Hva er tettheten av jorden?

Enhver materiale er sammensatt av atomer og molekyler som beveger seg rundt med en viss mengde energi. De er bundet sammen ved hjelp av gravitasjon, og den energi som de beveger seg bestemmer tilstanden av materialet. Legg energi (si i form av varme) til en solid som is, og du ender opp med en vannpytt eller en sky av damp. Vekten av et objekt bestemmes av massen er laget av disse molekylene og ikke endrer seg som våre isbit smelter og blir damp. Den største forandringen, imidlertid, er dens tetthet --- massen pr område det opptar.

Identifikasjon

Problemet med jordens tetthet er en ganske komplisert hvis du estimere. Jordens mantel er dekket av to typer skorpe: kontinental (ca 2,7 til 3,0 gram per kubikkcentimeter) og oseaniske (3,0 til 3,3 g per kubikk cm). Den oseanisk mantelen er tettere enn kontinentalskorpen på grunn av større masse vann enn luft. Den indre faste kjerne (12,6 til 13,0 g pr kubikk cm) og den ytre, smeltede kjerne (9.9 til 12.2 g per kubikk cm) også variere i tetthet. Havet, som dekker to tredjedeler av jordens overflate, består av vann, stoffet som brukes som standard av en g per kubikk cm; men tettheten av vann øker med dybden. Atmosfæren, 10 000 kilometer dypt teppe av luft som omgir Jorden, har en gjennomsnittlig tetthet på havnivå på 0,0012 g per kubikk cm. Jorden, vi vet nå, har en gjennomsnittlig tetthet på 5,52 g per kubikk cm --- 5,52 ganger tettheten av vann ved havnivå.

Betydning

Betydningen av tettheten av jorden har endret seg med utviklingen av matematikk og astronomi fra et spørsmål om akademisk interesse for et måleinstrument for å undersøke strukturen til andre organer i solsystemet og utover for å bestemme sammensetning og opprinnelse.

Historie

Sir Isaac Newton tok de første skritt i forsøket på å beregne størrelsen på Jorden i 1687 som han utviklet sin teori om gravitasjonen. Nesten et århundre senere, Royal Society of England etablert en komité for å avgjøre spørsmålet om jordens tetthet og bestemmes tettheten til jorden for å være ca 4,5 ganger tettheten av vann. Henry Cavendish, britisk kjemiker og fysiker som oppdaget hydrogen og korrekt bestemmes sammensetningen av luften, som brukes gravitasjonen mellom to elementer av kjent tetthet for å projisere tettheten av et ukjent gjenstand (jord) ved sin vekselvirkningen med en av objektene. Sitt anslag på 5,48 ganger tettheten av vann. Et annet århundre bestått før John Henry Poynting oppsummert historiske eksperimentering og publiserte sin "avgjørende" bestemmelse av 5.493 ganger tettheten av vann i et essay i 1894.

betraktninger

Hver fysiker som forsøkte å finne tettheten av jorden arbeidet to ulemper. One, selvfølgelig, var begrensningene i vitenskapen om sin dag. Hovedproblemet i å prøve å bestemme tettheten av jorden, selvfølgelig, er at du kan ikke bare sette jorden på en skala for å se hvor mye den veier deretter dele det med volumet av jorden.

Teorier / Spekulasjoner

Cavendish eksperimenter er i dag akseptert som en metode for å finne gravitasjonskonstanten, et nummer som skal brukes for å bestemme den relative massen til Jorden. Fra det 17. århundre og framover, brukte forskerne eksperimenter med en pendel, loddsnor og fjellet eller torsjon bar apparater og kom ut med en gjennomsnittlig tetthet på mellom 4,39 og 6,5 ganger tettheten av vann.