地球质量的测量方法哪种是正确的

时间:2023-11-15 09:59:01

【题】科学家们据一些测量结果得知地球整体密度大约等于5.5克/立方厘米;由于地球的直径已经测出,它的体积我们也可以很容易地算出。进而科学家们就可以得出地球的质量。

这段话摘自一本科普读物。你认为上述测量地球质量的方法是正确的吗?

地球质量的测量方法哪种是正确的

【解】先算出地球的平均密度,然后用地球的体积乘以这个平均密度就可以测出它的总重量了——这个测定地球质量的方法存在于很多科普类书籍之中。

据我们所知地球内部的密度是不可能直接测量到的,那么地球的平均密度又是怎么算出来的呢?事实上计算的步骤刚好相反:先测定地球的质量,它的平均密度则根据这个测出的质量和地球的体积算出来。通过测定一个质量为1千克的物体对与它相距1米的质量为1千克的物体的引力的试验来实现地球质量的测定。我们已知地心与地球表面的距离有6 400 000米,对其表面1千克的物体地心的引力是9.8牛顿;引力与距离的平方成反比,而与产生此引力的质量是成正比关系的。据此我们不用知道它的平均密度就可以算出地球的质量。

这个计算较为简单。1千克的质量对另外一个与其相距1米的1千克物体的引力为:1/15 000 000 000牛顿。

所以,在假设地心与此1千克的物体相距1米的情况下,地球的质量M对它的引力是:M/15 000 000 000牛顿。

已知地球的半径是6 400 000米,假设地心聚集了地球全部的质量,此引力就是它的1/6 400 0002,即:地球质量的测量方法哪种是正确的

牛顿。

据我们所知,地球对在其表面1千克的物体的引力是9.8牛顿,因此:

地球质量的测量方法哪种是正确的

得出:

M=15 000 000 000×6 400 0002×9.8

地球的质量通过计算可得出是个整数:

M=6×1024(千克)