행성 지질 지구에서의 질량 변화 관찰
지구 질량
질량의 단위로서 지구 질량은 지구 질량과 같습니다. 지구 질량의 현재 값은 M 5.9722 1024kg (표준 불확실성 6 1020kg, 상대 불확실성 10-4)입니다.
이 값은 지구 위의 평균 밀도인 5515 KGB-3에 해당합니다.
지구 질량은 천문학에서 지구형 행성 및 외계 행성과 같은 행성의 질량을 나타내는 표준 단위로 사용됩니다. 1 태양 질량은 약 33만 3천 개의 지구 질량입니다.
질량 대부분은 철과 산소(각각 32%), 마그네슘과 실리콘(15%), 칼슘, 알루미늄, 니켈(1.5%)이 차지한다.
지구 질량의 정확한 측정은 매우 어렵다. 이는 측정 정확도가 낮을수록 기본 물리적 상수 중 가장 낮아서 지구 질량을 측정하는 것이 중력 상수에서 상대적으로 약하다는 것을 의미합니다. 지구의 질량은 1770년대의 시 하리 온 실험에서 처음이었고, 1798년 카벤디쉬의 실험에서 오차율이 1% 미만으로 측정되었다.
천문학의 지구 질량 단위
지구의 질량은 다음에 추정됩니다.
이 값은 태양 질량으로 표현할 수 있습니다.
지구 질량의 달 질량의 비율은 매우 정확하게 측정되었으며 현대 측정은 다음과 같은 이미지와 같습니다.
지구 질량의 천체 상대 질량은 다음과 같다.
달 0.012 300, 0371 M
태양 332946.04870.0007M
수성 0.0553M
금 0.815M
지구 1 M
화성 0.107M
목성 317.8M
토성 95.2M
천왕성 14.5 M
해왕성 17.1 M
그리스 667 Cc 3.8M
케플러-442b M
GM 값을 지오센트릭 중력 상수라고 하며, 그 값은 (398600441.80.8)106m3s-2이다. 이 값은 LAGERS 위성과 같은 레이저 측정으로부터 얻어진다.
GM 값은 달의 움직임을 관찰하거나 다양한 고도에서 시계의 추가 사이클을 측정하는 방식으로도 발견할 수 있지만, 이러한 방식으로 찾는 값은 위성 측정이 아니라 오히려 덜 정확하다.
지구 중심 중력 상수의 상대적 불확실성은 2, 10-9이지만, 이것은 지구 질량 자체의 상대적 불확실성보다 50,000배 작습니다. 이것은 지구 질량을 구하기 위해서는 지구 중심 중력 상수를 중력 상수 G로 나누어야 한다는 것을 의미하는데, 여기서 G는 기본 물리적 상수 내에서 상대적 불확실성이 4.610-5인 매우 큰 사람이며, 따라서 지구 질량의 상대적 불확실성이 이 값이 가장 좋다.
이러한 이유로 천문학자들은 킬로그램 대신 전체 지구 중심 중력 상수 또는 지구 질량 또는 태양 질량을 사용하는 것을 선호합니다.
행성 질량과 지구 질량의 측정 시작과 발전
지구의 질량은 밀도, 중력, 중력 상수 등을 측정하여 간접적으로 측정되었습니다. 지구를 지배하고 있습니다. 1770년대의 시 하리 온 실험은 처음 지구의 질량을 측정했지만, 현대적 가치보다 20%가 부족했으며 1798년의 카벤디쉬 실험에서 오류가 1% 미만인 값을 발견했습니다. 1890년대에는 불확실성이 0.2%였고 1930년대에는 0.1%로 떨어졌습니다.
960년대부터 지구 좌표계 개발에서 지구와 관련된 수치는 4자리 이상의 십진수로 정밀하게 측정되었고, 이 시기부터 지구 질량의 불확실성은 중력 상수의 측정 때문인 불확실성 때문이 되었다. 현재의 상대적 불확실성은 10-4, 0.01%이며, 이 수치는 61,020kg의 소행성(Ceres의 70%)의 질량에 절대적으로 해당한다.
초기 행성 질량 추정
중력 상수를 직접 측정하기 전에 지구 질량 측정은 지각 관측 및 지구 부피 추정 결과를 통해 그것으로 제한되었습니다. 17세기 참조 지구 부피는 위도 당 60거리입니다. km에 해당하는 결과를 통해 지구의 반경은 5,500km(현대 측정치 6,371km의 86%)로 추정되었으며, 실제 값의 3분의 1까지 낮은 것으로 계산되었다.
당시 지구의 평균 밀도는 정확히 알려지지 않았다. 당시 지구 구성 이론은 물이 대부분이라는 수성 이론과 대부분의 화성 암석이 그랬다는 화성 이론에 직면했고, 두 이론 모두 실제 값보다 밀도를 적게 추정하면서 지구의 총 질량을 1,024kg으로 계산했다. 아이작 뉴턴은 지구의 밀도가 물의 밀도의 약 5-6배라고 가정할 때 지구의 질량 값을 약 30%로 4.2 0.5 1024kg으로 계산한 [14] 부피를 계산했습니다.
18세기부터 지구의 질량은 유인 인력의 법칙에서 파생된 중력 상수를 통해 간접적으로 측정 될 수 있었습니다. 처음에는 스키하리오 실험에서와 마찬가지로 뉴턴은 원리주의 과학철학의 수학원리에 대한 측정실험을 고안했지만, 비관적으로 예측한 산 주변 시계의 미세 굴절을 측정했는데, 이 실험은 효과를 측정하기에는 너무 작다고 예측했다.
1737년부터 1740년까지 피에르 부 겔과 찰스 마리 그 라 콘 다 만은 진짜의 주기, 즉 고도에 따라 달라지는 함수를 고려한 방식으로 지구의 밀도를 측정하려고 시도했다. 실험은 피친차산과 침보라소 산에서 진행되었다.
1749년 부 겔이 발표한 바와 같이 지구의 평균 밀도를 측정하기에는 불충분했지만 8초의 굴절을 억제하는 데 성공하여 지구의 공동 이론이 사실이 아님을 증명하기에 충분했다.
시할리온 실험
1772년 왕립 천문대의 내비게이털 마스켈린은 왕립학회의 진보된 실험을 제안했다. 왕립 학회는 찰스 메이슨을 파견하여 그 위치를 조사했으며, 1773년 여름의 위치 조사 결과 시 하리 온의 하이랜그 지역이 최적의 장소로 선정되었습니다. 산 주위에는 다른 언덕이 없었고, 동쪽과 서쪽은 대칭적이었고, 계산은 간단했으며, 북쪽과 남쪽의 절벽은 질량 중심 근처에서 실험을 할 수 있었습니다. 실험은 1776년 내비게이털 마스켈린, 찰스 허튼, 세제곱미턴 바로 우의 진행으로 완료되었다.
1778년 커튼은 지구의 평균 밀도가 시 하리 온 값의 9/5로, 물 밀도의 4/2(4.5g/g/)가 현대 값의 20%에 미치지 못하지만, 일반 암석보다 높아서 이 값은 처음에 금속이 지구에 함유되었을 가능성을 제기한 결과였다. 커튼은 지구 위의 금속이 지름이 20/31(65%)을 넘는다고 추정했다.
지구의 평균 밀도를 통해 제롬 랄랜그의 행성 표에 있는 행성들 사이의 상대적인 숫자는 정확한 값으로 추정될 수 있다.
캐번디시의 실험
1798년 헨리 캐번디시는 뉴턴의 제2법칙과 다우인파워법을 이용하여 지구의 질량을 처음 측정했다.
현대 표기법보다 덜 현대적일 경우, 지구의 질량은 중력 상수와 지구의 반경에 의해 유도됩니다.
캐번디시는 지구의 밀도를 5.45g/으로 계산했고, 이 값은 현대 측정치보다 약 1% p 낮다.
19세기
지구의 질량은 지구의 반경과 밀도에서 유도되었지만 10 제곱 수를 사용하는 과학적 기술이 사용될 때까지 질량을 수치 적으로 나타내려고 시도하면 그물었습니다.
19세기 후반에서만 일부 숫자가 일반적이었고 이것은 전문적인 인물이 아니라 일반적인 용도였습니다. 1859년 지구의 질량은 14글자 파운그로 이어졌고 1871년에는 58년 4200톤으로 이어졌습니다.
중력 측정 지구의 질량은 1902년 브리태니커 백과사전에 9.81996X63709802로, 지구 질량의 로그 값은 14.600522로 주어졌다. 단위는 표준 중력 변수의 단위와 같이 m3s-2이다.
1821년 프란시스코 카리니는 밀라노 지역의 진짜 운동을 기준으로 지구 밀도를 ρ = 4.39 g/cm3로 추정했고, 1827년 에그워그 백사장에 의해 4.77 g/cm3으로 추정했다. , 1841년 카르로 줄리아 오가 4.95g/으로 업데이트했다. 한편 조지 비델 에어리는 광산의 내부 및 지반 진짜의 움직임 변화를 측정하여 지구의 밀도를 측정하려고 했다. 첫 번째 실험은 1826년부터 1828년까지 콘월에서 시행되었으며 화재와 홍수 때문에 성공하지 못했습니다. 1854년에 선덜랜그에서 재실함을 실시하여 ρ = 6.6 g/cm3을 얻었다.1883년 로버트 휴대전화기 스타넥은 작센과 보헤미아에서 같은 실험을 실시하여 밀도를 정확하게 측정하기 매우 어렵다고 보고된 ρ = 5.0 ~ 6.3 g/cm3지각 평형의 개념을 얻었다.이 알려진 내용에도 1880년 코인 멘 덴 홀은 도쿄 후지 산 꼭대기에서 실험을 실시하여 ρ = 5.77 g/cm3를 얻었다.
현대
지구 질량의 불확실성은 1960년대 후반부터 전적으로 존재해 온 중력 상수 G의 오류로 인해 발생한다. [24]G 값의 정확한 측정은 악명 높을 정도로 어려웠으며 1980년대부터 2010년대까지의 정확한 측정 실험은 상호 배타적인 결과를 낳았습니다.
1969년 Sagitov는 1942년 Hyde와 Hushanovsky가 측정한 G 값에서 M 5.973(3)X1024kg (상대 불확실성 5, 10-4)으로 추정되었다. 이후 측정의 정확도는 약간 향상되었을 뿐이며, 현대 실험도 카벤디쉬 실험을 반복하는 것에 불과했다.80년대 이후 측정한 값은 6.672~6.67610-11 m3 kg-1s로 s-2(상대 불확실성 3, 10-4) 사이를 왔다갔다했다. 2014년 미국표준기술원은 6.674 -10-11 m3 kg-1It이라고 발표했다. 2016년 온라인 천연연감에 s-2(상대 불확실성 10-4 미만) 값 사용을 권고하고 5.9722(6) 1024(상대 불확실성 1, 10-4) 값을 권장했다.
지구질량 변화의 진행
지구의 질량은 유성진과 우주 캠프에 의해 증가하거나 수소와 헬륨 가스의 방출로 감소 될 수 있습니다. 두 가지 효과와 함께 지구는 연간 5.5, 107kg (54,000톤)을 감량했다.
지구는 매년 10만 톤의 대기 탈출을 잃고 동시에 유성 진과 우주 캠프의 유입으로 45,000톤을 얻습니다. 이 값은 지구 질량의 불확실성인 0.01%(61020kg) 범위에 해당하는 지구 전체 질량의 10~17에 해당하므로 지구 질량의 값은 이 효과에 영향을 받지 않는다.
대기탈출 효과 중 수소는 9만 5000t(3kg/s)을, 헬륨은 1,600t을 차지한다.
유성진과 우주캠프의 유입량은 연간 37,000톤에서 7만 8,000톤으로 추정되며, 이 값은 많은 변동의 대상이 된다: 극적인 예로서 병아리 설브 충돌체는 2.3 x 10의 질량을 가지고 있다. 그것은 연간 지구로 유입되는 양의 9억 배인 17kg이었다.
변화는 또한 질량 에너지 동등성에 의해 발생하지만, 이 값은 매우 무시할 수 있기 때문에 지구의 질량은 핵분열과 자연 방사성 붕괴로 매년 16톤씩 감소하지만, 이 효과로 지구의 총 질량은 변하지 않는다.
이 외에도 우주선이 20세기 중반부터 지구를 떠날 때 연간 65톤의 대량 손실이 발생합니다. 지구는 53년 동안 3473톤을 잃었다.