Terra: ce vârstă are și cât este de grea planeta noastră?


Planeta Pământ are vârsta de aproximativ 4,54 miliarde de ani. Foarte mult comparativ cu vărsta medie a unui om, însă destul de puțin comparativ cu vârsta universului: 13,8 miliarde de ani. Timp de sute de ani cercetătorii s-au întrebat cât este de bătrân Pământul și au căutat cele mai vechi roci pe care și-au putut pune mâna.

Dat fiind că plăcile tectonice ajung înapoi în manta după sute de milioane de ani prin fenomenul de subducție, vârsta maximă pe care cercetătorii au putut-o stabili în acest fel a fost de 100 de milioane de ani.

Din fericire, anumite roci extrem de vechi au rămas în nordul Quebec-ului, în Canada, și este vorba de Acasta gneiss, roci vechi de 4 miliarde de ani. Datarea rocilor se bazează pe cantitatea de izotop neodymiu-142 din componența lor.

Este drept că cea mai mare vârstă de pe Terra o au cristalele de silicat de zirconiu din NV Australia, adică 4,375 miliarde de ani, dar mai este cale până la 4.54 miliarde de ani. Acele cristale de zirconiu conțin uraniu care are o perioadă de înjumătățire de 4,5 miliarde de ani.

Pentru a avea o imagine cât mai completă trebuie să ne uităm la rocile din spațiul cosmic: asteroizi sau meteori. Ba chiar și rocile de pe Lună pot fi buni indicatori ai vârstei Pământului. Rocile aduse acasă de misiunile Apollo ale NASA au vârste cuprinse între 4,4 – 4,5 miliarde de ani. Meteoriții colectați de-a lungul timpului au aceeași vârstă ca Luna.

Bun, dar acum vrem să știm care este masa Pământului:

Acum se știe că masa Terrei este 5,97*10^24 kg, dar cum s-a ajuns la cifra asta? Ei bine, au trebuit să treacă mii de ani până am ajuns la cifra de mai sus.

În primul rând a trebuit să aflăm raza Pământului, lucru făcut deja de Al-Biruni în urmă cu 1000 de ani, când a putut calcula raza planetei luându-se după înălțimea unui munte și unghiul dintre orizontală și dreapta ce duce din vârful muntelui până la orizont.

El a calculat că raza Terrei este 6340.7 km, cu 16 km mai puțin decât media de 6356.7 km.

Acum că știm dimensiunea planetei, care este densitatea ei? Prin secolul al XVII-lea Newton și-a dat seama că forța de gravitație este direct proporțională cu masele planetei și a oricărui obiect și invers proporțională cu distanța dintre ele: F ~ m1*m2/r^2 .

Henry Cavendish a fost cel care, în 1798, a introdus G, constanta gravitațională în formula lui Newton, completând astfel formula ce o știm cu toții: F = G m1*m2/r^2 . Cavendish a alfat că există această constantă gravitațională prin folosirea unei balanțe de torsiune, o bară suspendată între două corpuri cu mase foarte mari față de aceasta care se rotește datorită atracției dintre sferele din vârfurile barei și obiectele masive:

Acum că știm raza Terrei și constanta gravitațională, putem afla masa Pământului.
Experiment:
1. dai drumul unui obiect cu masa de 1 kg de la o înălțime dată
2. vezi în cât timp ajunge la sol pentru a afla g, accelerația graviațională h = 1/2 gt^2 => g = 2h/t^2 (9,81 m/s^2)
3. iei apoi constanta gravitațională G = 6,67 * 10^-11 m^3/kg*s^2
4. având formula lui Newton completată F = G m1*m2/r^2, vrem să aflăm m2, masa Terrei, știind m1=1kg și având restul datelor:
m2 = F*r^2/G*m1 => masa Pământului este 5,97 * 10^24 kg.

No comments yet... Be the first to leave a reply!