Na balança cósmica: descubra qual é o peso da Terra em quilogramas

Desde que o astrônomo Nicolau Copérnico revolucionou, na prática, as esferas celestes em 1543, com a publicação de seu modelo heliocêntrico, nosso planeta passou de centro do universo a mero coadjuvante do vasto cosmos. A partir desse deslocamento, medir as dimensões da Terra se tornou vital, não só para comprovar o novo modelo, mas também para nos comparar com outros objetos celestes e medir distâncias estelares.  

Enquanto algumas avaliações como diâmetro, circunferência e área de superfície puderam ser realizadas por meio de observações diretas, pelos métodos geodésicos (triangulação, trilateração e nivelamento), no caso da massa, a qual nos referimos popularmente como "peso", o processo levou centenas de anos para ser estimado, e ainda levanta algumas questões entre os especialistas. 

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Como queremos saber quantos quilogramas tem a Terra, na verdade, buscamos sua massa, ou seja, a quantidade de matéria que o planeta contém, independentemente de sua localização no Universo. Já o peso depende de onde o objeto é medido: uma pessoa de 80 kg na Terra e peso de 784,8 Newtons terá, na Lua, apenas 129,6 N, ou seja, 16,5% do seu peso. 

Então, qual é a massa da Terra?

A Terra é o maior e mais denso dos planetas rochosos do Sistema Solar.

Se os conceitos básicos sobre peso de objetos em termos de sua massa e da força da gravidade agindo sobre eles requerem alguns conhecimentos básicos e de astronomia para serem compreendidos, imagine o que é aplicar essa lógica a um planeta inteiro. 

Para chegar ao desejado número, os cientistas precisaram entender primeiramente a lei da gravitação universal de Newton, e observar os efeitos gravitacionais da Terra sobre outros corpos. Medindo a constante gravitacional, que veremos a seguir, e aplicando as demais observações, foi possível calcular a massa da Terra como aproximadamente 5,9722×1024 quilogramas, segundo a NASA, o equivalente a 5,9722 septilhões de quilogramas.   

Esse valor pode ainda sofrer uma ligeira flutuação, pois há poeira espacial chegando ao planeta e alguns gases vazando da nossa atmosfera. De qualquer forma, como não é possível colocar a Terra em uma balança cósmica, os cientistas tiveram que triangular sua massa, utilizando outros objetos mensuráveis.

"Pesando a Terra": a lei da gravitação universal

Embora a fórmula de Newton seja de 1687, o valor do G só foi medido em 1798.

O primeiro componente fundamental para estimar com precisão a massa da Terra foi a lei da gravitação universal de Isaac Newton, pois forneceu a base matemática para calcular a força da gravidade entre a Terra e outros objetos. Ela parte do princípio de que tudo que tem massa também tem força gravitacional, ou seja, "quaisquer dois objetos sempre terão alguma força entre si".

Na fórmula, Newton afirma que a força gravitacional entre dois objetos (F) pode ser determinada multiplicando as respectivas massas dos objetos (m1 e m2), dividindo pela distância entre os centros dos objetos ao quadrado (r²), e então multiplicando esse número pela constante gravitacional (G), também conhecida como força intrínseca da gravidade.

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Mas foi somente 111 anos depois que o físico Henry Cavendish conseguiu determinar o "G" da questão, ou seja, a primeira medição precisa da constante gravitacional. Usando um experimento chamado balança de torção, o britânico chegou a um valor bem próximo do que é hoje aceito pela CODATA, que é de 6,67 x 10 elevado a -11 N.m²/kg². O resultado é uma notação científica igual a 0,0000000000674. 

"Rachaduras que o Universo oferece"

O experimento de Cavendish continua sendo usado mais de dois séculos depois.

Como se vê, esse valor de G é extremamente pequeno porque a força gravitacional que rege o Universo é também extremamente fraca. Imperceptível para nós, precisaríamos ter uma massa corporal semelhante à dos planetas, ou estrelas, para senti-la. Para se ter uma ideia, a força gravitacional entre dois seres humanos é 10²⁰ vezes menor do que a existente entre a Terra e a Lua. 

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Hoje, passados mais de dois séculos do experimento de Cavendish, o seu método continua sendo utilizado, apesar de limitado quando comparado às modernas tecnologias. Para o metrologista do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos EUA (NIST), Stephan Schlamminger, apesar de serem marcos na história da física, as duas ferramentas fornecem medições sujeitas a erros humanos.

Falando ao site WordsSideKick.com, Schlamminger não vê essas inconsistências como necessariamente ruins. "São rachaduras que o universo nos dá para podermos usar nossas alavancas para obter mais compreensão científica", conclui. Isso faz da busca pelo "peso" exato da Terra uma questão que continua motivando pesquisas ativas na física moderna.

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