – из железа и никеля) – приблизительно 1,93 1024 кг. Земная кора – на которой мы, собственно, и живём – всего 0, 026 1024 кг, океаны 9т.е. жидкая вода, без которой о возникновении жизни не было бы и речи) – 0,0014 1024кг, а атмосфера, которая – наряду с водой – сделала возможной жизнь на Земле – и того меньше: 0,0000051 1024 кг.

Какое место занимает в этом плане Земля среди «братьев и сестёр» по Солнечной системе?

Скажем прямо – не первое. До газовых гигантов ей далеко: она уступает даже самому «маленькому» из них – Урану – в 14,5 раз, Нептуну – в 17,2 раз, масса Сатурна в 95,1 больше земной, а уж Юпитер в 317,8 раз тяжелее нашей планеты (впрочем, этот рекордсмен оставил далеко позади и все остальные планеты Солнечной системы: его масса 2,47 раза больше, чем у них у всех вместе взятых).

А вот где наша планета лидирует – так это среди планет Земной группы (так называют планеты, имеющие твёрдую поверхность – в отличие от газовых гигантов, высокую плотность и состоящие в основном из железа и силикатов – в отличие от каменно-ледяных карликовых планет): масса Марса – 0,108 земной, Венеры – 0,815, Меркурия – 0,055. Что ни говори – приятно сознавать, что наша родная планета хоть где-то – первая!

Земля расположена в космическом пространстве, поэтому узнать вес планеты очень сложно. Не положишь же ее на весы! Поэтому мы поговорим о весе тех веществ, из которых Земля состоит, то есть о ее массе.

Масса Земли приблизительно равна 6,6 сикстиллиона тонн. Чтобы понять, какое это огромное число, давай его напишем: 6 600 000 000 000 000 000 000.

Как же ученые узнали массу Земли?

Свой расчет они основывали на общеизвестном свойстве всех тел притягиваться друг к другу. Именно это их качество лежит в основе земного притяжения. Согласно закону земного притяжения сила притяжения двух тел зависит от их масс и их расстояния между ними. Чем больше предметы, тем больше сила их притяжения, и, наоборот, чем дальше они расположены друг от друга, тем меньше они притягиваются.

Как же ученые "взвесили" Землю.

Для этого они взяли небольшой груз, подвесили его, замерив точное положение. Затем к подвешенному грузу приблизили целую тонну металла. Груз и металл начали притягиваться друг к другу. Груз немного отклонился от своего первоначального положения (величина отклонения составляет примерно одну миллионную часть сантиметра. Вот почему измерения нужно делать с особой точностью).

Определив величину отклонения груза, ученые смогли приступить к вычислению веса Земли. Для этого необходимо узнать силу притяжения между Землей и грузом и между металлом и грузом. Относительная разница между двумя показа гелями и даст нам массу Земли.

Из чего состоит земная масса? Поверхность Земли покрыта корой из твердой породы, под ней расположена земная мантия, также состоящая из твердой породы, а в самой середине находится ядро планеты. Температура в центре Земли очень высока, поэтому ядро состоит из расплавленных веществ.

Планета Земля - третья по величине планета Солнечной системы. Она также является крупнейшей по массе, диаметру и плотности среди планет земной группы (сюда входят Венера, Меркурий, Земля и Марс). Однако, Земля, например, по своей массе в 14 раз уступает другой газовой планете - Урану.

Немногие сегодня знают, какова масса нашей огромной и необъятной планеты, тогда как ученые ее уже давно вычислили. Она равна 5,98·10 24 килограммов.

В нашей статье мы расскажем подробно, чему равна масса Земли и о том, как она вычисляется.

Сила тяжести, масса и вес

Сила тяжести, масса и вес - одни из основных физических величин, однако, очень многие путают эти понятия. Нужно внести ясность в значение каждого из них.

• Сила тяжести - сила, которая действует на всякое тело, расположенное вблизи поверхности земли или относительно другого тела. Иными словами, сила тяжести - сила, с которой тела притягиваются к поверхности Земли;
• Вес - это физическая сила или величина, с которой тело действует на опору. Допустим, если тело находится в покое на поверхности земли, то вес - ничто иное как сила, с которой это тело действует на поверхность. Основная единица измерения - ньютоны;
• Масса тела - мера, которая измеряет возможность любого материального тела к гравитационному взаимодействию. Измеряется в граммах, килограммах, центнерах, тоннах. Гравитационное притяжение или взаимодействие в свою очередь лежит в основе всемирного тяготения открытого И. Ньютоном.

Масса Земли

Измерение массы Земли - длительный исторический процесс, к которому приложились умы многих величайших ученых. Размеры нашей планеты были впервые открыты Эратосфеном примерно в 240 г. до н. э.

На протяжении многих веков в физике и астрономии господствовала геоцентрическая система Птолемея, согласно которой Земля располагалась в центре Солнечной системы. Только после открытый Н. Коперника, И. Кеплера, Г. Галилея и др. началось детальное изучение параметров планеты Земля. Были открыты основные законы динамики - законы И. Ньютона, которые и положили начало измерениям массы Земли.

Массу Земли впервые измерил в 18 веке британский химик Г. Кавендиш. Для своего опыта он использовал установку крутильных весов с привязанными на концах свинцовыми шариками. Поочередно поднося к этим шарикам два больших свинцовых шара, ученый установил во сколько раз сила притяжения маленького шара к большому отличается от силы притяжения Земли. Масса Земли согласно вычислениям получилась 6·10 21 килограммов. Такое число очень близко к значению массы Земли, принятому уже в наше время, оно составляет примерно 5,98·10 24 килограммов.

Формула вычисления Земли согласно основным законам динамики выглядит следующим образом:

• M = q·r 2 /G, где:

q - гравитационное ускорение или ускорение свободного падения, придается телу силой тяжести. Измеряется в метрах в секунду и зависит в первую очередь от широты и времени суток на поверхности планеты Земля. В физике за гравитационное ускорение принимают цифру 9,8;

Наука таит в себе огромное количество различных интереснейших фактов. Об одном из них сейчас и хочется поговорить. Речь пойдет о том, сколько же составляет масса Земли и как ее удалось посчитать.

Первопроходцы

В самом начале стоит рассказать о том, что впервые интересующие цифры о массе Земли получил Невил Мэкелин из шотландского городка Пертшира еще в далеком 18 веке, а именно в 1774 году. В результате своих вычислений шотландский ученый определил, что масса Земли равна5 879 000 000 000 000 000 000 тонн. Как же правильно произнести эту цифру? Так, это 5879 секстиллионов тонн.

О современности

Обязательно стоит сказать и о том, что данные цифры длительное время не давали ученым покоя. Все ли правильно подсчитал Мэкелин, возможно ли то, что его подсчеты оказались ошибочными? Так, современные физики решили это перепроверить и предоставили на обсуждение свои подсчеты. Согласно их вычислениям, масса планеты Земля составляет 5 976 000 000 000 000 000 000, т.е. 5976 секстиллионов тонн. Это всего лишь на каких-то 97 секстиллионов тонн больше в сравнении с предыдущими результатами. Впрочем, не так уж и много. К тому же важным окажется тот факт, что вес Земли постоянно увеличивается. Всему виной космическая пыль (как считают некоторые, однако далеко не все ученые), которая ежеминутно оседает на поверхности нашей планеты, придавая ей дополнительный вес.

Об измерениях

У многих людей может возникнуть логический вопрос: "А как же можно измерить массу Земли, ведь ее же нельзя просто взять и положить на огромнейшие весы?" Однако ученые не испугались сложностей и за основу взяли гравитационное поле, которые заставляет предметы притягиваться друг к другу. Все вычисления были получены экспериментальным путем. Сначала был на нитке подвешен маленький груз, положение которого в пространстве было измерено. Далее рядом с этим грузом ученые поместили довольно увесистый свинцовый куб, который весил тонну (всем ведь известно, что чем тяжелее предмет, тем сильнее его гравитационное поле притягивает окружающие предметы). В ходе данного эксперимента гравитационное поле огромного свинцового куба притянуло к себе небольшой грузик всего лишь на 0,00002 миллиметра, однако этого оказалось достаточно для того, чтобы ученым удалось подсчитать массу планеты Земля, получив такие желанные цифры.

О расширении

Как уже было выше сказано, масса Земли постоянно увеличивается. Однако стоит сказать и о том, что наша планета также и расширяется. Ведь как можно объяснить тот факт, что все материки можно без проблем сложить вместе, как один большой пазл? Может, это означает, что все они когда-то были соединены, а потом разошлись? Стоит сказать о том, что впервые о теории расширения Земли заговорил еще в далеком 1889 году ученый И.О. Юрковский. И, хотя в то время подтверждений этому еще не было, данные мысли не исчезли бесследно и время от времени посещали самых различных ученых всего мира.

О формуле

Существует довольно простая формула, которая связывает силу тяжести на Земле, ее массу, а также расстояние ее поверхности от центра. В буквенном варианте это будет выглядеть как соотношение массы Земли и квадрата расстояния от ее центра до поверхности.

1. Если удастся доказать, что сила тяжести уменьшается со временем, то можно доказать, что увеличение планеты происходило благодаря увеличению ее объема. Масса же при этом оставалась неизменной.
2. Однако если доказать, что сила тяжести со временем возрастает, то логичен следующий вывод: все дело в увеличении массы Земли.

О расчетах

Стоит также упомянуть о том, что сегодня масса Земли может быть рассчитана даже школьником самостоятельно в домашних условиях. Для этого всего лишь надо знать вышеописанную формулу: g = φ (M/R 2). В первую очередь нужно извлечь из нее массу. Так, путем несложных конфигураций получаем следующее соотношение: M = g R 2 / φ. При этом радиус земли уже известен, его не нужно рассчитывать, это 6300 км (в метрах - 6,38х10 6). Численные же варианты g и φ были получены давно опытным путем. Итак, благодаря довольно простым математическим действиям можно получить искомую цифру, которая равняется 5976 секстиллионам тонн.

Развитие событий

Так увеличивается ли со временем масса Земли? Да! И это было доказано современным учеными. За 50 лет наблюдений в Вашингтоне сила тяжести возросла от 980098 до 980120 миллигал. Что касается Средней Азии, то эти показатели были следующими: в среднем за год сила тяжести тут возрастала примерно на 0,05— 0,10 миллигал. Однако сколько это, много или же мало? Если просматривать полученные цифры относительно годов и даже столетий, то это очень мало. Однако если пересчитать данные показатели на миллионы лет? Ученые и это сделали. Так, за сто миллионов лет на поверхности Земли сила тяжести возросла примерно в 2,5 раза. При этом радиус нашей планеты удвоился! Интересным окажется следующий факт: еще 600 миллионов лет тому назад наша планеты бала примерно в 6-8 раз меньше современного ее варианта. Изменилась ли при этом ее масса? Однозначного ответа на это вопрос до сих пор у ученых нет. Пыль из космоса падает на Землю, это точно. Но вот сколько планета при этом теряет, не знает пока никто.

Что было?

Однако как изменялся вес нашей планеты с момента ее образования? Ученым удалось выяснить, что масса Земли на первых этапах ее зарождения была в 99 раз меньше ее теперешнего варианта. Объяснить все просто: еще до того момента, как на Земле возникла атмосфера, и она стала пригодной для жизни, нашу планету постоянно атаковали гигантские астероиды. Ученые считают, что только благодаря такому вот «обстрелу» Земля сбросила ненужный лишний вес и таким образом стала пригодной для жизни. А все потому, что данные бомбардировки привели ядро планеты в «рабочее» состояние, включив глобальный процесс внутри самой планеты.

Метод Генри Кавендиша

Стоит сказать о том, что масса Земли интересовала множество различных ученых. Один из них - Генри Кавендиш, который попытался получить данные цифры благодаря измерению гравитационной постоянной при помощи такого приспособления, как крутильные весы. К какому же выводу в итоге он пришел? Так, результаты окажутся весьма интересными. Ученый сказал, что масса планеты Земля равняется нулю, так как она находится в состоянии свободного падения, а гравитация, которая воздействует на нее со стороны иных космических объектов, взаимоуравновесилась и совершенно не приводит к изменению положения Земли на траектории ее «падения».

Сравнение: Солнце

Всем известно, что наша планета является частью Солнечной системы, в центре которой находится звезда Солнце. Стоит сказать также о том, что это самое крупное тело в данной системе, вокруг которого вращаются все планеты. Весьма познавательным окажется следующий факт: масса Солнца составляет примерно 99,866% массы всей солнечной системы! Также хочется узнать, насколько же данная звезда больше нашей родной планеты? Узнать это можно благодаря несложным подсчетам. Если масса Солнца составляет 2 триллиона квадриллионов тонн, а масса Земли, как уже было выше сказано, - почти 6 секстиллионов, то разница будет довольно внушительной. Центр нашей системы - Солнце - больше планеты Земля примерно в 333 000 раз!

Сравнение: Луна

Стоит также рассмотреть и несколько иные цифры. Интересно, а во сколько раз масса нашей планеты больше, нежели масса Луны, нашего постоянного спутника? Эта цифра составляет 81,3. Данное значение было принято как постоянное в 1964 году Международным астрономическим союзом. Обязательно нужно уточнить, что данный факт еще раз был подтвержден в 1966 году.

Земля - уникальная планета солнечной системы. Она не самая маленькая, но и не самая крупная: занимает пятое место по габаритам. Среди планет земной группы она является крупнейшей по массе, диаметру, плотности. Планета располагается в космическом пространстве, и узнать, сколько весит Земля, сложно. Ее же нельзя положить на весы и взвесить, поэтому об ее весе говорят, суммируя массу всех веществ, из которых она состоит. Приблизительно этот показатель равен 5,9 секстиллиона тонн. Чтобы понимать, какая это цифра, можно ее просто математически записать: 5 900 000 000 000 000 000 000. От этого количества нулей как-то рябит в глазах.

История попыток определения размера планеты

Ученых всех веков и народов пытались найти ответ на вопрос о том, сколько весит Земля. В древние времена люди предполагали, что планета - это плоская тарелка, которую держат киты и черепаха. В некоторых нациях вместо китов были слоны. В любом случае разные народы мира представляли планету плоской и имеющей свой край.

Во времена Средневековья представления о форме и весе изменились. Первым, кто заговорил о сферическом виде, был Дж. Бруно, однако, за свои убеждения его казнила инквизиция. Другой вклад в науку, который показывает радиус и массу Земли, внес путешественник Магеллан. Именно он предположил, что планета круглая.

Первые открытия

Земля - физическое тело, имеющее определенные свойства, среди которых есть и вес. Это открытие позволило начать самые разные исследования. По физической теории вес - это сила действия тела на опору. Учитывая, что Земля не имеет никакой опоры, можно сделать вывод, что у нее нет веса, а вот масса имеется, и большая.

Вес Земли

Впервые определить размер планеты пытался Эратосфен - древнегреческий ученый. В разных городах Греции он проводил замеры тени, а после сравнивал полученные данные. Таким образом он пытался рассчитать объем планеты. После него провести вычисления пытался итальянец Г. Галилей. Именно он открыл закон свободного тяготения. Эстафета по определению того, сколько весит Земля, была принята И. Ньютоном. Благодаря попыткам сделать замеры, он открыл закон гравитации.

Впервые определить, сколько весит Земля, удалось шотландскому ученому Н. Мэкелин. По его вычислениям масса планеты составляет 5,9 секстиллионов тонн. Сейчас этот показатель увеличился. Различия в весе связано с оседанием на поверхности планеты космической пыли. Примерно тридцать тонн пыли ежегодно остаются на планете, делая ее тяжелее.

Масса Земли

Чтобы точно узнать, сколько весит Земля, необходимо знать состав и вес веществ, из которых состоит планета.

1. Мантия. Масса этой оболочки составляет примерно 4,05 Х 10 24 кг.
2. Ядро. Эта оболочка весит меньше мантии - всего 1.94 Х 10 24 кг.
3. Кора земная. Данная часть очень тонкая и весит всего 0,027 Х 10 24 кг.
4. Гидросфера и атмосфера. Эти оболочки весят 0,0015 Х 10 24 и 0,0000051 Х 10 24 кг, соответственно.

Сложив все эти данные, получаем вес Земли. Однако по разным источникам масса планеты различна. Так сколько весит планета Земля в тоннах, и сколько весят другие планеты? Вес планеты составляет 5,972 Х 10 21 т. Радиус - 6370 километров.

На основе принципа гравитации можно с легкостью определить вес Земли. Для этого берется нить, и на нее подвешивается маленький груз. Его местоположение определяется точно. Рядом размещают тонну свинца. Между двумя телами возникает притяжение, из-за которого груз отклоняется в сторону на незначительное расстояние. Однако даже отклонение в 0,00003 мм дает возможность вычислить массу планеты. Для этого достаточно измерить силу притяжения по отношению к весу и силу притяжения малого груза к большому. Полученные данные позволяют провести расчеты массы Земли.

Масса Земли и других планет

Земля является самой большой планетой земной группы. По отношению к ней масса Марса составляет около 0,1 земного веса, а Венера - 0,8. составляет около 0,05 от земного. Газовые гиганты во много раз крупнее Земли. Если сравнить Юпитер и нашу планету, то гигант больше в 317 раз, а Сатурн тяжелее в 95 раз, Уран - в 14. Есть планеты, которые весят больше Земли в 500 раз и более. Это огромные газовые тела, расположенные за пределами нашей солнечной системы.