Dünya’nın ağırlığı nasıl ölçülüyor?

0

Dünya’nın ağırlığını ölçmek, insanın banyodaki tartıya çıkıp ağırlığını ölçmesine benzemez tabii. Tartı, Dünya’nın insanı ne kadar yerçekimi kuvvetiyle çektiğini gösterir. Dünya’nın insanı çekme kuvvetinin büyüklüğü sadece insanın ağırlığına değil, Dünya’nın ağırlığına da bağlıdır. Yani herhangi bir şeyi ne kadar kuvvetle çektiği bilinirse Dünya’nın ağırlığı da bulunabilir.

Aslında “Dünya’nın ağırlığı” ifadesi yanlıştır, doğrusu “Dünya’nın kütlesi”dir. Dünya’nın ağırlığı olamaz, çünkü ağırlık kelimesi Dünya’nın yüzeyinde bir anlam ifade eder. Dünya üzerinde bir cismin ağırlığı denilince Dünya’nın ona uyguladığı yerçekimi kuvveti söylenmiş olur. Bu nedenle cismin ağırlığı Dünya’da başkadır Ay’da başka. Halbuki cismin kütlesi her yerde aynıdır, bulunduğu yere bağlı olmadan sabittir. Dünya’nın bizi çekmesi, kütlesiyle ilgilidir ve kendi ağırlığımızı kullanarak Dünya’nın kütlesini bulabiliriz.

Dünya kendi üzerindeki cisimleri çeker ama cisimler de onu çeker. Herhangi iki cisim birbirine daima çekim gücü uygular, birbirini çeker. Cisimler birbirlerini kütleleriyle doğru orantılı olarak çeker, yani kütlesi büyük olan cisim diğerini daha büyük kuvvetle çeker. İki cismin birbirlerini çekmelerinde aradaki mesafe de önemlidir, mesafe arttıkça çekim gücü azalır.

Dünya’nın kütlesi iki yüz yıl önce hassas bir şekilde hesaplandı. Birçok bilimsel çalışma gibi bunda da sonuca ulaşmak binlerce yıllık bir sürecin ürünüydü. İlk olarak milattan önce 252 yılında Yunanlı matematikçi Eratosthenes Güneş’in konumu ve gölgesini ölçerek Dünya’nın çevresini (dolayısıyla yarıçapını) gerçeğe yakın bir değerle hesap etti. Ondan iki bin yıl sonra 1687’de Isaac Newton evrensel çekim kanununu geliştirdi. Buna göre iki cisim arasındaki çekim kuvvetine “F” dersek;

F = G*(M,*M2)/r*r

Burada M, ve M2 cisimlerin kütleleri, “G” formüldeki bir sabit katsayı, “r” de cisimlerin arasındaki mesafedir. Formülde M, Dünya’nın kütlesi, M2 Dünya üzerindeki bir cismin bilinen kütlesi, “r” de Dünya’nın yarıçapı olarak alınsa bile hala formülde bir bilinmeyen vardı.

“G” sabitini 1798’de Henry Cavendish tellere astığı küçük ve büyük boylardaki kurşun toplarla yaptığı deneyler sonucu “6,67 * (1 / 10A11)” olarak tespit etti. “F” çekim gücü aslında bu cismin kütlesine Dünya’nın uyguladığı çekim gücü yani o cismin ağırlığı, Dünya üzerindeki bir cismin ağırlığı da kütlesinin 9,8 katı olduğundan “F” yerine 9,8M2, “r” yerine 6.400.000 metre yazıp, “G” değerini de yerine koyup M, için çözersek sonucu 6.000.000.000.000.000.000.000.000 (6*10A24) olarak buluruz. Buna kısaca 6 septrilyon kilogram veya 6 sekstrilyon ton diyebiliriz.

Güneş, gezegenler ve yıldızların kütleleri de başka bir kütleyle aralarındaki çekim kuvvetinden faydalanılarak bulunabilir. Eğer gezegenin etrafında Dünya’nın Ay’ı gibi bir uydusu varsa iş kolaydır. Gezegenin kütlesi, uydusunun uzaklığı ve çevresindeki yörüngesinde ne hızla döndüğü ölçülerek bulunabilir. Uyduları olmayan gezegenlerde Güneş etrafındaki yörüngelerindeki sapmalar ölçülerek hesaplamalar yapılır.