Πώς υπολογίζουμε τη μάζα του Ήλιου;

Για να υπολογίσουμε τη μάζα του Ήλιου, πρέπει να γνωρίζουμε την ταχύτητα της Γης και την από-στασή της από τον Ήλιο. IMAGE: SPL / FOCI

Οι αστρονόμοι μπορούν να υπολογίσουν τη μάζα του Ήλιου παρατηρώντας απλώς την τροχιά της Γης, και συγκεκριμένα την απόστασή της από τον Ήλιο και την ταχύτητα περιφοράς της γύρω από αυτόν.

Επειδή η τροχιά της Γης είναι ελλειπτική, χρησιμοποιούμε τη μέση απόσταση της Γης από τον Ήλιο, γνωστή ως Αστρονομική Μονάδα, που ισούται με περίπου 150 εκατομμύρια χιλιόμετρα. Με βάση αυτή, μπορούμε να υπολογίσουμε τη μέση απόσταση που διανύει η Γη σε ένα χρόνο, όταν και συμπληρώνει μια περιφορά γύρω από τον Ήλιο. Αυτή η απόσταση είναι περίπου 940 εκατομμύρια χιλιόμετρα.

Γνωρίζοντας και την ακριβή διάρκεια του γήινου έτους, μπορούμε τώρα να υπολογίσουμε την ταχύτητα με την οποία η Γη περιφέρεται γύρω από τον Ήλιο και η οποία είναι 30 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο – περίπου 107.000 χιλιόμετρα την ώρα. Αυτή η ταχύτητα καθορίζεται ακριβώς από τη βαρυτική έλξη του Ήλιου.

Τώρα πρέπει να κάνουμε υπολογισμούς προς τα πίσω. Με βάση την ταχύτητα της Γης και την απόστασή της από τον Ήλιο, μπορούμε να υπολογίσουμε τη δύναμη της βαρυτικής έλξης που ασκεί ο Ήλιος στη Γη. Κατόπιν, με τη βοήθεια του νόμου του Νεύτωνα, μπορούμε να βρούμε απευθείας τη μάζα του Ήλιου, που είναι περίπου 2 x 1030 κιλά.

Με παρόμοιο τρόπο, μπορούμε να υπολογίσουμε τη μάζα της Γης μελετώντας την κίνηση της Σελήνης γύρω από τη Γη και επίσης τη μάζα των υπόλοιπων πλανητών του ηλιακού μας συστήματος και συγκεκριμένα όσων εξ αυτών έχουν δορυφόρους – ευτυχώς έχουν οι περισσότεροι.

Απομένουν η Αφροδίτη και ο Ερμής, που δεν έχουν δορυφόρους. Ο προσδιορισμός της μάζας τους ήταν μια δύσκολη υπόθεση. Έπρεπε να μπούμε στη διαστημική εποχή, όταν διαστημοσυσκευές πέρασαν από μπροστά τους, για να βρούμε τις ακριβείς τιμές της μάζας των δύο αυτών πλανητών. Μέχρι τότε, οι αστρονόμοι επινοούσαν διάφορες εξαιρετικά πολύπλοκες μεθόδους και μετρούσαν την πολύ ασθενή επίδραση που έχει η Αφροδίτη και ο Ερμής στους κοντινούς τους πλανήτες – τη Γη, για παράδειγμα.