質量,是物體所具有的一種物理屬性,是物質的量的量度,體現了物質的慣性大小。地球體積以及位置使得我們無法直接對其質量進行稱量,即使有著“給我一個支點,我能撬起整個地球”的豪言壯語,我們也無法在技術上實現這一偉大而艱鉅的任務。在對地球質量進行測量時,我們需要利用間接測量的方法。
這裡計算方法主要分兩種,(1)利用質量與密度、體積的關係,透過平均密度對地球質量進行計算;(2)利用萬有引力定律,透過地球與地球衛星的關係或地球上的物體所受重力來對地球質量進行計算,其中重要的一步是確定萬有引力常數G,這就是著名的卡文迪許扭秤實驗。
M=pV(1)
GMm=ma=4㎡mr1/12,GM=4n2mr31/2,M=G
(2)
GMm=mg,M=21%.
(3)
在公式(1)中,地球體積V可由技術測量決定,平均密度可由Schiehallion實驗決定;公式(2)中的r為衛星運動半徑,T為其運動週期;(3)中r為地球半徑,g為測量點重力加速度。
在對地球質量進行計算的過程中,我們一般需要考慮地球大氣層的質量,有時甚至還需要考慮隕石、大氣層逃逸、全球變暖等因素的影響。
目前地球質量測算的精確值為(5.9722±0.0006)x1024千克。