กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 10 นาที

มวลโลก

มวลของโลก (ใช้สัญลักษณ์M 🜨 , M ♁หรือM Eโดยที่🜨และ♁เป็นสัญลักษณ์ทางดาราศาสตร์ของโลก ) คือหน่วยของมวลที่เท่ากับมวลของดาวเคราะห์โลกค่าประมาณที่ดีที่สุดในปัจจุบันสำหรับมวลของโลกคือM.

มวลโลก

มวลโลก
ภาพประกอบในศตวรรษที่ 19 ของ คำพูดติดตลกของ อาร์คิมิดีสที่ว่า "ให้คานที่ยาวพอและจุดหมุนมาให้ฉัน แล้วฉันจะเคลื่อนโลกได้" [ 1 ]
ข้อมูลทั่วไป
ระบบหน่วยดาราศาสตร์
หน่วยของมวล
เครื่องหมาย
การแปลง
เมตรใน ...... เท่ากับ ...
   หน่วยฐาน SI   (5.9722 ± 0.0006) × 10 24  กก.
   ธรรมเนียมปฏิบัติของสหรัฐอเมริกา   1.3166 × 10 25ปอนด์

มวลของโลก (ใช้สัญลักษณ์M , M หรือM โดยที่🜨และเป็นสัญลักษณ์ทางดาราศาสตร์ของโลก ) คือหน่วยของมวลที่เท่ากับมวลของดาวเคราะห์โลกค่าประมาณที่ดีที่สุดในปัจจุบันสำหรับมวลของโลกคือM =5.9722 × 10 24  กก.โดยมีความไม่แน่นอนสัมพัทธ์ 10−4[ 2 ] ซึ่งเทียบเท่ากับความหนาแน่นเฉลี่ยของ5515 กก./ลบ.ม. เมื่อใช้คำนำหน้าหน่วยเมตริก ที่ใกล้เคียงที่สุด มวลของโลกจะอยู่ที่ประมาณหกรอนนากรัมหรือ 6.0 Rg [ 3 ]

มวลของโลกเป็นหน่วยวัดมวล มาตรฐาน ในทางดาราศาสตร์ที่ใช้ระบุขนาดมวลของดาวเคราะห์ดวง อื่น ๆ รวมถึงดาวเคราะห์ หิน และดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ มวล 1 เท่าของมวลของดวงอาทิตย์นั้นใกล้เคียงกับ...333,000 เท่าของมวลโลก มวลโลกนี้ไม่รวมมวลของดวงจันทร์มวลของดวงจันทร์คิดเป็นประมาณ 1.2% ของมวลโลก ดังนั้นมวลรวมของระบบโลก-ดวงจันทร์จึงใกล้เคียงกับ...6.0457 × 10 24  กก .

มวลส่วนใหญ่ประกอบด้วยเหล็กและออกซิเจน (ประมาณ 32% ในแต่ละชนิด) แมกนีเซียมและซิลิคอน (ประมาณ 15% ในแต่ละชนิด) และแคลเซียมอะลูมิเนียมและนิกเกล (ประมาณ 1.5% ในแต่ละชนิด)

การวัดมวลของโลกอย่างแม่นยำนั้นทำได้ยาก เนื่องจากเทียบเท่ากับการวัดค่าคงที่ความโน้มถ่วงซึ่งเป็นค่าคงที่ทางฟิสิกส์ พื้นฐานที่ทราบค่าได้แม่นยำน้อยที่สุด เนื่องมาจาก แรงโน้มถ่วงค่อนข้างอ่อนมวลของโลกถูกวัดได้อย่างแม่นยำเป็นครั้งแรก (คลาดเคลื่อนประมาณ 20% จากค่าที่ถูกต้อง) ในการทดลองของชีฮัลลิออนในช่วงทศวรรษ 1770 และคลาดเคลื่อนไม่เกิน 1% จากค่าปัจจุบันในการทดลองของคาเวนดิชในปี 1798

หน่วยมวลในทางดาราศาสตร์

มวลของโลกโดยประมาณคือ:

,

ซึ่งสามารถแสดงในรูปของมวลของดวงอาทิตย์ได้ดังนี้:

.

อัตราส่วนของมวลโลกต่อมวลดวงจันทร์ได้รับการวัดด้วยความแม่นยำสูง ค่าประมาณที่ดีที่สุดในปัจจุบันคือ: [ 4 ] [ 5 ]

มวลของวัตถุทางดาราศาสตร์ ที่น่าสนใจ เมื่อเทียบกับมวลของโลก
วัตถุ มวลโลกM อ้างอิง
ดวงจันทร์0.012 300 0371 (4)[ 4 ]
ดวงอาทิตย์332 946 .0487 ± 0.0007[ 2 ]
ปรอท0.0553 [ 6 ]
ดาวศุกร์0.815 [ 6 ]
โลก1 ตามคำจำกัดความ
ดาวอังคาร0.107 [ 6 ]
ดาวพฤหัสบดี317.8 [ 6 ]
ดาวเสาร์95.2 [ 6 ]
ยูเรนัส14.5 [ 6 ]
ดาวเนปจูน17.1 [ 6 ]
พลูโต0.0025 [ 6 ]
เอริส0.0027
Gliese 667 Cc3.8 [ 7 ]
เคปเลอร์-442บี1.0 – 8.2 [ 8 ]

ผลคูณของM และค่าคงที่ความโน้มถ่วงสากล ( G ) เรียกว่าค่าคงที่ความโน้มถ่วงแบบศูนย์กลางโลก ( G M ) และเท่ากับ(398 600 441 .8 ± 0.8) × 10 6  m 3 s −2ถูกกำหนดโดยใช้ข้อมูลการวัดระยะด้วยเลเซอร์จากดาวเทียมโคจรรอบโลก เช่นLAGEOS-1 [ 9 ] [ 10 ] G M 🜨 สามารถคำนวณได้โดยการสังเกตการเคลื่อนที่ของดวงจันทร์[ 11 ]หรือคาบของลูกตุ้มที่ระดับความสูงต่างๆ แม้ว่าวิธีการเหล่านี้จะมีความแม่นยำน้อยกว่าการสังเกตดาวเทียมเทียมก็ตาม

ความไม่แน่นอนสัมพัทธ์ของG M คือเพียงเล็กน้อย2 × 10 −9ซึ่งเล็กกว่าความไม่แน่นอนสัมพัทธ์สำหรับM เอง อย่างมาก สามารถหาค่าM G M ด้วยG เท่านั้น และค่า G นั้นทราบได้เพียงความไม่แน่นอนสัมพัทธ์เท่านั้น2.2 × 10 −5 , [ 12 ]ดังนั้นM จะมีความไม่แน่นอนเท่ากันอย่างดีที่สุด ด้วยเหตุผลนี้และเหตุผลอื่นๆ นักดาราศาสตร์จึงนิยมใช้G M หรืออัตราส่วนมวล (มวลที่แสดงในหน่วยมวลโลกหรือมวลดวงอาทิตย์ ) แทนที่จะใช้มวลในหน่วยกิโลกรัมเมื่ออ้างอิงและเปรียบเทียบวัตถุดาวเคราะห์

องค์ประกอบ

ความหนาแน่นของโลกแตกต่างกันอย่างมาก ตั้งแต่ต่ำกว่า...2700 กก./ลบ.ม. ในเปลือกโลกชั้นบนมากถึง13,000  กก./ลบ.ม. ในแกนกลาง[ 13 ] แกนโลกคิด เป็น 15 % ของปริมาตรโลก แต่มีมวลมากกว่า 30% เนื้อโลกคิดเป็น 84% ของปริมาตรและมีมวลเกือบ 70% ในขณะที่เปลือกโลกมีมวลน้อยกว่า 1% [ 13 ]ประมาณ 90% ของมวลโลกประกอบด้วยโลหะผสมเหล็ก-นิกเกิล (เหล็ก 95%)ในแกนโลก (30%) และซิลิคอนไดออกไซด์ (ประมาณ 33%) และแมกนีเซียมออกไซด์ (ประมาณ 27%) ในเนื้อโลกและเปลือกโลก ส่วนประกอบเล็กน้อยมาจากเหล็ก(II)ออกไซด์ (5%) อะลูมิเนียมออกไซด์ (3%) และแคลเซียมออกไซด์ (2%) [ 14 ]นอกเหนือจากธาตุติดตามจำนวนมาก (ใน แง่ของธาตุ พื้นฐาน : เหล็กและออกซิเจนประมาณ 32% ต่อกันแมกนีเซียมและซิลิคอนประมาณ 15% ต่อกันแคลเซียมอะลูมิเนียมและนิกเกิลประมาณ 1.5% ต่อกัน) คาร์บอนคิดเป็น 0.03% น้ำคิดเป็น 0.02% และชั้นบรรยากาศคิดเป็นประมาณหนึ่งส่วนต่อล้าน[ 15 ]

ประวัติการวัด

ลูกตุ้มที่ใช้ใน เครื่องมือ วัดแรงโน้มถ่วง ของเมนเดนฮอลล์ จากวารสารวิทยาศาสตร์ปี 1897 เครื่องวัดแรงโน้มถ่วงแบบพกพาที่พัฒนาขึ้นในปี 1890 โดยโทมัส ซี. เมนเดนฮอลล์ให้การวัดเชิงสัมพัทธ์ที่แม่นยำที่สุดของสนามแรงโน้มถ่วงเฉพาะที่ของโลก

มวลของโลกถูกวัดโดยอ้อมโดยการกำหนดปริมาณอื่นๆ เช่น ความหนาแน่น แรงโน้มถ่วง หรือค่าคงที่แรงโน้มถ่วงของโลก การวัดครั้งแรกในการทดลองของ Schiehallion ในช่วงทศวรรษ 1770 ให้ค่าที่ต่ำเกินไปประมาณ 20% การทดลองของ Cavendishในปี 1798 พบค่าที่ถูกต้องภายใน 1% ความไม่แน่นอนลดลงเหลือประมาณ 0.2% ในช่วงทศวรรษ 1890 [ 16 ]และ 0.1% ในปี 1930 [ 17 ]

ทราบ ค่ามวลของโลกได้แม่นยำกว่าสี่หลักสำคัญมาตั้งแต่ทศวรรษ 1960 ( WGS66 ) ดังนั้นนับตั้งแต่นั้นมา ความไม่แน่นอนของมวลโลกจึงถูกกำหนดโดยความไม่แน่นอนในการวัดค่าคงที่แรงโน้มถ่วงเป็นหลัก ความไม่แน่นอนสัมพัทธ์ถูกอ้างถึงที่ 0.06% ในทศวรรษ 1970 [ 18 ]และที่ 0.01% (10⁻⁴ )ในทศวรรษ 2000 ความไม่แน่นอนสัมพัทธ์ในปัจจุบันที่10⁻⁴เท่ากับ6 × 10²⁰  กิโลกรัมในเชิงสัมบูรณ์ ซึ่งมีมวลอยู่ในระดับเดียวกับดาวเคราะห์น้อย ( 70% ของมวลของเซเรส )

การประเมินเบื้องต้น

ก่อนที่จะมีการวัดค่า คงที่ความโน้มถ่วงโดยตรงการประมาณมวลของโลกนั้นจำกัดอยู่เพียงการประมาณความหนาแน่นเฉลี่ยของโลกจากการสังเกตเปลือกโลกและการประมาณปริมาตรของโลก การประมาณปริมาตรของโลกในศตวรรษที่ 17 นั้นอิงจากการประมาณเส้นรอบวงที่ 60 ไมล์ (97 กิโลเมตร) ตามองศาละติจูด ซึ่งสอดคล้องกับรัศมีของโลก5500 กิโลเมตร (86% ของรัศมีจริงของโลกประมาณ)6371 กม. ) ส่งผลให้ปริมาตรโดยประมาณน้อยกว่าค่าที่ถูกต้องประมาณหนึ่งในสาม[ 19 ]

ความหนาแน่นเฉลี่ยของโลกยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด มีการสันนิษฐานว่าโลกประกอบด้วยน้ำเป็นส่วนใหญ่ ( ทฤษฎีเนปจูน ) หรือหินอัคนี เป็นส่วนใหญ่ ( ทฤษฎีพลูโตนิสม์ ) ซึ่งทั้งสองทฤษฎีนี้บ่งชี้ว่าความหนาแน่นเฉลี่ยต่ำเกินไป ซึ่งสอดคล้องกับมวลรวมที่มีขนาดประมาณ...10 24  กก . ไอแซค นิวตันประมาณการโดยไม่มีการวัดที่เชื่อถือได้ว่าความหนาแน่นของโลกจะมากกว่าความหนาแน่นของน้ำห้าหรือหกเท่า[ 20 ]ซึ่งแม่นยำอย่างน่าประหลาดใจ (ค่าปัจจุบันคือ 5.515) นิวตันประเมินปริมาตรของโลกต่ำกว่าความเป็นจริงประมาณ 30% ดังนั้นการประมาณการของเขาจึงเทียบเท่ากับโดยประมาณ(4.2 ± 0.5) × 10 24  กก .

ในศตวรรษที่ 18 ความรู้เกี่ยวกับกฎแรงโน้มถ่วงสากลของนิวตันทำให้สามารถประมาณค่าความหนาแน่นเฉลี่ยของโลกได้โดยอ้อม ผ่านการประมาณค่า (สิ่งที่ในศัพท์สมัยใหม่เรียกว่า) ค่าคงที่แรงโน้มถ่วงการประมาณค่าความหนาแน่นเฉลี่ยของโลกในยุคแรกๆ ทำได้โดยการสังเกตการเบี่ยงเบนเล็กน้อยของลูกตุ้มใกล้ภูเขา ดังเช่นในการทดลองของชีฮัลลิออนนิวตันได้พิจารณาการทดลองนี้ในหนังสือปรินซิเปียแต่สรุปอย่างมองโลกในแง่ร้ายว่าผลกระทบจะน้อยเกินกว่าจะวัดได้

คณะสำรวจระหว่างปี 1737 ถึง 1740 โดยปิแอร์ บูเกอร์และชาร์ลส์ มารี เดอ ลา คอนดามีน พยายามกำหนดความหนาแน่นของโลกโดยการวัดคาบของลูกตุ้ม (และด้วยเหตุนี้จึงวัดความแรงของแรงโน้มถ่วง) เป็นฟังก์ชันของระดับความสูง การทดลองดำเนินการในเอกวาดอร์และเปรู บนภูเขาไฟปิชินชาและภูเขาชิมโบราโซ [ 21 ] บูเกอร์เขียนในบทความปี 1749 ว่าพวกเขาสามารถตรวจจับการเบี่ยงเบนได้ 8  วินาทีของส่วนโค้งความแม่นยำไม่เพียงพอสำหรับการประมาณค่าความหนาแน่นเฉลี่ยของโลกที่แน่นอน แต่บูเกอร์ระบุว่าอย่างน้อยก็เพียงพอที่จะพิสูจน์ได้ว่าโลกไม่ได้กลวง[ 16 ]

การทดลองชีฮัลลิออน

ในปี ค.ศ. 1772 เนวิล มาสเคลีนนักดาราศาสตร์หลวงได้ เสนอต่อ ราชสมาคมให้ดำเนินการทดลองเพิ่มเติม[ 22 ]เขาแนะนำว่าการทดลองนี้จะ "สร้างเกียรติแก่ประเทศที่ทำการทดลอง" และเสนอให้เวิร์นไซด์ในยอร์กเชียร์หรือเทือกเขาเบลนคาธรา - ส คิดดาวในคัมเบอร์แลนด์เป็นเป้าหมายที่เหมาะสม ราชสมาคมได้จัดตั้งคณะกรรมการแรงดึงดูดเพื่อพิจารณาเรื่องนี้ โดยแต่งตั้งมาสเคลีนโจเซฟ แบงค์สและเบนจามิน แฟรงคลินเป็นสมาชิก[ 23 ]คณะกรรมการได้ส่งชาร์ลส์ เมสัน นักดาราศาสตร์และนักสำรวจ ไปค้นหาภูเขาที่เหมาะสม

หลังจากการค้นหาเป็นเวลานานในช่วงฤดูร้อนปี 1773 เมสันรายงานว่าผู้สมัครที่ดีที่สุดคือSchiehallionซึ่งเป็นยอดเขาในที่ราบสูงสกอตแลนด์ ตอน กลาง[ 23 ]ภูเขานี้ตั้งอยู่โดดเดี่ยวจากเนินเขาใกล้เคียง ซึ่งจะช่วยลดอิทธิพลของแรงโน้มถ่วง และสันเขาที่สมมาตรในทิศตะวันออก-ตะวันตกจะทำให้การคำนวณง่ายขึ้น ความลาดชันทางทิศเหนือและทิศใต้ที่สูงชันจะทำให้สามารถทำการทดลองได้ใกล้กับจุดศูนย์กลางมวลทำให้ผลการเบี่ยงเบนสูงสุดเนวิล มาสเคลีน ชาร์ลส์ ฮัตตันและรูเบน เบอร์โรว์ได้ทำการทดลอง ซึ่งเสร็จสมบูรณ์ในปี 1776 ฮัตตัน (1778) รายงานว่าความหนาแน่นเฉลี่ยของโลกประมาณอยู่ที่9/5ของภูเขา Schiehallion [ 24 ]ซึ่งสอดคล้องกับความหนาแน่นเฉลี่ยประมาณ4+สูงกว่าอุณหภูมิของน้ำ 1/2เท่า (เช่น ประมาณ )4.5 กรัม/ซม³ซึ่งต่ำกว่าค่าปัจจุบันประมาณ 20% แต่ยังคงมากกว่าความหนาแน่นเฉลี่ยของหินปกติอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งบ่งชี้เป็นครั้งแรกว่าภายในโลกอาจประกอบด้วยโลหะเป็นส่วนใหญ่ ฮัตตันประมาณการว่าส่วนที่เป็นโลหะนี้กินพื้นที่ประมาณ20/31(หรือ 65%) ของเส้นผ่านศูนย์กลางของโลก (ค่าปัจจุบัน 55%) [ 25 ]ด้วยค่าความหนาแน่นเฉลี่ยของโลก ฮัตตันจึงสามารถกำหนดค่าบางอย่างให้กับ ตารางดาวเคราะห์ของ เจอโรม ลาลองด์ซึ่งก่อนหน้านี้สามารถแสดงความหนาแน่นของวัตถุหลักในระบบสุริยะได้เพียงในเชิงสัมพัทธ์เท่านั้น[ 24 ]

การทดลองของคาเวนดิช

เฮนรี คาเวนดิช (ค.ศ. 1798) เป็นคนแรกที่พยายามวัดแรงดึงดูดระหว่างวัตถุสองชิ้นโดยตรงในห้องทดลอง มวลของโลกสามารถหาได้โดยการรวมสมการสองสมการเข้าด้วยกัน ได้แก่กฎข้อที่สองของนิวตันและกฎแรงโน้มถ่วงสากลของนิวตัน

ในสัญลักษณ์สมัยใหม่ มวลของโลกคำนวณได้จากค่าคงที่ความโน้มถ่วงและรัศมีเฉลี่ยของโลกโดยใช้สูตร

โดยที่แรงโน้มถ่วงของโลกหรือ "g ตัวเล็ก" อยู่

.

คาเวนดิชพบความหนาแน่นเฉลี่ยของ5.45 กรัม/ซม³ซึ่งต่ำกว่าค่าปัจจุบันประมาณ 1%

ศตวรรษที่ 19

ชุดอุปกรณ์ทดลองโดยฟรานซิส เบลีย์และเฮนรี ฟอสเตอร์เพื่อหาความหนาแน่นของโลกโดยใช้วิธีคาเวนดิช

แม้ว่ามวลของโลกจะบ่งบอกได้จากการระบุรัศมีและความหนาแน่นของโลก แต่ก่อนการนำสัญกรณ์วิทยาศาสตร์โดยใช้เลขยกกำลังของ 10 มาใช้ ในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 นั้น ไม่นิยมระบุค่ามวลที่แน่นอนอย่างชัดเจน เนื่องจากตัวเลขที่แน่นอนจะดูยุ่งยากเกินไป ริชชี (1850) ระบุค่ามวลของชั้นบรรยากาศโลกไว้ที่ "11,456,688,186,392,473,000 ปอนด์"1.1 × 10 19  ปอนด์ =5.0 × 10 18  กก . ค่าในปัจจุบันคือ5.15 × 10 18  กก .) และระบุว่า "เมื่อเทียบกับน้ำหนักของโลกแล้ว ผลรวมอันมหาศาลนี้ถือว่าเล็กน้อยมาก" [ 26 ]

ตัวเลขที่แน่นอนเกี่ยวกับมวลของโลกเริ่มมีการกล่าวถึงตั้งแต่ช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 19 โดยส่วนใหญ่ปรากฏในวรรณกรรมทั่วไปมากกว่าวรรณกรรมของผู้เชี่ยวชาญ ตัวเลขแรกๆ ที่ระบุไว้คือ "14 เซปทิลเลียนปอนด์" ( 14 Quadrillionen Pfund )6.5 × 10 24  กก. ] ในMasius (1859) [ 27 ] Beckett (1871) อ้างถึง "น้ำหนักของโลก" ว่า "5842 ควินทิลเลียนตัน " [5.936 × 10 24  กก . ] [ 28 ] Max Eythอ้างถึง "น้ำหนักของโลก" ( Das Gewicht des Erdballs ) ว่า "5273 ควินทิลเลียนตัน" [ 29 ] "มวลของโลกในการวัดแรงโน้มถ่วง" ระบุไว้ว่า "9.81996×6370980 2 " ในThe New Volumes of the Encyclopaedia Britannica (เล่มที่ 25, 1902) โดยมี "ลอการิทึมของมวลโลก" ระบุไว้ว่า "14.600522" [3.985 86 × 10 14 ] นี่คือพารามิเตอร์ความโน้มถ่วงในหน่วย m 3 ·s −2 (ค่าปัจจุบัน)3.986 00 × 10 14 ) และไม่ใช่ค่ามวลสัมบูรณ์

การทดลองโดยใช้ลูกตุ้มยังคงดำเนินต่อไปในช่วงครึ่งแรกของศตวรรษที่ 19 แต่ในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษ การทดลองเหล่านี้ก็ถูกแทนที่ด้วยการทดลองของคาเวนดิชซ้ำๆ และค่าG ในปัจจุบัน (และด้วยเหตุนี้ มวลของโลก) ก็ยังคงได้มาจากการทดลองของคาเวนดิชซ้ำๆ ที่มีความแม่นยำสูง

ในปี ค.ศ. 1821 ฟรานเชสโก คาร์ลินีได้กำหนดค่าความหนาแน่นไว้ที่ρ =4.39 กรัม/ซม³ได้มาจากการวัดด้วยลูกตุ้มใน บริเวณ เมืองมิลานค่านี้ได้รับการปรับปรุงให้แม่นยำยิ่งขึ้นในปี ค.ศ. 1827 โดยเอ็ดเวิร์ด ซาบีนเป็น4.77 g/cm3 และจากนั้นในปี ค.ศ. 1841 โดยCarlo Ignazio Giulio4.95 กรัม/ซม³ในทางกลับกันจอร์จ บิดเดลล์ แอร์รีพยายามหาค่า ρ โดยการวัดความแตกต่างของคาบการแกว่งของลูกตุ้มระหว่างพื้นผิวและก้นเหมือง[ 30 ] การทดสอบและการทดลองครั้งแรกเกิดขึ้นในคอร์นวอลล์ระหว่างปี 1826 ถึง 1828 การทดลองล้มเหลวเนื่องจากเกิดไฟไหม้และน้ำท่วม ในที่สุดในปี 1854 แอร์รีก็ได้ค่าดังกล่าว6.6 g/cm³ โดยการวัดในเหมืองถ่านหินในHarton, South Shields [ 31 ] วิธีการของ Airy ถือว่าโลกมีการแบ่งชั้นเป็นทรงกลม ต่อมาในปี 1883 การทดลองที่ดำเนินการโดยRobert von Sterneck (ค.ศ. 1839 ถึง 1910) ที่ระดับความลึกต่างๆ ในเหมืองของแซกโซนีและโบฮีเมีย ให้ค่าความหนาแน่นเฉลี่ยρระหว่าง 5.0 และ6.3 g/cm³ สิ่งนี้ทำให้เกิดแนวคิดเรื่องสมดุลไอโซสแตซีซึ่งจำกัดความสามารถในการวัดค่าρ ได้อย่างแม่นยำ ไม่ว่าจะโดยการเบี่ยงเบนจากแนวตั้งของลูกดิ่งหรือการใช้ลูกตุ้ม ถึงแม้ว่าโอกาสที่จะประมาณค่าความหนาแน่นเฉลี่ยของโลกได้อย่างแม่นยำด้วยวิธีนี้จะมีน้อย แต่โทมัส คอร์วิน เมนเดนฮอลล์ในปี 1880 ได้ทำการทดลองวัดความโน้มถ่วงในโตเกียวและบนยอดเขาฟูจิผลลัพธ์ที่ได้คือρ =5.77 กรัม/ซม . 3 [ 32 ]

คุณค่าสมัยใหม่

ความไม่แน่นอนในค่ามวลของโลกในปัจจุบันเกิดจากความไม่แน่นอนในค่าคงที่ความโน้มถ่วงGมาตั้งแต่ช่วงทศวรรษ 1960 เป็นอย่างน้อย[ 33 ] การวัด ค่า Gนั้นยากมาก และการวัดค่าที่มีความแม่นยำสูงในช่วงทศวรรษ 1980 ถึง 2010 กลับให้ผลลัพธ์ที่ขัดแย้งกัน[ 34 ] Sagitov (1969) ได้อ้างอิงค่า M = โดยอิงจากการวัดค่าGโดยHeylและ Chrzanowski (1942)5.973(3) × 10 24  กก. (ความไม่แน่นอนสัมพัทธ์)5 × 10 −4 ). [ 35 ]

ความแม่นยำดีขึ้นเพียงเล็กน้อยนับตั้งแต่นั้นมา การวัดสมัยใหม่ส่วนใหญ่เป็นการทำซ้ำการทดลองของคาเวนดิช โดยผลลัพธ์ (ภายในความคลาดเคลื่อนมาตรฐาน) อยู่ระหว่าง 6.672 และ6.676 × 10 −11  m 3 /kg/s 2 (ความไม่แน่นอนสัมพัทธ์)3 × 10 −4 ) ในผลลัพธ์ที่รายงานตั้งแต่ทศวรรษ 1980 แม้ว่า ค่าที่แนะนำโดย CODATA ในปี 2014 จะใกล้เคียงกับ6.674 × 10 −11  m 3 /kg/s 2โดยมีความคลาดเคลื่อนสัมพัทธ์ต่ำกว่า 10 −4 ปฏิทินดาราศาสตร์ออนไลน์ ( The Astronomical Almanach Online)ณ ปี 2016 แนะนำความคลาดเคลื่อนมาตรฐานไว้ที่1 × 10 −4สำหรับมวลโลก, M =5.9722(6) × 10 24  กก. [ 2 ]

ความแปรผัน

มวลของโลกนั้นเปลี่ยนแปลงได้ โดยอาจเพิ่มขึ้นหรือลดลงเนื่องจากการสะสมของวัสดุที่ตกลงมา รวมถึงไมโครอุกกาบาตและฝุ่นละอองในอวกาศ และการสูญเสียก๊าซไฮโดรเจนและฮีเลียมตามลำดับ ผลรวมทั้งหมดทำให้เกิดการสูญเสียมวลสุทธิ ซึ่งคาดการณ์ไว้ที่5.5 × 10⁷ กิโลกรัมต่อ ปีการสูญเสียสุทธิประจำปี 5.5 × 10 7  กิโลกรัมส่วนใหญ่เกิดจากการสูญเสีย 100,000 ตันเนื่องจากการหลุดรอดสู่ชั้นบรรยากาศและการได้รับเพิ่มขึ้นโดยเฉลี่ย 45,000 ตันจากฝุ่นและอุกกาบาตที่ตกลงมา ซึ่งอยู่ในช่วงความคลาดเคลื่อนของมวล 0.01% ((6 × 10 20  กิโลกรัม ) ดังนั้นค่าประมาณของมวลโลกจึงไม่ได้รับผลกระทบจากปัจจัยนี้

การสูญเสียมวลเกิดจากการหลุดออกของก๊าซสู่ชั้นบรรยากาศ ประมาณ 95,000 ตันของไฮโดรเจนต่อปี[ 36 ] (3 กก./วินาที ) และฮีเลียม 1,600 ตันต่อปี[ 37 ]สูญเสียไปจากการหลุดออกสู่ชั้นบรรยากาศ ปัจจัยหลักในการเพิ่มมวลคือวัสดุที่ตกลงมาฝุ่นละอองในอวกาศอุกกาบาตฯลฯเป็นผู้มีส่วนสำคัญที่สุดต่อการเพิ่มมวลของโลก ผลรวมของวัสดุคาดว่าจะเป็น37,000 ถึง 78,000  ตันต่อปี[ 38 ] [ 39 ]แม้ว่าปริมาณนี้จะแตกต่างกันอย่างมากก็ตาม ยกตัวอย่างเช่นอุกกาบาตชิคซูลูบซึ่งมีการประมาณมวลที่จุดกึ่งกลางไว้ที่2.3 × 10 17  กก. [ 40 ] เพิ่มปริมาณฝุ่นละอองประจำปีถึง 900 ล้านเท่าของมวลโลกในเหตุการณ์เดียว

การเปลี่ยนแปลงมวลเพิ่มเติมเกิดจากหลักการสมดุลระหว่างมวลและพลังงานแม้ว่าการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้จะค่อนข้างน้อยมากก็ตาม การสูญเสียมวลเนื่องจากการรวมกันของปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันและการสลายตัวของกัมมันตรังสี ตามธรรมชาติ คาดว่าจะอยู่ที่ประมาณ 16 ตันต่อปี

มีการประเมินความสูญเสียเพิ่มเติมเนื่องจากยานอวกาศที่ หลุดออก จากวงโคจรไว้ ที่...นับตั้งแต่กลางศตวรรษที่ 20 โลกสูญเสีย ก๊าซเรือนกระจกไปประมาณ 65 ตันต่อปีในช่วง 53 ปีแรกของยุคอวกาศ โลกสูญเสียก๊าซเรือนกระจกไปประมาณ 3,473 ตัน แต่ปัจจุบันแนวโน้มกำลังลดลง

ดูเพิ่มเติม

ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Earth_mass&oldid=1357651173 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ มวลโลก

มวลของโลก (ใช้สัญลักษณ์M 🜨 , M ♁หรือM Eโดยที่🜨และ♁เป็นสัญลักษณ์ทางดาราศาสตร์ของโลก ) คือหน่วยของมวลที่เท่ากับมวลของดาวเคราะห์โลกค่าประมาณที่ดีที่สุดในปัจจุบันสำหรับมวลของโลกคือM.

องค์ประกอบ

ความหนาแน่นของโลกแตกต่างกันอย่างมาก ตั้งแต่ต่ำกว่า... 2700 กก./ลบ.ม. ใน เปลือกโลกชั้นบน มาก ถึง 13,000 กก./ลบ.ม.

ประวัติการวัด

มวลของโลกถูกวัดโดยอ้อมโดยการกำหนดปริมาณอื่นๆ เช่น ความหนาแน่น แรงโน้มถ่วง หรือค่าคงที่แรงโน้มถ่วงของโลก การวัดครั้งแรกใน การทดลองของ Schiehallion ในช่วงทศวรรษ 1770 ให้ค่าที่ต่ำเกินไปประมาณ 20% การทดลองของ Cavendish ในปี 1798 พบค่าที่ถูกต้องภายใน 1%...

การประเมินเบื้องต้น

ก่อนที่จะมีการวัดค่า คงที่ความโน้มถ่วง โดยตรงการประมาณมวลของโลกนั้นจำกัดอยู่เพียงการประมาณความหนาแน่นเฉลี่ยของโลกจากการสังเกต เปลือกโลก และการประมาณปริมาตรของโลก การประมาณปริมาตรของโลกในศตวรรษที่ 17 นั้นอิงจากการประมาณเส้นรอบวงที่ 60 ไมล์ (97 กิโลเมตร)...