Dünya’nın kütlesini tahmin etmek yüzlerce yıl sürdü. Şimdi bile uzmanlar kesin bir rakam üzerinde anlaşamıyor.
Sert kayalardan minerallere ve milyonlarca canlı türüne kadar her şeyi içeren gezegenimiz, sayısız doğal ve insan eseri yapıyla kaplı.
Peki tüm bunlar ne kadar ağırlık tutuyor? Bu sorunun tek cevabı yok. Tıpkı insanların Ay’da çok daha hafif olması gibi Dünya‘nın da tek bir ağırlığı yok. Dünya’nın ağırlığı ona etki eden kütleçekim kuvvetine bağlı; yani trilyonlarca ton gelebilir ya da hiçbir ağırlığı olmayabilir.
Fakat bilim insanlarının yüzyıllardır karar veremediği şey, uygulanan bir kuvvete karşı sergilediği hareket direnci olan Dünya’nın kütlesi. NASA‘ya göre Dünya’nın kütlesi 5,9722×1024 kilogram ya da 5,94 septilyon kilogram kadar. Bu miktar, Mısır’ın yaklaşık 4,8 milyar kilogram tutan Kefren piramidinden 13 katrilyon tane olması demek. Dünya’nın kütlesi, atmosferimizden sızan uzay tozları ve gazlarının eklenmesiyle hafif şekilde dalgalanıyor ancak bu ufak değişimler, Dünya’yı milyarlarca yıl boyunca etkilemiyor.
Dünya çapındaki fizikçiler ondalıklar üzerinde halen anlaşabilmiş değil ve o büyük toplama ulaşmak da kolay olmamış. Dünya’yı tartıya koymak imkansız olduğundan, bilim insanlarının gezegenin kütlesini diğer ölçülebilir cisimleri kullanarak üçgenlere bölmesi gerekmiş.
ABD Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsünde metrolog olarak çalışan Stephan Schlamminger, bileşenlerden ilkinin Isaac Newton’un evrensel kütleçekim kanunu olduğunu söylüyor. Kütlesi olan her şeyin kütleçekim kuvveti de olması gerekiyor; yani herhangi iki cismin arasında her zaman bir miktar kuvvet oluyor.
Newton’un evrensel kütleçekim kanunu, iki cisim arasındaki kütleçekim kuvvetinin (F), cisimlerin (m₁ ve m₂) kütlelerinin çarpılıp cisimlerin merkezleri arasındaki uzaklığın karesine (r²) bölünmesi ve sonrasında bu sayının kütleçekim sabiti (G) ile çarpılmasıyla belirlenebileceği söylüyor F=G((m₁*m₂)/r²).
Bilim insanları bu denklem yoluyla Dünya’nın yüzeyindeki bir cisme gezegenin uyguladığı kütleçekim kuvvetini ölçüp, kuramsal olarak Dünya’nın kütlesini belirleyebilirdi. Fakat bir sorun vardı: Kimse G’nin değerini çözememişti.
Sonrasında 1797 yılında fizikçi Henry Cavendish, “Cavendish deneyleri” şeklinde bilinegelecek şeyleri başlatmıştı. Kurşun kürelerin bağlandığı iki dönen çubuktan oluşan ve burulma terazisi adı verilen bir nesne kullanan Cavendish, ufak küreler büyük olanlara bağlandığı zaman değişen çubuklardaki açıyı ölçüp bu iki düzenek arasındaki kütleçekim kuvvetinin miktarını bulmuştu.
San Diego – California Üniversitesinde çalışan Fizyolog John West, “Cavendish’in çalışması çok özgündü ve o zaman büyük bir etki meydana getirmişti” diyor.
Küreler arasındaki kütleyi ve uzaklığı bilen Cavendish, G’nin 6.74×10−11 m3 kg–1 s−2 olduğunu hesaplamıştı. Uluslararası Bilim Konseyi Veri Komitesi, günümüzde G’nin 6.67430 x 10-11 m3 kg-1 s-2 olduğunu belirtiyor; yani Cavendish’in bulduğu asıl sayıdan sadece birkaç ondalık basamak farklı. Bilim insanları sonrasında G’yi kullanıp kütleleri bilinen diğer cisimlerden yararlanarak Dünya’nın kütlesini hesaplamış ve bugün bildiğimiz 5,94 septilyon kilogram sayısına ulaşmış.
Cavendish’in deneyinden bu yana iki asırdan fazla zaman geçse de West, burulma terazisi yönteminin günümüzde hâlâ kullanıldığını söylüyor. Fakat Schlamminger, Newton’ın denklemi ve burulma terazisi her ne kadar önemli araçlar olsa da sundukları ölçümlerin insan hatasına açık olduğunu vurguluyor. Cavendish’in deneylerinden beri geçen yüzyıllar içinde farklı bilim insanları G’yi sayısız defa ölçtü ve her biri biraz farklı bir sonuca ulaştı. Bu rakamlar ondalık basamakların sadece binde biri kadar değişse de Dünya’nın kütle hesaplamasını değiştirmeye ve onu ölçen bilim insanlarının canını sıkmaya mutedirler.
“Bizim için bu, cildimizde kapatmamız gereken bir kağıt kesiği gibi” diyor Schlamminger.
G’yi çevreleyen hayal kırıklıklarına rağmen Schlamminger, bu sayıdaki tutarsızlığın ille de kötü bir şey olduğunu düşünmüyor.
“Bazen evrenin bize verdiği çatlaklar ile bilimi daha iyi anlarız” diyor. “Bu da evrenin bize sunduğu bir çatlak olabilir. Bu fırsatın kaçmasını istemeyiz.”
Yazar: Katherine Irving/LiveScience. Çeviren: Ozan Zaloğlu.
