地球有多重？

地球的质量花了数百年的时间才被估算出来，即使是现在，专家们也没有就确切的数字达成一致。

我们的星球拥有从坚硬的岩石和矿物到数百万种生物的一切，并被无数的自然和人造结构所覆盖。

那么所有这些有多重？这个问题没有单一的答案。就像人类在月球上的重量比在家里轻得多一样，地球也不是只有一种重量。地球的重量取决于其引力，这意味着它的重量可能有数万亿磅，也可能什么也没有。

然而，科学家们花了几个世纪的时间来确定地球的质量，即地球对施加力的运动的抵抗力。根据NASA的数据，地球的质量为 5.9722×1024 千克，即大约 13.1 七百磅。这相当于埃及哈夫拉金字塔的约 13000 万亿美元，金字塔本身重约 100 亿磅（48 亿公斤）。由于太空尘埃的添加和从大气层中泄漏的气体，地球的质量略有波动，但这些微小的变化在数十亿年内不会影响地球。

然而，世界各地的物理学家仍然没有就小数点达成一致，而达到这个总和并不是一件容易的事。由于不可能对地球进行测量，科学家们不得不使用其他可测量的物体来对其质量进行三角测量。

相关：我们如何知道地球的年龄？

美国国家标准与技术研究所的计量学家斯蒂芬·施拉明格 (Stephan Schlamminger) 告诉《生活科学》，第一个组成部分是艾萨克·牛顿万有引力定律。任何有质量的物体也都具有引力，这意味着任何两个物体之间总是存在某种力。

牛顿万有引力定律指出，两个物体之间的引力 (F) 可以通过将物体各自的质量（m₁ 和 m2）相乘，除以物体中心之间的距离的平方 (r²) 来确定，然后将该数字乘以引力常数 (G)，也称为引力的内在强度，或 F=G((m₁*m2)/r2)。

利用这个方程，科学家们理论上可以通过测量地球表面物体上的地球引力来测量地球的质量。但有一个问题：没有人能算出 G 的数字。

然后，在 1797 年，物理学家亨利·卡文迪什开始了所谓的“卡文迪什实验”。卡文迪什使用一种称为扭力天平的物体，该物体由两个附有铅球的旋转杆组成，通过测量杆上的角度来发现两组之间的重力大小，该角度变化为较小的球体被较大的球体吸引。

“他的工作非常具有原创性，在当时产生了很大的影响，”加州大学圣地亚哥分校的生理学家约翰·韦斯特 (John West) 告诉《生活科学》。

知道球体的质量和距离后，卡文迪什计算出 G=6.74×10−11 m3 kg–1 s−2。国际科学理事会数据委员会目前将 G 列为 6.67430 x 10-11 m3 kg-1 s-2，与卡文迪什的原始数字仅相差几个小数点。此后，科学家们利用 G 和其他已知质量的物体来计算地球的质量，得出了我们今天所知的 13.1 七十亿磅。

韦斯特说，尽管卡文迪什的实验已经过去了两个多世纪，但他的扭转平衡方法至今仍在使用。然而，施拉明格强调，尽管牛顿方程和扭力天平是重要的工具，但它们提供的测量结果仍然容易受到人为错误的影响。自卡文迪什实验以来的几个世纪里，不同的科学家对 G 进行了数十次测量，每次都得出了略有不同的结果。这些数字仅相差千分之一小数位，但这足以改变地球质量的计算，也足以困扰测量它的科学家。

“对我们来说，我们必须修复皮肤上的这张纸割伤，”施拉明格说。

尽管 G 令人沮丧，施拉明格并不认为这个数字的差异一定是坏事。

“有时，宇宙给我们带来了裂缝，我们可以利用我们的杠杆来获得更多的科学理解，”他说。 “这可能是宇宙为我们提供的一个裂缝，我们不想放过这个机会。”