Для определения массы Земли можно воспользоваться законом всемирного тяготения Ньютона, который гласит: F=G⋅M⋅mr2F = \frac{{G \cdot M \cdot m}}{{r^2}}F=r2G⋅M⋅m, где FFF - сила гравитационного притяжения между Землей и Луной, GGG - гравитационная постоянная, MMM - масса Земли, mmm - масса Луны, rrr - расстояние между центрами Земли и Луны.
Учитывая, что центробежное ускорение луны равно гравитационному ускорению таккакЛунадвижетсяпокруговойорбитетак как Луна движется по круговой орбитетаккакЛунадвижетсяпокруговойорбите, можно записать соотношение между центробежным ускорением и гравитационным ускорением:
Теперь нужно знать значение силы гравитационного притяжения между Землей и Луной, FFF. Для этого используем формулу: F=G⋅M⋅mr2F = \frac{{G \cdot M \cdot m}}{{r^2}}F=r2G⋅M⋅m, где rrr - расстояние между центрами Земли и Луны 384400км384 400 км384400км, mmm - масса Луны.
F=G⋅M⋅mr2=G⋅M⋅m(384400 км)2,F = \frac{{G \cdot M \cdot m}}{{r^2}} = \frac{{G \cdot M \cdot m}}{{(384 400 \, \text{км})^2}}, F=r2G⋅M⋅m=(384400км)2G⋅M⋅m,
Для определения массы Земли можно воспользоваться законом всемирного тяготения Ньютона, который гласит: F=G⋅M⋅mr2F = \frac{{G \cdot M \cdot m}}{{r^2}}F=r2G⋅M⋅m , где FFF - сила гравитационного притяжения между Землей и Луной, GGG - гравитационная постоянная, MMM - масса Земли, mmm - масса Луны, rrr - расстояние между центрами Земли и Луны.
Учитывая, что центробежное ускорение луны равно гравитационному ускорению таккакЛунадвижетсяпокруговойорбитетак как Луна движется по круговой орбитетаккакЛунадвижетсяпокруговойорбите, можно записать соотношение между центробежным ускорением и гравитационным ускорением:
aцентробежное=v2R=GMR2,a_{\text{центробежное}} = \frac{{v^2}}{R} = \frac{{GM}}{R^2} , aцентробежное =Rv2 =R2GM ,
где vvv - скорость Луны, RRR - радиус орбиты Луны.
Из этого уравнения можно найти радиус орбиты Луны RRR и подставить это значение в первое уравнение, чтобы определить массу Земли:
R=G⋅Mv2,R = \frac{{G \cdot M}}{{v^2}} , R=v2G⋅M ,
F=G⋅M⋅mR2=GMm(GMv2)2=GMm⋅v4G2M2,F = \frac{{G \cdot M \cdot m}}{{R^2}} = \frac{{GMm}}{{\left(\frac{{GM}}{{v^2}}\right)^2}} = \frac{{GMm \cdot v^4}}{{G^2 M^2}} , F=R2G⋅M⋅m =(v2GM )2GMm =G2M2GMm⋅v4 ,
F=Mm⋅v4G⋅M2,F = \frac{{Mm \cdot v^4}}{G \cdot M^2} , F=G⋅M2Mm⋅v4 ,
M=m⋅v4F⋅G=m⋅(1,02 км/ч)4F⋅G.M = \frac{{m \cdot v^4}}{F \cdot G} = \frac{{m \cdot (1,02 \, \text{км/ч})^4}}{F \cdot G}.M=F⋅Gm⋅v4 =F⋅Gm⋅(1,02км/ч)4 .
Теперь нужно знать значение силы гравитационного притяжения между Землей и Луной, FFF. Для этого используем формулу: F=G⋅M⋅mr2F = \frac{{G \cdot M \cdot m}}{{r^2}}F=r2G⋅M⋅m , где rrr - расстояние между центрами Земли и Луны 384400км384 400 км384400км, mmm - масса Луны.
F=G⋅M⋅mr2=G⋅M⋅m(384400 км)2,F = \frac{{G \cdot M \cdot m}}{{r^2}} = \frac{{G \cdot M \cdot m}}{{(384 400 \, \text{км})^2}}, F=r2G⋅M⋅m =(384400км)2G⋅M⋅m ,
M=m⋅v4F⋅G=m⋅(1,02 км/ч)4G⋅M⋅m(384400 км)2⋅G,M = \frac{{m \cdot v^4}}{F \cdot G} = \frac{{m \cdot (1,02 \, \text{км/ч})^4}}{\frac{{G \cdot M \cdot m}}{{(384 400 \, \text{км})^2}} \cdot G}, M=F⋅Gm⋅v4 =(384400км)2G⋅M⋅m ⋅Gm⋅(1,02км/ч)4 ,
M=m⋅(1,02 км/ч)4⋅(384400 км)2G⋅m,M = \frac{{m \cdot (1,02 \, \text{км/ч})^4 \cdot (384 400 \, \text{км})^2}}{G \cdot m}, M=G⋅mm⋅(1,02км/ч)4⋅(384400км)2 ,
M=(1,02 км/ч)4⋅(384400 км)2.M = (1,02 \, \text{км/ч})^4 \cdot (384 400 \, \text{км})^2. M=(1,02км/ч)4⋅(384400км)2.
Вычислив данное выражение, получим массу Земли.