Масса Земли.
Масса Земли составляет 5,97 · 1024 кг. Среди всех планет Солнечной системы Земля стоит на четвертом месте по массе.
Сила тяжести и ускорение свободного падения на Земле
Первая космическая скорость и вторая космическая скорость на Земле
Масса Солнца, Меркурия, Венеры, Земли, Луны, Марса, Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна
Масса и плотность Земли:
Масса Земли составляет 5,97· 1024 кг или, если быть точнее, 5,9722 ± 0,0006 · 1024 кг.
В астрономии масса Земли обозначается M⊕, где ⊕ – символ Земли.
В астрономии масса Земли используется как внесистемная единица массы. При этом, 1 M⊕ = 5,9722 ± 0,0006 · 1024 кг.
Соответственно массу других планет Солнечной системы можно выразить через массу Земли.
Масса Луны – спутника Земли составляет 0,0123 M⊕.
Масса Меркурия составляет 0,055 M⊕.
Масса Венеры составляет 0,815 M⊕.
Масса Марса составляет 0,107 M⊕.
Масса Юпитера составляет 317,8 M⊕.
Масса Сатурна составляет 95,16 M⊕.
Масса Урана составляет 14,54 M⊕.
Масса Нептуна составляет 17,147 M⊕.
Масса Солнца составляет 333 082 M⊕.
Среди всех планет Солнечной системы Земля стоит на четвертом месте по массе (после Юпитера, Сатурна и Нептуна).
Масса, как физическая величина, является мерой гравитационных свойств тела (гравитации, притяжения) и мерой его инертности. Соответственно различают гравитационную массу тела и инертную массу тела. В современной физике гравитационная масса и инертная масса считаются равными.
Как следствие проявления гравитационных свойств и действия закона всемирного тяготения два тела притягиваются друг к другу тем сильнее, чем больше их массы. Или чем больше масса тела, тем с большей силой она притягивает другие тела. Гравитационная масса определяет меру такого гравитационного притяжения (силы гравитационного притяжения).
Согласно закону всемирного тяготения сила гравитационного притяжения между двумя материальными точками массы m1 и m2, разделёнными расстоянием r, пропорциональна обеим массам и обратно пропорциональна квадрату расстояния:
F = G · m1 · m2 / r2 ,
где G – гравитационная постоянная, равная примерно 6,67⋅10−11 м³/(кг·с²).
При этом масса тела не зависит от скорости движения тела и остается неизменным при любых процессах.
Масса измеряется в килограммах и относится к одной из семи основных единиц Международной системы единиц (СИ).
Исходя из массы Земли, как физической величины рассчитываются и другие параметры нашей планеты: плотность, ускорение свободного падения, сила тяжести, первая космическая скорость, вторая космическая скорость и пр.
Средняя плотность Земли (ρ) – 5,5153 г/см³ или 5 515,3 кг/м³.
Сила тяжести и ускорение свободного падения на Земле:
Ускорение свободного падения на Земле (g) составляет 9,81 м/с2 и меняется от 9,832 м/с² на полюсах до 9,78 м/с² на экваторе.
Ускорение свободного падения рассчитывается по формуле:
g = G⋅(M/r2) ,
где
М – масса планеты, кг,
r2 – квадрат радиуса планеты, м.
Вес и масса тела на Земле равны. Это означает, что человек, массой 72 кг, будет весить на Земле 72 кг. Если быть точнее, то вес человека на Земле равен 72 кг · 9,81 м/с2 = 706,32 Н.
Вес – это сила, с которой любое тело, находящееся в поле сил тяжести (как правило, создаваемое каким-либо небесным телом, например, Землёй, Солнцем и т. д.), действует на опору или подвес, препятствующие свободному падению тела. Вес тела, покоящегося в инерциальной системе отсчёта, равен силе тяжести, действующей на тело. Сила тяжести – это сила притяжения тела к небесному телу.
Вес (сила тяжести) рассчитывается по формуле F = m·g ,
где
F – сила тяжести, Н,
m – масса тела, кг,
g – ускорение свободного падения, м/с2.
На других планетах Солнечной системы человек массой 72 кг будет весить:
– на Луне – 11,952 кг,
– на Меркурии – 27,159 кг,
– на Венере – 65,45 кг,
– на Земле – 72 кг,
– на Марсе – 27,241 кг,
– на Юпитере – 170,208 кг,
– на Сатурне – 76,6 кг,
– на Уране – 65,09 кг,
– на Нептуне – 82,08 кг,
– на Плутоне – 4,536 кг.
На Солнце человек будет весить всего 2 010,96 кг, т.е. около 2 тонн.
Первая космическая скорость и вторая космическая скорость на Земле:
Первая космическая скорость (v1) на Земле равна 7,91 км/с.
Первая космическая скорость (круговая скорость) – это минимальная (для заданной высоты над поверхностью планеты) горизонтальная скорость, которую необходимо придать объекту, чтобы он совершал движение по круговой орбите вокруг планеты.
Первая космическая скорость определяется массой и радиусом небесного тела, а также высотой над его поверхностью.
Первая космическая скорость вычисляется по формулам:
,
,
где
М – масса планеты, кг,
R – радиус орбиты, м,
R0 – радиус планеты, м,
h – высота над поверхностью планеты, м.
Вторая космическая скорость (v2) на Земле равна 11,186 км/с.
Вторая космическая скорость (параболическая скорость, скорость освобождения, скорость убегания) – это наименьшая скорость, которую необходимо придать объекту (например, космическому аппарату), масса которого пренебрежимо мала по сравнению с массой небесного тела (например, планеты), для преодоления гравитационного притяжения этого небесного тела и покидания замкнутой орбиты вокруг него.
Вторая космическая скорость определяется радиусом и массой небесного тела.
Вторая космическая скорость вычисляется по формулам:
,
.
Изменение массы Земли:
Масса Земли не является постоянной величиной, и в настоящее время потеря массы превышает прирост. Уменьшение массы Земли приводит к ослаблению её силы тяжести, и, соответственно, способности удерживать атмосферу.
На величину массы Земли влияют многочисленные факторы.
Факторы, увеличивающие массу Земли:
– космическая пыль: метеоры, пыль, кометы и т.д., за счёт неё масса Земли возрастает примерно на 40 тысяч тонн в год.
Факторы, уменьшающие массу Земли:
– диссипация атмосферных газов – водорода (3 кг/сек, или 95000 тонн в год) и гелия (1600 тонн в год). Кроме того, часть электронов атомов атмосферных газов улетучивается быстрее, чем сами атомы;
– искусственные спутники, которые находятся на удалённых орбитах и могут покинуть околоземное пространство (около 65 тонн в год);
– нагрев Земли (за счёт как антропогенных процессов, так и глобального потепления) в сочетании с солнечным излучением может увеличить тепловое движение молекул, что также способствует утечке вещества из атмосферы.
Распределение массы Земли:
Известно, что планета Земля состоит из литосферы, в которую входят ядро, мантия, земная кора, а также гидросферы и атмосферы.
Масса Земли распределена следующим образом:
– ядро, имеет массу около 1,93 ⋅ 1024 кг,
– мантия, ее масса составляет составляет 4,043 ⋅ 1024 кг,
– земная кора – около 0,026 ⋅ 1024 кг,
– гидросфера, на ее долю приходится около 0,0014 ⋅ 1024 кг,
– атмосфера, занимает примерно 0,0000051 ⋅ 1024 кг.
Источник: https://ru.wikipedia.org/wiki/Масса_Земли, https://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/earthfact.html
Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com