ما هي كتلة الارض
ما هي كتلة الارض؟
تبلغ كتلة الأرض حوالي 5.97 * 10 كغم، وهي خامس أكبر كوكب في المجموعة الشمسية بعد المشتري، وزحل، وأورانوس، ونبتون، كما يُعدّ كوكب الأرض أكبر الكواكب الصخرية، والتي تشمل بالإضافة إلى الأرض كلّ من كوكب الزهرة، والمريخ، وعطارد، ويجدر بالذكر أنّ الكتلة مصطلح علمي يُستخدم لوصف الكثافة ونوع الذرات في جسم ما، وتُقاس الكتلة في النظام الدولي للوحدات (SI) بالكيلوغرام، بينما تُقاس في النظام البريطاني بالباوند (Ib).
طريقة حساب كتلة الأرض
تُحسب كتلة الأرض بطريقتين؛ وهما كالآتي:
- باستخدام قانون الجذب العام لنيوتن: ينصّ قانون الجذب العام لنيوتن على أنّ قوة الجذب بين جسمين تتناسب طردياً مع حاصل ضرب كتلتيهما، وعكسياً مع مربع المسافة بين مركزيهما، ولحساب ذلك؛ يُفترض وضع جسم معروف الكتلة على سطح الأرض، وبوجود معلومة مُسبقة عن نصف قطر الأرض، وافتراض أنّ مركز كوكب الأرض الجغرافي يقع في مركز كتلته، فإنّ كتلة الأرض يُمكن حسابها بمعرفة ثابت الجذب العام (G)، والذي قدّر العالم هنري كافنديش قيمته في القرن الثامن عشر بـ 6.67 × 10 نيوتن في تجربته الشهيرة وزن الأرض، وتُمثّل المعادلة الآتية قانون الجذب العام:
Fgrav= G(m1m2)/(R) حيث إنّ:
Fgrav: قوة الجذب.
m1: كتلة الجسم الأول، يُمكن افتراض أنّه كتلة الأرض. m2: كتلة الجسم الثاني، يمكن افتراض أنّه كتلة الجسم الموضوع فوق سطح الأرض. R: المسافة بين مراكز الكتل، والذي يفترض أنّه يساوي قطر كوكب الأرض.
- باستخدام قوانين نيوتن في الفيزياء: وباستخدام المعلومات المتوفرة منذ زمن نيوتن، وهي بُعد القمر عن الأرض، والزمن اللازم لدوران القمر حول الأرض، وبمعرفة أنّ مدار القمر حول الأرض تقريباً دائري، بالتالي فإنّه بربط قوانين الحركة الدائرية وقانون الجذب العام تنتج علاقة رياضية لكتلة الأرض على النحو الآتي:
Me = 4πd/GT حيث إنّ:
Me: كتلة الأرض.
d: المسافة بين مركز القمر ومركز الأرض. T: الزمن اللازم لدوران القمر حول الأرض. G: ثابت الجاذبية الأرضية. π: النسبة التقريبية لثابت الدائرة، أو ثابت باي، ويُساوي تقريباً 3.14.
هل تزيد كتلة الأرض أم تنقص؟
تُؤثّر عدة عوامل على كتلة الأرض منها ما يزيد من كتلتها ومنها ما ينقصها؛ وهذه العوامل كالآتي:
- عوامل زيادة كتلة الأرض: والتي تتمثّل فيما يأتي:
- الغبار الذي يترسّب من الفضاء، والذي يزيد حوالي 40 طناً إلى كتلة الأرض سنوياً.
- ظاهرة الاحتباس الحراري التي تزيد من كتلة الأرض حوالي 160 طن سنوياً على شكل طاقة؛ وذلك نتيجة الطاقة المتولدة من ارتفاع درجات الحرارة.
- عوامل نقصان كتلة الأرض: والتي تتمثّل بوجود كرة يورانيوم في اللب الداخلي لكوكب الأرض يبلغ قطرها 8,046.72 م، حيث تعمل كمفاعل نووي طبيعي يتسبّب بنقصان كتلة الأرض نحو 16 طن سنوياً نتيجة التفاعلات النووية التي تحصل فيها.