ما هي كتلة الارض

ما هي كتلة الارض؟

تبلغ كتلة الأرض حوالي 5.97 * 10²⁴ 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،^[١] 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).^[٢]

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^-11 نيوتن في تجربته الشهيرة وزن الأرض،^[٣] وتُمثّل المعادلة الآتية قانون الجذب العام:^[٤]

F_grav= G(m₁m₂)/(R²)
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:^[٥]

Me = 4π²d³/GT²
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:[٦]

• 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.

المراجع

1. ↑ Tim Sharp (2017-9-15), "How Big Is Earth?"، www.space.com, Retrieved 2021-2-11. Edited.
2. ↑ Andrew Jones (2019-3-28), "What Is Mass?"، www.thoughtco.com, Retrieved 2021-2-11. Edited.
3. ↑ Barry Jones (2017-12-12), "How do scientists measure or calculate the weight of a planet?"، www.scientificamerican.com, Retrieved 2021-2-11. Edited.
4. ↑ "Newton's law of gravitation", www.britannica.com,29-1-2020، Retrieved 9-3-2021. Edited.
5. ↑ Kyle Hathcox,Glenn Marsch,David Ward (2002), "How did mankind first determine the mass of the Earth, and what is the known value today?"، www.uu.edu, Retrieved 2021-2-11. Edited.
6. ↑ Timothy (2012-2-2), "Is the Earth Gaining Or Losing Mass?"، science.slashdot.org, Retrieved 2021-2-11. Edited.