Nagyon gyakran akarva-akaratlanul gondolkodunk furcsának tűnő és értelmetlen kérdéseken. Nagyon gyakran érdeklődünk egyes paraméterek számértékei iránt, valamint azok összehasonlítása más, de számunkra ismert mennyiségekkel. Nagyon gyakran ilyen kérdések jutnak a gyerekek eszébe, és a szülőknek meg kell válaszolniuk őket.
Mekkora a Föld térfogata? Nehéz lehet a kérdés megválaszolása, mert az agy nagyon vonakodik megjegyezni azokat a mennyiségeket, amelyeket ritkán kell alkalmaznia az életben. Ha már régen hallotta a választ erre a kérdésre, ma valószínűleg nem fog rá emlékezni, hiszen azóta nem volt haszna.
Mielőtt pontos választ adunk, és a Föld térfogatát összehasonlítjuk az általunk ismert mennyiségekkel, vessünk bele a geometria történetébe. Végül is ezt a tudományt eredetileg bolygónk különféle jellemzőinek mérésére hozták létre.
Előzmények
A geometria az ókori Egyiptomból származik. Az embereknek nagyon gyakran (mint most is) meg kellett találniuk a városok közötti távolságokat, meg kell mérniük bizonyos tárgyakat, megmérniük a szárazföld területét,ami hozzájuk tartozott. Mindezeknek köszönhetően megjelent egy speciális tudomány - a geometria (a "geo" - a Föld és a "metros" - mérés szavakból). És kezdetben csak alkalmazott alkalmazásra redukálták. Néhány mérés azonban bonyolultabb számításokat igényelt. Aztán e tudomány fejlődésének hajnalán olyan filozófusok és tudósok jelentek meg, mint Püthagorasz és Eukleidész.
Már első pillantásra egyszerű szerkezetek építésekor is tudni kell mérni, hogy mennyi anyagot használnak fel az építkezéshez, ki kell számítani a pontok távolságát és az egyenes síkok közötti szögeket. Ismernie kell a legegyszerűbb geometriai formák tulajdonságait is. Így az egyiptomi piramisok, amelyeket a Kr. e. 2-3. pl., lenyűgözik térbeli kapcsolataik pontosságát, bizonyítva, hogy építőik sok geometriai pozíciót ismertek, és nagy alapjuk volt a pontos matematikai számításokhoz.
Majd a geometria fejlődésével elvesztette eredeti rendeltetését, és kibővült a hatóköre. Ma már lehetetlen elképzelni bármilyen gyártást geometriai módszerekkel végzett számítások nélkül.
A következő részben az egyes testek geometriai jellemzőinek mérési módszereiről lesz szó.
Testmérés
Téglalap alakú testeknél a térfogat- és területmérés a legegyszerűbb. Csak ismernie kell a figura szélességét, hosszát és magasságát, hogy mindent megtudjon, amire szüksége van. Egy téglalap alakú test térfogata három térbeli mennyiség szorzata. Egy ilyen figura területe aaz oldalak páronkénti szorzatainak összegének kétszerese. Ha ezeket a képleteket matematikailag ábrázoljuk, akkor a következő egyenlőség lesz igaz a térfogatra: V=abc, és a területre: S=2(ab+bc+ac).
De például egy labdánál ezek a képletek nagyon kényelmetlenek. A golyó átmérőjének (és ebből a sugarának) kiszámításához egy kockába kell zárni, amellyel hat ponton érintkezne. Ennek a kockának a hossza (szélessége vagy magassága) a labda átmérője lesz. De sokkal könnyebb azonnal megtudni a labda térfogatát, ha belemártjuk egy színültig teli edénybe. A kiöntött víz térfogatának mérésével megtudhatjuk a labda térfogatát. És mivel a labda térfogatának képlete V=4/3πR3, ebből megtalálhatjuk a sugarat, ami segít megtalálni a test további jellemzőit.
Van egy másik érdekes módszer a labda térfogatának mérésére, amellyel a következő részben foglalkozunk.
Hogyan mérjük meg a Föld térfogatát?
És ha a test túl nagy, mint egy bolygó, hogyan lehet pontosan megmérni a térfogatát és a felületét? Érdekesebb és kifinomultabb módszerekhez kell folyamodnunk.
Kezdjük messziről. Mint tudod, ha elképzelsz egy labdát kétdimenziós térben, akkor egy kört kapsz. Tegyük fel, hogy valamikor két sugár esik a labdára két különböző helyre, nem messze egymástól. Ha alaposan megnézi, látni fogja, hogy különböző szögekből esnek a felszínre. Egyszerű geometriai konstrukciók segítségével láthatja, hogy a labda közepéből vonalakat húzhatunk, amelyek összekötik ezt a két pontot. Ezek a vonalak egymás között egy bizonyos szöget alkotnak, amely megfelelelőre megmért távolság ezek között a pontok között. Így tudjuk a tetszőleges szögnek megfelelő ív hosszát. Mivel egy körben csak 360 fok van, könnyen meg tudjuk találni a kör kerületét. A kör kerületi képletéből pedig megtaláljuk a sugarat, amelyből a térfogatot a jól ismert képlet segítségével számítjuk ki.
Így lehet meghatározni a nagy testek térfogatát, beleértve az égieket is. A görögök már az ókorban is használták, hogy több adatot szerezzenek a Földről. Így kiszámították a Föld térfogatát. Bár ezek az adatok természetesen hozzávetőlegesek, mert sok olyan hiba van, amelyet ez a mérési módszer nem vesz figyelembe.
Mielőtt megválaszolnánk a fő kérdést, nézzük meg, hogyan mérnek ma ilyen összetett mennyiségeket a lehető legkisebb hibával.
Modern mérési módszerek
Ma rengeteg fejlett technológiával rendelkezünk, amelyek lehetővé teszik számunkra, hogy finomítsuk az ókori tudósok számításait a Föld különböző jellemzőiről. Ehhez a múlt században az emberiség keringő műholdakat használt. Ők tudják a legnagyobb pontossággal megmérni bolygónk kerületét, és ezen adatok alapján kiszámítani a sugarat, amelynek ismeretében, mint már megtudtuk, könnyű megtalálni a Föld térfogatát.
Itt az ideje, hogy kiderítsük a pontos adatot, és összehasonlítsuk az általunk ismert értékekkel.
Mekkora a Föld térfogata?
Elérkeztünk tehát ennek a cikknek a lényegéhez. A Föld térfogata 1 083 210 000 000 km3. Ez sok? Attól függ, hogy mihez hasonlítod. Azoktólolyan objektumok, amelyeket össze tudunk hasonlítani ezzel az értékkel, csak egy másik égitest alkalmas. Így azt mondhatjuk, hogy a Hold térfogata csak két százaléka a Föld térfogatának.
Léteznek olyan bolygók is, mint például a Jupiter, amelyek hatalmas térfogattal rendelkeznek, mivel kicsi a sűrűségük és nagy a felületük. A Föld térfogata is nagyobb lehet, ha főleg gázokból állna, nem pedig szilárd és folyékony anyagokból.
Alkalmazás
Inkább érdekből kellenek ezek az értékek. De a való életben nagyon aktívan használják őket. A csillagászatban a bolygónk felszínéről felbocsátott műholdak pályájának kiszámításához olyan mennyiségeket használnak, mint a Föld térfogata, a Föld tömege, a Föld sugara. Ezenkívül ezek az adatok hasznosak lehetnek további alapkutatásokhoz. Érdekes ezeket az adatokat a földrajzban és a geológiában felhasználni, mert a Föld térfogatának kiszámítása a geológiai feltárás és az ásványlelőhelyek hozzávetőleges felmérése szempontjából érdekes.
Hibák
Mint tudod, mindenhol vannak hibák. És a Föld térfogatának kiszámításakor meglehetősen sok van belőlük. Pontosabban csak egy hiba járul hozzá a mérésekhez, de ez a legjelentősebb. Ez azért van, mert a Föld nem tökéletesen kerek. A pólusoknál lapított, felszíni egyenetlenségek is vannak, mélyedések és hegyek formájában. Bár a bolygót atmoszféra borítja, és a méréseket befolyásoló hatások többsége kisimult, a sűrűségmérés nagyon nehéz.
Következtetés
Fizikaia Föld jellemzői mindig is meglehetősen jelentős téma volt mindenki számára. Előfordul, hogy nem világos, mi okból, de szeretném tudni a választ arra a kérdésre, hogy a bolygó területének hány százalékát foglalják el az óceánok, vagy mekkora a Föld térfogata. Ebben a cikkben nem csak pontos választ próbáltunk adni, hanem azt is elmondani, hogyan és milyen segítséggel számították ki.
