Astrofyzika Koľko skutočne váži naša zem SVET
Iba Newtonov gravitačný zákon poskytuje rozhodujúce stopy pre váhu Zeme.
Aká ťažká je Zem a ako môžete určiť hmotnosť slnka? Astronómovia si položili také otázky už pred stáročiami, po tom, čo Mikuláš Koperník demaskoval Zem ako planétu a Galileo Galilei rozpoznal vďaka svojim škvrnám slnko ako bežný výskumný objekt.
Prvý krok pri riešení problému urobil nemecký matematik a astronóm Johannes Kepler, ktorý pred 400 rokmi zverejnil svoje slávne zákony o planetárnom pohybe. Kepler poznal, že existuje spojenie medzi orbitálnym časom planéty a jej vzdialenosťou od slnka. Prelom priniesol iba Isaac Newton, ktorého gravitačný zákon sa objavil v tlači v roku 1687, potom čo dlhé roky spal nevyužitý v zásuvke stola.
Tento univerzálny prírodný zákon, ktorý platí na zemi aj vo vesmíre, popisuje vzťah medzi orbitálnym časom a vzdialenosťou zistenou Keplerom v dôsledku príťažlivej sily závislej od hmotnosti príslušného centrálneho telesa: čím väčšia je hmotnosť, tým rýchlejšie musí planéta alebo mesiac ísť alebo umelý satelit sa pohybuje okolo jeho centrálneho telesa v rovnakej vzdialenosti. Mesiacu, ktorý je od Zeme vzdialený asi 384 000 kilometrov, trvá obeh Zeme 27 dní, 7 hodín a 43 minút. Jupiterov mesiac Io, na druhej strane, ktorý je ešte trochu ďalej od Jupitera vo vzdialenosti 422 000 kilometrov, dokončí jednu obežnú dráhu za jeden deň, 18 hodín a 27 minút - planéta Jupiter preto musí obsahovať podstatne viac hmoty ako Zem.
Newtonov gravitačný zákon však neposkytol ani absolútne informácie, iba relatívne hodnoty. Na to bolo potrebné určiť hodnotu univerzálnej gravitačnej konštanty, ktorá akoby naznačovala výmenný kurz pri prepočte medzi vzdialenosťou a obežnou dobou na jednej strane a hmotou centrálneho telesa na druhej strane. Na konci 18. storočia tu významne prispel anglický bádateľ Henry Cavendish. Jeho experiment s gravitačnou rovnováhou je dodnes jedným z klasických experimentov na hodinách fyziky. Umožňuje prekvapivo presné určenie „kozmickej“ gravitačnej konštanty v triede.
Pomocou týchto dôležitých konštánt, ako aj obežného času a vzdialenosti ľubovoľného objektu možno dnes určiť hmotnosť slnka a všetkých planét: Zem má hmotnosť 5 977 biliónov ton. Pri hmotnosti 1 989 kvadriliónov ton je hmotnosť slnka asi 333 000-krát väčšia.