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.
Смотрите также: Юрий Алексеевич Гагарин
> > > Масса Земли
Узнайте точно, какая масса Земли – третьей планеты Солнечной системы. Описание формулы расчета, уравнение с составляющими и конечный результат массы планеты.
Достигает отметки в 5.9736 х 10 24 кг. Это крупное число, но, чтобы наш мозг попал в шоковое состояние, то в полном виде – 5 973 600 000 000 000 000 000 000 000 кг. Вау!
Как узнать массу Земли?
Но ведь интереснее узнать, как вообще смогли понять, какая масса Земли? Все дело в гравитации, которую наша планета оказывает на ближайшие объекты.
Физика говорит нам, что любые тела с массой притягиваются. Если вы положите рядом два бильярдных шарика, то они будут стремиться к соседнему. Эта сила не заметна нам, но приборы улавливают благодаря своей чувствительности. Это вычисление поможет вывести массу обоих.
Ньютон предположил, что масса сферических объектов сосредоточена в их центрах. Тогда можно воспользоваться уравнением:
F = G (M1* M2/R 2).
- F – сила тяжести между ними.
- G – постоянная = 6.67259 × 10 -11 м 3 /кг с 2 .
- -M1 и M2 – притягивающиеся массы.
- R – дистанция между ними.
Допустим, что одна из масс представлена Землей, а второй будет килограммовая сфера. Сила между ними – 9.8 кг * м/с 2 . Земной радиус – 6 400 000 м. Если добавите эти значения в формулу, то получите 6 x 10 24 кг.
Важно отметить, что в вопросе правильно использовать слово «масса», а не «вес», потому что последнее понятие выступает силой, которая нужна для вычисления гравитационного поля. Можно взять мяч и взвесить его на Земле и Луне, и отметка будет меняться. Но масса – стабильное число и земная – постоянна.
Кажется, что это много, но не будем забывать, что в нашей системе есть объекты и крупнее. Например, наша звезда превосходит земную массу в 330000 раз, а Юпитер в 318 раз. Есть, конечно, и крошки. Так марсианская масса занимает лишь 11% земной.
Нам повезло из-за наивысшего показателя планетарной плотности в системе – 5.52 г/см 3 . Это значение досталось от металлического ядра, вокруг которого сосредоточен слой скалистой мантии. Менее плотные планеты, вроде гигантского Юпитера, представлены водородом и прочими газами. Теперь вы знаете чему равна масса Земли.
Мы все живем на прекрасной планете Земля, о которой человечество уже успело узнать очень многое, но еще больше по-прежнему скрыто от нас и ждет своего часа пока стремление человека к познанию, не раскроет все тайны нашего мира.
Общие сведения о планете Земля
Давайте вспомним, что нам известно о планете Земля. Земля единственная обитаемая планета в нашей солнечной системе, даже более того, единственная на которой есть жизнь. Земля – это третья по счету планета, если считать от Солнца, перед Землей еще две планеты Меркурий и Венера. Земля вращается вокруг Солнца и наклон оси вращения относительно Солнца составляет 23, 439281°, благодаря такому наклону мы можем наблюдать в течении года смену времен года. Расстояние от земли до солнца 149 600 000 км, чтобы поток света преодолел расстояние от Солнца до Земли ему нужно 500 секунд или 8 минут. У нашей планеты также имеется спутник, Луна, который вращается вокруг Земли, подобно тому, как Земля вращается вокруг солнца. Расстояние от Земли до Луны 384400 км. Скорость движение Земли по своей орбите составляет 29,76 км/сек. Земля делает полный оборот вокруг своей оси за 23 часа 56 минут и 4,09 секунд. Для удобства принято считать, что в сутках 24 часа, но что бы компенсировать оставшееся время в календаре раз в 4 года добавляется еще один день и этот год называют високосный. День добавляется в феврале месяце, в котором обычно 28 дней, в високосный год 29 дней. В году 365 дней и 366 дней при високосном годе это полный цикл смены сезонов (зима, весна, лето, осень).
Земные размеры и параметры
Теперь перенесемся из космоса к самой планете Земля. Для того что бы на планете возникла жизнь должно быть много факторов и условий которые и создают благоприятную среду обитания для бесчисленного множества живых организмов населяющих Землю. На самом деле, чем больше мы узнаем о нашем общем доме, тем отчетливее понимаем насколько сложным и совершенным организмом является планета Земля. Нет ничего лишнего, всему есть свое место, и своя важная роль отведена каждому.
Строение планеты Земля
Всего в нашей солнечной системе 8 планет, 4 из которых относятся к планетам земной группы и 4 к газовой группе. Планета Земля является самой крупной планетой земной группы и имеет наибольшую массу, плотность, магнитное поле и гравитацию. Структура Земли не однородна, и условно ее можно разделить на слои (уровни): земная кора; мантия; ядро.
Земная кора
– самый верхний слой твердой оболочки Земли, он в свою очередь разделяется на три слоя: 1) осадочный слой; 2)гранитный слой; 3) базальтовый слой.
Толщина земной коры может быть в пределах от 5 - 75 км вглубь Земли. Такой разбег зависит от мест измерений, например на дне океана толщина минимальная, а на материках, на горных массивах максимальная. Как мы уже говорили, земная кора делится на три части, базальтовый слой был сформирован первым, поэтому является самым нижним, далее следует гранитный слой, который отсутствует на океаническом дне, и самый верхний осадочный слой. Осадочный слой формируется и видоизменяется постоянно и человек играет в этом не последнюю роль.
Мантия
– слой, следующий после земной коры, который является самым объемным, порядка 83 % от всего объема Земли и примерно 67 % ее массы, толщина мантии достигает 2900 км. Верхний слой мантии, который составляет 900 км, называют магмой. Магма представляет собой расплавленные минералы, также выход жидкой магмы называют лава.
Ядро
– это центр планеты Земля, состоит преимущественно из железа и никеля. Радиус земного ядра примерно 3500 км. Ядро также делят на внешнее ядро толщиной 2200 км, оно имеет жидкую структуру и внутреннее ядро, радиус которого около 1300 км. Температура в центре ядра близко 10000 °C, на поверхности ядра температура значительно ниже 6000 °C.
Форма Земли. Диаметр Земли. Масса Земли. Возраст Земли.
Если задать вопрос, «какой формы Земля?», услышим варианты ответов: круглая, шар, эллипсоид, но это не совсем так, для обозначения формы Земли был введен специальный термин Геоид. Геоид, по сути, представляет собой эллипсоид вращения. Определение формы планеты позволило точно установить диаметры планеты Земля. Да, именно диаметры Земли из-за неправильной формы их выделяют несколько:
1) средний диаметр Земли составляет 12 742 км;
2) экваториальный диаметр Земли 12756,2 км;
3) полярный диаметр Земли 12713,6 км.
Длина окружности по экватору составляет 40 075,017 км, а по меридиану несколько меньше 40 007,86 км.
Масса Земли довольно относительная величина, которая постоянно изменяется. Масса земли составляет 5,97219 × 10 24 кг. Масса увеличивается за счет оседания на поверхность планеты космической пыли, падения метеоритов и пр., благодаря чему масса Земли ежегодно увеличивается примерно на 40000 тонн. А вот из-за рассеивания газов в космическое пространство масса Земли снижается примерно на 100000 тонн в год. Также на потерю массы Земли влияет увеличение температуры на планете, что способствует боле интенсивному тепловому движению и утечке газов в космос. Чем меньше становится масса Земли, тем меньше ее притяжение и тем сложнее становится удерживать атмосферу вокруг планеты.
Благодаря методу радиоизотопной датировки ученым удалось установить возраст Земли, он составляет 4,54 миллиардов лет. Возраст Земли был более-менее точно определен еще в 1956 году, впоследствии с развитием технологий и методов измерений, немного корректировался.
Другие сведения о планете Земля
Площадь поверхности Земли составляет 510 072 000 км,² из которых водные просторы занимают 361 132 000 км², что составляет 70,8% поверхности Земли. Площадь суши 148 940 000 км² это составляет 29,2 % площади поверхности Земли. Из-за того что вода покрывает значительно больше поверхности планеты, логичнее было назвать нашу планету Вода.
Объем Земли равен 10,8321 х 10 11 км³.
Самая высокая точка поверхности земли над уровнем моря это гора Эверест высота, которой 8848 м, а самым глубоким местом в мировом океане считается Марианская впадина ее глубина 11022 м. Ну а если приводить средние значения, то средняя высота поверхности Земли над уровнем моря составляет 875 м, а средняя глубина океана 3800 м.
Ускорение свободного падения оно же ускорение силы тяжести в разных частях планеты будет немного отличаться. На экваторе g= 9,780 м/с² и постепенно увеличивается, достигая на полюсах g=9,832 м/с². Среднее значение ускорения свободного падения принято g = 9,80665 м/с²
Состав атмосферы планеты Земля: 1) 78,08 % -азот (N2); 2) 20,95 %-кислород(O2); 3) 0,93 %-аргон (Ar); 0,039 %- углекислый газ (СO2); 4) 1% водяного пара. В незначительных количествах присутствуют и другие элементы из периодической таблицы Менделеева.
Планета Земля настолько велика и интересна, что, несмотря на то сколько нам уже известно о Земле, она не перестает нас удивлять теми тайнами и непознанным с которым мы продолжаем сталкиваться.
Массу Солнца можно найти из условия, что тяготение Земли к Солнцу проявляется в качестве центростремительной силы, удерживающей Землю на ее орбите (орбиту Земли для упрощения мы будем считать окружностью)
Здесь масса Земли, среднее расстояние Земли от Солнца. Обозначая продолжительность года в секундах через имеем. Таким образом
откуда, подставляя числовые значения , находим массу Солнца:
Ту же формулу можно применить для вычисления массы какой-либо планеты, имеющей спутника. В этом случае среднее расстояние спутника от планеты, время его обращения вокруг планеты, масса планеты. В частности, по расстоянию Луны от Земли и числу секунд в месяце указанным способом можно определить массу Земли.
Массу Земли можно определить также, приравнивая вес какого-либо тела к тяготению этого тела к Земле, за вычетом той составляющей тяготения, которая проявляется динамически, сообщая данному телу, участвующему в суточном вращении Земли, соответствующее центростремительное ускорение (§ 30). Необходимость указанной поправки отпадает, если для такого вычисления массы Земли мы воспользуемся тем ускорением тяжести, которое наблюдается на полюсах Земли Тогда, обозначив через средний радиус Земли и через массу Земли, имеем:
откуда масса Земли
Если среднюю плотность земного шара обозначить через то, очевидно, Отсюда средняя плотность земного шара получается равной
Средняя плотность минеральных пород верхних слоев Земли равна примерно Стало быть, ядро земного шара должно иметь плотность, значительно превышающую
Исследование вопроса о плотности Земли на различных глубинах было предпринято Лежандром и продолжено многими учеными. По выводам Гутенберга и Гаалька (1924 г.) на различных глубинах имеют место примерно следующие значения плотности Земли:
Давление внутри земного шара, на большой глубине, по-видимому громадно. Многие геофизики считают, что уже на глубине давление должно достигать атмосфер, на квадратный сантиметр В ядре Земли, на глубине около 3000 и более километров давление, возможно, достигает 1-2 млн. атмосфер.
Что касается температуры а глубине земного шара, то достоверно, что она выше (температура лавы). В шахтах и буровых скважинах температура повышается в среднем на один градус на каждые Предполагают, что на глубине около температура доходит до 1500-2000° и далее остается постоянной.
Рис. 50. Относительные размеры Солнца и планет.
Полная теория движения планет, излагаемая в небесной механике, позволяет вычислить массу планеты по наблюдениям того влияния, которое данная планета оказывает на движение какой-либо другой планеты. В начале прошлого столетия были известны планеты Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран. Было замечено, что движение Урана обнаруживает некоторые «неправильности», которые указывали на то, что за Ураном находится ненаблюденная планета, влияющая на движение Урана. В 1845 г. французский ученый Леверье и независимо от него англичанин Адаме, исследовав движение Урана, вычислили массу и местоположение планеты, которую еще никто не наблюдал. Только после этого планета была найдена на небе как раз в том месте, которое было указано вычислениями; эта планета была названа Нептуном.
В 1914 г. астроном Ловелл аналогичным путем предсказал существование еще одной планеты, находящейся еще дальше от Солнца, чем Нептун. Только в 1930 г. эта планета была найдена и названа Плутоном.
Основные сведения о больших планетах
(см. скан)
В приведенной таблице содержатся основные сведения о девяти больших планетах солнечной системы. Рис. 50 иллюстрирует относительные размеры Солнца и планет.
Кроме перечисленных больших планет, известно около 1300 весьма малых планет, так называемых астероидов (или планетоидов) Их орбиты в основном находятся между орбитами Марса и Юпитера.
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;