Dünyanın ağırlığı ne kadar? NASA yanıtladı

Dünya, sert kayalar ve minerallerden, okyanuslardan ve atmosferden milyonlarca canlı türüne kadar sayısız bileşeni barındırıyor. Ayrıca insan yapımı yapılar da bu büyük tabloya ekleniyor. Peki, tüm bu bileşenlerin toplam ağırlığı ne kadar?

Tek bir cevap vermek mümkün değil, çünkü ağırlık yerçekimine bağlı bir kavram ve Dünya'nın ağırlığı bulunduğu ortama göre değişiklik gösterebilir. Örneğin, insan vücudu Ay'da Dünya'dakinden çok daha hafif gelir, çünkü Ay'ın yerçekimi Dünya'nınkinin altıda biri kadardır. Aynı şekilde Dünya'nın "ağırlığı" da bulunduğu yerin çekim kuvvetine göre değişir, hatta uzayın boşluğunda bu ağırlık "hiçbir şey" olabilir.

Bilim insanlarının asırlardır üzerine çalıştığı konu ise Dünya'nın "kütlesi"dir. Kütle, bir cismin bir kuvvete karşı hareket etmeye gösterdiği direnç olarak tanımlanır ve bu değer, yerçekiminden bağımsızdır. Yani Dünya’nın kütlesi, evrenin neresinde olursa olsun aynı kalır.

NASA’ya göre, Dünya’nın kütlesi yaklaşık 5.9722×10²⁴ kilogramdır. Bu devasa kütleyi daha anlaşılır kılmak için bir örnek vermek gerekirse, bu miktar Mısır'daki yaklaşık 10 milyar pound ağırlığındaki Khafre Piramidi'nin tam 13 katrilyonu kadardır.

Dünya’nın kütlesi, sürekli olarak uzaydan gelen tozlar ve atmosferden kaçan gazlar nedeniyle çok hafif değişikliklere uğrar, ancak bu değişikliklerin gezegenin genel kütlesine önemli bir etkisi olması için milyarlarca yıl geçmesi gerekir.

DÜNYA'NIN KÜTLESİ NASIL HESAPLANIYOR?

Dünya’nın kütlesini ölçmek kolay bir iş değil. Bu devasa gezegeni bir terazinin üzerine koyup tartamayız. Bunun yerine bilim insanları, Dünya’nın kütlesini hesaplamak için başka yöntemler geliştirdiler.

Bu hesaplamalarda ilk önemli adım, Isaac Newton’un 1687 yılında ortaya koyduğu evrensel çekim yasası oldu. Newton’un yasasına göre, her kütleli nesne, çevresindeki diğer kütleli nesneleri kendine çeker. Bu çekim kuvveti, nesnelerin kütleleriyle ve aralarındaki mesafeyle doğru orantılıdır. Yani, iki nesnenin kütleleri ne kadar büyükse ve aralarındaki mesafe ne kadar azsa, aralarındaki çekim kuvveti o kadar güçlüdür.

Bu ilişkiyi matematiksel olarak ifade eden Newton, çekim kuvvetinin şu formülle hesaplanabileceğini gösterdi: F = G × (m₁ × m₂) / r². Burada F, çekim kuvvetini; m₁ ve m₂, iki cismin kütlelerini; r, aralarındaki mesafeyi; G ise çekim sabitini temsil eder. Ancak, G'nin değeri uzun süre bilim insanları tarafından tam olarak bilinmedi.

1797 yılında İngiliz fizikçi Henry Cavendish, bu belirsizliği ortadan kaldıracak önemli bir deney gerçekleştirdi. Cavendish, "torsiyon terazisi" adı verilen bir cihazla iki büyük kütle arasındaki çekim kuvvetini ölçerek G sabitinin değerini bulmayı başardı. Bu deneyde, iki büyük kurşun küre ve onlara çekim uygulayan daha küçük küreler kullanıldı. Kürelerin hareketini inceleyerek çekim kuvvetini ve G değerini hesapladı.

Cavendish’in bulduğu değer, G = 6.74×10⁻¹¹ m³ kg⁻¹ s⁻² idi. Bugün ise bilim insanlarının kullandığı değerin sadece birkaç ondalık basamağı farklıdır: G = 6.67430×10⁻¹¹ m³ kg⁻¹ s⁻². Cavendish’in bu keşfi, Dünya’nın kütlesinin hesaplanmasında kullanılan temel adımlardan biri oldu.

BİLİM DÜNYASINDAKİ BELİRSİZLİKLER VE HASSAS ÖLÇÜMLER

Cavendish’in deneyinden bu yana iki yüzyıldan fazla zaman geçti, ancak bilim insanları hâlâ Newton’un denklemi ve Cavendish’in yöntemi üzerine çalışmaya devam ediyor. Çünkü G sabiti, ne kadar hassas ölçülürse, Dünya’nın kütlesi o kadar doğru hesaplanabilir.

Ancak, yapılan her yeni ölçüm, önceki sonuçlardan biraz farklı olabiliyor. G sabitiyle ilgili yapılan deneylerde elde edilen sonuçlar arasında küçük de olsa farklar bulunuyor. Bu farklar yalnızca ondalık basamaklarda olabilir, ancak yine de Dünya’nın kütlesinin hesaplanmasında önemli bir değişikliğe neden olabilecek kadar hassas sonuçlar ortaya koyabiliyor. Bu durum, fizikçiler arasında bir tartışma konusu olmaya devam ediyor.

Fizikçi Stephan Schlamminger’a göre, bu tür belirsizlikler aslında bilimin gelişmesi için yeni fırsatlar sunabilir. Bilim insanları, G sabiti ve Dünya’nın kütlesi üzerindeki çalışmalarını sürdürerek, evrenin işleyişi hakkında daha derin bir anlayış kazanabilirler.

Schlamminger, bu küçük farklılıkların aslında evrenin bize sunduğu bir "çatlak" olduğunu ve bu çatlağı kullanarak yeni keşifler yapmanın mümkün olabileceğini söylüyor. Bu açıdan bakıldığında, G sabitindeki belirsizlikler ve Dünya’nın kütlesini hesaplamadaki zorluklar, bilimin ilerlemesi için önemli bir fırsat sunuyor.

Sonuç olarak, Dünya’nın kütlesi konusunda yapılan hesaplamalar, yüzyıllardır süren titiz çalışmalar sonucunda bugünkü seviyesine ulaştı. Ancak bilim insanları, bu konuda daha hassas ölçümler yapabilmek için çalışmaya devam ediyor ve bu süreçte yeni keşiflerin kapısı aralanabilir.