Первым определил вес планеты Земля в 1798 году знаменитый английский ученый Кавендиш (1731–1811). Он воспользовался законом тяготения Ньютона и впервые применил для взвешивания Земли простой по идее прибор, называемый крутильными весами.

Генри Кавендиш - первый определил вес планеты Земля с помощью крутильных весов
Генри Кавендиш — первый определил вес планеты Земля с помощью крутильных весов

Принцип этих весов положен в основу современного гравитационного вариометра. Этот прибор обладает исключительно большой чувствительностью и широко применяется в георазведке.

Размеры планеты Земля

Земля – сравнительно большое мировое (небесное) тело. Размеры планеты Земля таковы:


  • полярный радиус – 6 тысяч 357 километров,
  • экваториальный радиус немного более 6 тысяч 378 километров,
  • полярный диаметр 12 тысяч 714 километров,
  • экваториальный диаметр 12 тысяч 757 километров,
  • длина меридиана, т. е. окружности, проведенной через оба полюса, 40 тысяч 4 километра;
  • длина экватора 40 тысяч 75 километров;
  • поверхность всего земного шара около 510 миллионов квадратных километров;
  • из них суши около 148 миллионов километров,
  • морей и океанов около 362 миллионов квадратных километров;
  • объем всей Земли составляет 1 биллион 83 миллиарда кубических километров,
  • плотность Земли в 5,5 раз больше плотности воды,
  • вес планеты Земля около 6 тысяч триллионов тонн, точнее 5 989 000 000 000 000 000 000 тонн.

Если бы можно было погрузить всю массу Земли в вагоны, нагружая по 50 тонн, то получился бы поездной состав, превышающий по длине в 8 миллиардов раз расстояние от Земли до Солнца. Вот как велика и тяжела наша Земля!

Вес планеты Земля
Вес планеты Земля

Плотность планеты Земля


Средняя плотность планеты Земля в 4 раза больше средней плотности Солнца и в 5,5 раз плотнее воды. Отдельные металлы, залегающие в недрах Земли, обладают еще большей плотностью. Так, например, платина в 21 раз плотнее воды. Однако и плотность платины не так уже велика, если учесть, что среди мировых тел есть такие, плотность которых нам кажется совершенно невероятной.

Плотность других планет

Плотность спутника Сириуса в 40 тысяч раз больше плотности воды. Если наполнить веществом этой звезды спичечную коробочку и положить на чашку весов, то, чтобы привести весы в равновесие, надо на другую чашку весов поместить 15 человек.

Еще более поразительной плотностью обладает маленькая звезда, открытая астрономом Кайнером. Вещество этой звездочки в 10 тысяч раз плотнее платины. Спичечная коробочка, наполненная этим веществом, будет весить около 50 тонн! Попробуйте положить эту коробочку себе в карман!

Однако следует указать, что среди звезд известны и такие, средняя плотность которых в 100 раз меньше плотности окружающего нас воздуха. Вот насколько различна плотность звезд.

Источник: LibTime.ru

Размер земли: масса, объем, окружность и диаметр

Как крупнейшая из планет земной группы, Земля имеет оценочную массу 5.9722±0.0006×1024 кг. Ее объем также является самым большим из этих планет и составляет 1.08321×10¹² км³.


Кроме того, наша планета наиболее плотная из планет земной группы, так как состоит из коры, мантии и ядра. Земная кора является самым тонким из этих слоев, в то время как мантия составляет 84% объема Земли и простирается на 2900 км ниже поверхности. Ядро является той составляющей, которая делает Землю самой плотной. Это единственная планета земной группы с жидким внешним ядром, окружающим твердое, плотное внутреннее ядро.

Средняя плотность Земли составляет 5,514×10 г/см³. Марс, самая маленькая из землеподобных планет Солнечной системы, имеет лишь около 70% от плотности Земли.

Земля, также классифицируется как самая большая из планет земной группы по окружности и диаметру. Экваториальная окружность Земли составляет 40 075,16 км. Она немного меньше между Северным и Южным полюсами — 40 008 км. Диаметр Земли у полюсов составляет 12 713,5 км, а на экваторе — 12 756,1 км. Для сравнения, самая большая планета в Солнечной системе, Юпитер, имеет диаметр 142 984 км.

Форма Земли

Окружность и диаметр Земли различаются, потому что ее форма представляет сплющенный сфероид или эллипсоид вместо истинной сферы. Полюса планеты немного сплющиваются, что приводит к выпуклости на экваторе и, следовательно, к большей окружности и диаметру.

Экваториальная выпуклость Земли составляет 42,72 км и вызвана вращением и гравитацией планеты. Сама гравитация заставляет планеты и другие небесные тела сжиматься и формировать сферу. Это связано с тем, что она тянет всю массу объекта как можно ближе к центру тяжести (земное ядро в данном случае).

iv>

Поскольку планета вращается, то сфера искажается центробежной силой. Это сила, которая заставляет объекты перемещаться наружу от центра тяжести. Когда Земля вращается, наибольшая центробежная сила на экваторе, поэтому она вызывает небольшую наружную выпуклость, придавая этой области большую окружность и диаметр.

Местная топография также играет роль в форме Земли, но в глобальном масштабе она незначительная. Наибольшее различия в местной топографии по всему миру — это гора Эверест, высочайшая точка над уровнем моря — 8 848 м и Марианская впадина, самая низкая точка ниже уровня моря — 10 994±40 м. Эта разница составляет всего лишь около 19 км, что очень незначительно в планетарных масштабах. Если рассматривать экваториальную выпуклость, то высшая точка мира и место, наиболее отдаленное от центра Земли — это вершина вулкана Чимборасо в Эквадоре, который является самым высоким пиком вблизи экватора. Его высота составляет 6 267 м.

Геодезия

Для правильного изучения размеров и формы Земли используется геодезия, отрасль науки, ответственная за измерение размера и формы Земли с помощью обследований и математических расчетов.

На протяжении всей истории, геодезия была важной отраслью науки, так как ранние ученые и философы пытались определить форму Земли. Аристотель — первый человек, которому приписывают попытку рассчитать размер Земли и, следовательно, ранний геодезист. Затем последовал греческий философ Эратосфен, оценивший окружность Земли в 40 233 км, что лишь немного больше принятого в наши дни измерения.


Чтобы исследовать Землю и использовать геодезию, исследователи часто ссылаются на эллипсоид, геоид и референц-эллипсоид. Эллипсоид является теоретической математической моделью, которая показывает гладкое, упрощенное представление о поверхности Земли. Он используется для измерения расстояний на поверхности без учета таких факторов, как изменения высоты и формы рельефа. С учетом реальности земной поверхности, геодезисты используют геоид — модель планеты, которая строится с помощью глобального среднего уровня моря и, следовательно, принимает во внимание перепады высот.

Основой геодезии на сегодняшний день являются данные, которые выступают в качестве ориентиров для глобальных геодезических работ. Сегодня такие технологии, как спутники и глобальные системы позиционирования (GPS), позволяют геодезистам и другим ученым делать чрезвычайно точные измерения поверхности Земли. На самом деле они настолько точны, что позволяют получать данные о поверхности Земли с точностью до сантиметров, обеспечивая наиболее точные измерения размера и формы Земли.

Понравилась статья? Поделись с друзьями:

Источник: natworld.info

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 равна 5 879 000 000 000 000 000 000 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.


е 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/R2). В первую очередь нужно извлечь из нее массу. Так, путем несложных конфигураций получаем следующее соотношение: M = g R2 / φ. При этом радиус земли уже известен, его не нужно рассчитывать, это 6300 км (в метрах — 6,38х106). 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.


нако 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.


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.

Источник: www.syl.ru

Как удалось измерить?

Разумеется, ученые не могут поместить целое космическое тело на гигантских весах и посмотреть результат.

Им пришлось искать более хитрые, но не менее точные способы.  Для того чтобы измерить массу Земли они использовали гравитацию — силу, заставляющую любые материальные объекты нашей вселенной притягиваться друг к другу.

Ученые подвесили на ниточке очень маленький и легкий груз, а затем замерили его положение в пространстве с предельной точностью. Далее, рядом с грузом они поместили большой свинцовый куб массой в одну тонну. Как нам известно (известно же?), что чем тяжелее объект, тем сильнее его гравитационное поле притягивает окружающие его тела.

Гравитационное поле однотонного свинцового куба притянуло к себе маленький груз на каких то 0.000.02 миллиметра, но этого оказалось достаточно, чтобы при помощи математических вычислений узнать массу нашей Земли.

Источник: voprosum.ru