Вес Земли

О массах и плотностях планет

Вес Земли
Юпитер – самая большая планета в Солнечной системе. Авторы и права: NASA.

То, что планеты Солнечной системы значительно различаются по своему размеру, является хорошо известным фактом.

Так, например, планеты внутренней части нашей системы имеют меньшие размеры, но являются более плотными, чем газовые или ледяные гиганты, располагающиеся во внешней части Солнечной системы. А в ряде случаев, планеты могут быть даже меньше, чем некоторые спутники. Однако размер планеты не обязательно пропорционален его массе.

Таким образом, в то время как Меркурий может быть меньше по размеру, чем спутник Юпитера Ганимед или спутник Сатурна Титан, он более чем в два раза массивнее этих спутников. И в то время как Юпитер в 318 раз массивнее Земли, его радиус лишь в 11,21 раза больше земного.

Давайте пройдёмся по каждой из планет и посмотрим, насколько они различаются.

Меркурий

Со средним диаметром 4879 километров (3031,67 миль) Меркурий является самой маленькой планетой Солнечной системы. Он также является второй (после Земли) по плотности планетой: 5,427 г/см3.

Меркурий, как и другие планеты земной группы состоит из силикатных пород и минералов, а также железного ядра, которое в отличии от других планет является аномально большим по отношению к коре и мантии. Таким образом масса Меркурия составляет около 0,330*1024 кг., что эквивалентно 0,055 массы Земли. Сила меркурианского притяжения составляет всего 3,7 м/с2.

Меркурий. Авторы и права: NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Carnegie Institution of Washington.

Венера

Венера, которая из-за сходства состава, размера и массы порой часто именуется “сестрой Земли” имеет плотность 5,243 г/см3.

Она является второй планетой от Солнца, а её средний радиус составляет примерно 6050 километров (3759,3 миль). Таким образом масса планеты достигает 4,87*1024 кг., что эквивалентно 0,815 массы Земли.

Учитывая плотность и размеры, сила тяжести на Венере сопоставима с Земной и равна примерно 8,87 м/с2.

Венера в реальных цветах. Фото получено зондом Mariner. Исходные изображения находятся в общественном достоянии. Авторы и права: NASA / Ricardo Nunes.

Земля

Как и другие планеты внутренней части Солнечной системы, Земля также состоит из металлов и силикатов. Со средним радиусом 6371 километров (3 958 миль) и средней плотностью 5,514 г/м3, она является наиболее крупной и самой плотной, из планет земной группы. Масса Земли достигает 5,97*1024 кг., а сила земного притяжения, как все вы знаете равна 9,8 м/с2.

Марс

Марс является третьей по величине планетой земной группы. Как и другие, Марс состоит из металлов и силикатных пород, но в то время как он примерно в два раза меньше Земли (со средним диаметром 6792 километров, или 4220 миль), его масса составляет всего одну десятую массы Земли.

Короче говоря, Марс имеет массу 0,642*1024 кг., или примерно 0,11 массы Земли. Учитывая размеры и плотность (составляющую 3,9335 г/см3) сила притяжения на Марсе не превышает 3,8 м/с2.

Марсоход “Curiosity” получил этот автопортрет 23 января 2018 года, когда он находился на склонах горы Шарп. Авторы и права: NASA JPL-Caltech.

Юпитер

Юпитер является самой крупной планетой в Солнечной системе. Учитывая то, что его средний диаметр равен 142984 километров, в нём могут поместиться все другие планеты нашей системы (кроме Сатурна). Однако с массой 1898*1024 кг.

, Юпитер почти в 2,5 раза массивнее всех других планет в Солнечной системе вместе взятых. Тем не менее, как газовый гигант, он имеет более низкую общую плотность, чем планеты земной группы. Его средняя плотность равна 1,326 г/см3.

Сатурн

Сатурн является вторым по величине газовым гигантом; и со средним диаметром 120536 километров, он всего лишь немного меньше, чем Юпитер. Тем не менее, он значительно менее массивен, чем его двоюродный брат Юпитер.

С массой 569*1024 кг. Сатурн в 95 раз массивнее Земли, однако его плотность составляет всего 0,687 г/см3. Сатурн является единственной планетой в Солнечной системе, которая имеет меньшую плотность, чем вода (1 г/см3).

Облака Сатурна. Авторы и права: NASA / Cassini.

Уран

Средний диаметр Урана равен 120536 километров, он является третьей по величине планетой в Солнечной системе. С массой 86,8*1024 кг., Уран – это четвёртая наиболее массивная планета. Средняя плотность, таким образом, достигает 1,271 г/см3.

Нептун

Нептун примерно в четыре раза больше Земли (диаметр 49528 километров), а его масса равна 102*1024 кг. Таким образом плотность Нептуна больше, чем плотность любого из газовых гигантов (1,638 г/см3).

Исходя из вышесказанного, вы можете увидеть, что массы планет Солнечной системы значительно варьируются. Но если мы говорим о плотности, то она не всегда пропорциональна размерам. Короче говоря, в то время как некоторые планеты могут быть всего в несколько раз больше, чем другие, они при этом могут быть во много и много раз более массивными.

Источник: https://universetoday.ru/2019/03/07/%D0%BE-%D0%BC%D0%B0%D1%81%D1%81%D0%B0%D1%85-%D0%B8-%D0%BF%D0%BB%D0%BE%D1%82%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8F%D1%85-%D0%BF%D0%BB%D0%B0%D0%BD%D0%B5%D1%82/

Масса Земли

Вес Земли

Масса Земли составляет 5,97 · 1024 кг. Среди всех планет Солнечной системы Земля стоит на четвертом месте по массе.

Масса и плотность Земли

Сила тяжести и ускорение свободного падения на Земле

Первая космическая скорость и вторая космическая скорость на Земле

Изменение массы Земли

Распределение массы Земли

Масса Солнца, Меркурия, Венеры, Земли, Луны, Марса, Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна

Масса и плотность Земли:

Масса Землисоставляет 5,97· 1024кг или, если быть точнее, 5,9726 ± 0,0006 · 1024 кг.

В астрономии масса Земли обозначается M⊕, где ⊕ – символ Земли.

В астрономии масса Земли используется как внесистемная единица массы. При этом, 1 M⊕ = 5,9722 ± 0,0006 · 1024 кг.

Соответственно массу других планет Солнечной системы можно выразить через массу Земли.

Масса Луны – спутника Земли составляет 0,0123 M⊕.

Масса Меркурия составляет 0,055 M⊕.Масса Венеры составляет 0,815 M⊕.Масса Марса составляет 0,107 M⊕.

Масса Юпитера составляет 317,8 M⊕.

Масса Сатурна составляет 95,16 M⊕.Масса Урана составляет 14,54 M⊕.

Масса Нептуна составляет 17,147 M⊕.

Масса Солнца составляет 333 082 M⊕.

Среди всех планет Солнечной системы Земля стоит на четвертом месте по массе (после Юпитера, Сатурна и Нептуна).

Масса, как физическая величина, является мерой гравитационных свойств тела (гравитации, притяжения) и мерой его инертности. Соответственно различают гравитационную массу тела и инертную массу тела. В современной физике гравитационная масса и инертная масса считаются равными.

Как следствие проявления гравитационных свойств и действия закона всемирного тяготения два тела притягиваются друг к другу тем сильнее, чем больше их массы. Или чем больше масса тела, тем с большей силой она притягивает другие тела. Гравитационная масса определяет меру такого гравитационного притяжения (силы гравитационного притяжения).

Согласно закону всемирного тяготения сила гравитационного притяжения между двумя материальными точками массы m1 и m2, разделёнными расстоянием r, пропорциональна обеим массам и обратно пропорциональна квадрату расстояния:

F = G · m1 · m2 / r2 ,

где G – гравитационная постоянная, равная примерно 6,67⋅10−11 м³/(кг·с²).

При этом масса тела не зависит от скорости движения тела и остается неизменным при любых процессах.

Масса измеряется в килограммах и относится к одной из семи основных единиц Международной системы единиц (СИ).

Исходя из массы Земли, как физической величины рассчитываются и другие параметры нашей планеты: плотность, ускорение свободного падения, сила тяжести, первая космическая скорость, вторая космическая скорость и пр.

Средняя плотность Земли (ρ) – 5,5153 г/см³ или 5 515,3 кг/м³.

Сила тяжести и ускорение свободного падения на Земле:

Ускорение свободного падения на Земле (g)  составляет  9,81 м/с2 и меняется от 9,832 м/с² на полюсах до 9,78 м/с² на экваторе.

Ускорение свободного падения рассчитывается по формуле:

g = G⋅(M/r2) ,

где

М – масса планеты, кг,

r2 – квадрат радиуса планеты, м.

Вес и масса тела на Земле равны. Это означает, что человек, массой 72 кг, будет весить на Земле 72 кг. Если быть точнее, то вес человека на Земле равен 72 кг · 9,81 м/с2 = 706,32 Н.

Вес – это сила, с которой любое тело, находящееся в поле сил тяжести (как правило, создаваемое каким-либо небесным телом, например, Землёй, Солнцем и т. д.), действует на опору или подвес, препятствующие свободному падению тела. Вес тела, покоящегося в инерциальной системе отсчёта, равен силе тяжести, действующей на тело. Сила тяжести – это сила притяжения тела к небесному телу.

Вес (сила тяжести) рассчитывается по формуле F = m·g ,

где

F – сила тяжести, Н,

m – масса тела, кг,

g – ускорение свободного падения, м/с2.

На других планетах Солнечной системы человек массой 72 кг будет весить:

На планетах Солнечной системы человек массой 72 кг будет весить:

– на Луне – 11,952 кг,

– на Меркурии – 27,159 кг,

– на Венере – 65,45 кг,

– на Марсе – 27,216 кг,

– на Юпитере – 170,208 кг,

– на Сатурне – 76,6 кг,

– на Уране – 65,09 кг,

– на Плутоне – 4,536 кг.

Первая космическая скорость (v1) на Земле равна 7,91 км/с.

Первая космическая скорость (круговая скорость) – это минимальная (для заданной высоты над поверхностью планеты) горизонтальная скорость, которую необходимо придать объекту, чтобы он совершал движение по круговой орбите вокруг планеты.

Первая космическая скорость определяется массой и радиусом небесного тела, а также высотой над его поверхностью.

Первая космическая скорость вычисляется по формулам:

,

,

где

М – масса планеты, кг,

R – радиус орбиты, м,

R0 – радиус планеты, м,

h – высота над поверхностью планеты, м.

Вторая космическая скорость (v2) на Земле равна 11,19 км/с.

Вторая космическая скорость (параболическая скорость, скорость освобождения, скорость убегания) – это наименьшая скорость, которую необходимо придать объекту (например, космическому аппарату), масса которого пренебрежимо мала по сравнению с массой небесного тела (например, планеты), для преодоления гравитационного притяжения этого небесного тела и покидания замкнутой орбиты вокруг него.

Вторая космическая скорость определяется радиусом и массой небесного тела.

Вторая космическая скорость вычисляется по формулам:

,

.

Масса Земли не является постоянной величиной, и в настоящее время потеря массы превышает прирост. Уменьшение массы Земли приводит к ослаблению её силы тяжести, и, соответственно, способности удерживать атмосферу.

На величину массы Земли влияют многочисленные факторы.

Факторы, увеличивающие массу Земли:

– космическая пыль: метеоры, пыль, кометы и т.д., за счёт неё масса Земли возрастает примерно на 40 тысяч тонн в год.

Факторы, уменьшающие массу Земли:

– диссипация атмосферных газов – водорода (3 кг/сек, или 95000 тонн в год) и гелия (1600 тонн в год). Кроме того, часть электронов атомов атмосферных газов улетучивается быстрее, чем сами атомы;

– искусственные спутники, которые находятся на удалённых орбитах и могут покинуть околоземное пространство (около 65 тонн в год);

– нагрев Земли (за счёт как антропогенных процессов, так и глобального потепления) в сочетании с солнечным излучением может увеличить тепловое движение молекул, что также способствует утечке вещества из атмосферы.

Распределение массы Земли:

Известно, что планета Земля состоит из литосферы, в которую входят ядро, мантия, земная кора, а также гидросферы и атмосферы.

Масса Земли распределена следующим образом:

– ядро, имеет массу около 1,93 ⋅ 1024 кг,

– мантия, ее масса составляет составляет 4,043 ⋅ 1024 кг,

– земная кора – около 0,026 ⋅ 1024 кг,

– гидросфера, на ее долю приходится около 0,0014 ⋅ 1024 кг,

атмосфера, занимает примерно 0,0000051 ⋅ 1024 кг.

Источник: https://ru.wikipedia.org/wiki/Масса_Земли, https://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/earthfact.html

Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com

карта сайта

Источник: https://xn--80aaafltebbc3auk2aepkhr3ewjpa.xn--p1ai/massa-zemli/

Сколько весит Земля

Вес Земли

В среднем Земля весит около 5,976 секстиллионов тонн.

Это число содержит 21 знак после запятой – если визуально представить такую цифру, то от количества нулей зарябит в глазах! При этом определить массу Земли не так просто, как скажем, вес арбуза.

Ведь невозможно взять и взвесить на весах целую планету! Так сколько весит Земля? Немало прошло веков, прежде, чем ученые нашли ответ на этот вопрос.

Представление о параметрах Земли – немного истории

На заре человечества существовали свои понятия о размере, форме и массе Земли.

В представлении древних людей, модель Земли напоминала полусферу («плоскую тарелку»), размещенную на трех китах и огромной черепахе, стоящей в самом основании этой пирамиды мироздания.

Как вариант, вместо китов могли выступать слоны. Как бы там ни было, в древности существовало единое мнение – Земля была плоской и имела свой край.

В эпоху Средневековья представления о форме и весе Земли претерпели первые прогрессивные изменения. Первооткрывателем сферической формы Земли стал Джордано Бруно, который за свои убеждения был отправлен на костер инквизиции. Другой весомый вклад в науку о Земле внес кругосветный путешественник Магеллан, на практике подтвердивший теорию о том, что Земля круглая.

Сколько весит наша Земля – первые открытия

Итак, Земля является физическим телом и обладает определенными свойствами, основное из которых – вес. Это открытие средневековых ученых дало начало целому ряду научных открытий и исследований.

Сколько же весит Земля? Согласно законам физики, весом называют силу воздействия тела на опору. Однако Земля не имеет опоры в физическом смысле. Получается, что и веса у Земли никакого нет.

А вот масса есть, да еще и какая!

Сколько весит Земля в кг?

Впервые определить размер Земли попытался древнегреческий ученый Эрастосфен. Измеряя с помощью палки тень в разных городах Греции и сравнивая результаты, Эратосфен получил формулу вычисления объема Земли.

! На этих страницах вы можете узнать:

Сколько весит облако

Сколько весит танк
Сколько весит мозг
Сколько весит яйцо
Калькулятор веса

Затем был знаменитый итальянский физик, механик и астроном Галилео Галилей, открывший в XVII веке закон свободного падения. Эстафету великих открытий принял Исаак Ньютон, благодаря которому мир узнал о законе гравитации.

Итак, согласно этому закону, сила притяжения двух тел прямо пропорциональна их массе и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Теперь осталось только использовать формулы и вычислить, сколько весит Земля. Впервые массу Земли определил шотландский доктор Н. Мэкелин в 1774 году.

По результатам вычислений, масса планеты составила 5,879 секстиллионов тонн. Впрочем, в настоящее время этот показатель несколько увеличился – до 5,976 секстиллионов тонн.

Земля весит около 5,976 секстиллионов тонн.

Однако эти расхождения никак не являются свидетельством наличия неточностей в расчетах средневекового ученого. Наоборот, данные измерения поражают своей точностью, а расхождение показателей объясняется постоянным увеличением массы нашей Земли за счет оседания космической пыли. Каждый год Земля становится тяжелее примерно на 30 000 тонн!

Кстати, на основе принципа гравитации можно измерить вес Земли достаточно просто. На нить подвешиваем маленький груз и измеряем его точное положение. Рядом располагаем тонну свинца.

Взаимное притяжение между двумя телами заставит маленький груз немного отклониться в сторону – менее, чем на 0,00002 мм. Это очень маленькая величина, однако на ее основе можно вычислить массу Земли.

Достаточно измерить силу земного притяжения по отношению к весу и силу притяжения маленького груза к свинцу. На основании полученной относительной разницы можно рассчитать массу Земли.

Распределение массы Земли

Известно, что по составу наша планета неоднородная. Итак, вот примерное распределение общей массы Земли (по убывающей):

  • Мантия – оболочка, состоящая из силикатов железа, кальция и магния. Ее масса составляет 4,043 х 1024 кг
  • Ядро, в состав которого входит железо и никель – около 1,93 х 1024 кг
  • Земная кора, являющаяся средой обитания человечества – 0,026 х 1024 кг
  • Гидросфера – на ее долю приходится около 0,0014 х 1024 кг
  • Атмосфера занимает примерно 0,0000051 х 1024 кг

Сколько весит Земля – по сравнению с другими планетами?

Наша Земля – самая большая среди планет Земной группы. К примеру, масса Марса составляет около 0,108 земного веса, Венеры – 0,815, а Меркурия – 0,055.

А вот планеты-газовые гиганты во множество раз больше Земли и во столько же тяжелее. Если сравнивать с Юпитером, то наша планета легче в 317,8 раз – впрочем, до этого «великана» далеко любому другому «обитателю» Солнечной системы. Для сравнения: Сатурн тяжелее Земли в 95,1 раз, Нептун – в 17,2 раза, Уран – в 14,5 раз.

Теперь мы знаем, сколько весит Земля, а также соотношение ее массы к весу других планет Солнечной системы.  

Источник: https://CalcSoft.ru/skolko-vesit-zemlja

Сколько Земля весит в тоннах

Вес Земли

Земля

Людей всегда интересовали размеры, форма и мера инертности своей обители. Они хотели взвесить её, но не могли сделать это. Потребовалось много времени и усилий для определения, сколько весит Земля.

Как менялись представления о колыбели человечества

В древности людям планета, на которой они жили, казалась плоской и размещённой на спинах трёх китах (слонов) и громадной черепахи. Такое представление автоматически наделяло её физическими краями.

В Средние века постепенно стала проясняться форма, размеры и вес планеты. Обобщив все сведения до него, Джордано Бруно установил, что она круглая, за что инквизиция сожгла его на костре. Этот факт позже подтвердил своим кругосветным путешествием мореплаватель Фернан Магеллан.

Первым узнать размеры обители людей пытался учёный из Древней Греции Эрастосфен. Он измерял длину тени от шеста в различных греческих полисах, и сравнивал показания. На их основе он вывел зависимость и вычислил её объём.

Многое в этом направлении сделал Г. Галилей в 17 веке открытием закона свободного падения, а также И. Ньютон – автор закона о гравитации, который позволял вычислить силу, с которой один предмет притягивается ко второму.

Первым в 1774 г. узнал сколько Земля весит в тоннах учёный из Шотландии Н. Мэкелин, равной 5,879 секстиллионам т. Правда сегодня эта величина возросла до почти 6 секстиллионов из-за того, что ежегодно на планету оседает космическая пыль в количестве до 30 тыс. т.

Мера энергии есть, веса нет

У всех физических предметов есть конкретные свойства, в частности источник тяготения и вес. Вопрос же: сколько весит планета Земля, не имеет смысла.

На первый взгляд это кажется странным, но ничего не вероятного в этом нет. Наша планета несётся в космическом пространстве в режиме свободного падения, когда понятие веса физически теряется.

А вот количество материи у неё всегда присутствует, и она представляется немалым.

А Вы смотрели:  Спутники Венеры

Проще всего определить, какая масса Земли, если использовать гравитационную зависимость. Небольшой груз подвешивается на нити и по соседству располагается массивный предмет.

Согласно закону Ньютона, лёгкий груз отклонится от вертикали и расстояние между телами уменьшится на небольшую величину. Измерив это сокращение, можно вычислить источник тяготения планеты, т. к.

ускорение земного притяжения известно и равно 9,81 м/сек2.

Зависимость для вычисления меры инертности «дома людей»

Для гравитационного взаимодействия сфер вслед за Ньютоном будем считать, что их вещество сосредоточено в центре. Теперь, какая масса Земли, можно вычислить с помощью классической теории тяготения Ньютона:

F = G⋅(m1 * m2 )/R2 , где, где

F – сила взаимного притяжения между телами;

G – гравитационная постоянная, составляющая 6,67408(31)·10−11 м³/(кг·с²);

m1 и m2 – взаимодействующие меры инертности;

R – расстояние меду телами.

Если одно количество материи представить земным, а другое – в виде шара весом 1 кг, тогда взаимодействие составит 9,8 кг × м/сек2. Радиус нашей обители равен 6,4 млн м. Подставив эти значения в вышеприведённую формулу, путём несложных вычислений, получим результат, равный 6 × 1024 кг. Такова масса Земли.

Масса «обители людей»: распределение и сравнение с другими планетами

Общая мера энергии нашей планеты распределяется между её частями в порядке убывания следующим образом:

  • мантия (оболочка из силикатов железа, кальция и магния) – 4,043 × 1024 кг;
  • ядро, состоящее из железа и никеля – 1,93 × 1024 кг;
  • верхняя оболочка или земная кора – 0,026 х 1024 кг;
  • океаны и моря (гидросфера) – 0,0014 х 1024 кг;
  • воздушная оболочка (атмосфера) – 0,0000051 х 1024 кг.

Масса Земли равна около 6 секстиллионов тонн и кажется очень большой, если сравнивать с тем, что мы видим на её поверхности (здания, горы и т. д.). Немалой она представляется и по отношению к планетам Земной группы. Мера инертности Марса равна всего 10,8% земной, Венеры – 81,5%, Меркурия – 5,5%.

А Вы смотрели:  Почему светят звезды

Но она становится совершенно маленькой на фоне Юпитера, который в 317,8 раза тяжелее «колыбели человечества». Сатурн превосходит «наш дом» по количеству материи в 95 раз, Нептун – в 17 и Уран – в 14,5 раза. «Обитель людей» можно считать совсем крошечной по сравнению с Солнцем, которое обладает веществом в 330 тысяч раз больше земной.

Источник

ссылкой:

Источник: https://hikosmos.ru/skolko-zemlja-vesit-v-tonnah

Book for ucheba
Добавить комментарий