地球の重さは？

5.97 × 10²¹トン1.32 × 10²⁵ lb

地球の質量は約5.97 × 10²⁴kg、トンでいえば約59.7垓トンです。厳密には「重さ」ではなく「質量」。地球は太陽のまわりを自由落下していて、支えて量ることができないからです。この数値は、重力定数Gを使って地球の重力の強さから求められています。

ほかのモノと比べると

地球の質量の推定値の移り変わり

現在（NASA）人工衛星の追跡と、重力定数Gの測定値から	5.97 × 10²¹トン1.32 × 10²⁵ lb
キャベンディッシュ（1798年）密度は水の5.448倍。これに現在の体積をかけた値	5.9 × 10²¹トン1.3 × 10²⁵ lb
シーハリオン実験（1774年）密度は約4.5g/cm³。これに現在の体積をかけた値	4.87 × 10²¹トン1.07 × 10²⁵ lb

重さではなく質量

重さとは、重力によって物体が支えに押しつけられる力のことです。ところが地球を支えているものは何もありません。地球は1年かけて太陽のまわりを落ち続けていて、横向きに十分速く動いているので、太陽にぶつからずにいるのです。だから「地球の重さは？」への正確な答えは質量になります。NASAの地球ファクトシートでは5.9722 × 10²⁴kgで、このページでは5.97 × 10²⁴kgに丸めています。

トンに直すと約59.7垓トン、すべて数字で書けば5,970,000,000,000,000,000,000トンです。また、重力は双方向にはたらきます。地面に立つ体重70kgの人は約690ニュートンの力で下に引かれ、まったく同じ力で地球全体を自分のほうへ引き上げています。

惑星の重さはどう量る？

引っぱる力の強さを測ります。LAGEOS-1などの人工衛星をレーザーパルスで追跡すると、衛星が地球のまわりを落ちていく速さがわかり、そこから地球の質量と重力定数の積、GMが求まります。NASAのジェット推進研究所（JPL）が示す値は398,600.435507km³/s²で、精度は約10億分の2です。

これをGで割れば質量が出ます。3.986004 × 10¹⁴ m³/s² ÷ 6.67430 × 10⁻¹¹ m³/(kg·s²) = 5.9722 × 10²⁴kg。弱点はG自体で、その精度は約10万分の2しかありません。そのため地球の質量には約6 × 10²⁰kgの不確かさが残り、確かなのは最初の4〜5桁だけです。

キャベンディッシュと最初の測定

アイザック・ニュートンは、地球の密度は水の5〜6倍だろうと予想していて、これはかなり近い値でした。初めての本格的な測定は1774年、スコットランドのシーハリオン山で行われました。天文学者たちは、山の重力で下げ振りが鉛直からどれだけずれるかを測定。チャールズ・ハットンが計算した地球の平均密度は約4.5g/cm³で、約20%低すぎる値でした。

1797年から1798年にかけて、ヘンリー・キャベンディッシュはジョン・ミッチェルが考案したねじり秤を使いました。長さ1.8mの棒の両端に0.73kgの鉛の球を付けて針金で吊るし、そのそばに158kgの鉛の球を2つ置いた装置です。大きな球が小さな球を引く力は約1.74 × 10⁻⁷ニュートンで、0.0177mgのものの重さにあたり、棒は約0.16度ねじれました。ここから彼が得た密度は水の5.448倍で、現在の5.51より約1%低いだけでした。キャベンディッシュ自身はGの値を書き残しておらず、のちの科学者たちが彼の結果からGの値を導き出しました。

質量はどこにある？

ほとんどは地下深くにあります。鉄とニッケルでできた核は地球の体積の約15%ですが、質量の30%以上を占め、岩石のマントルが70%近くを占めます。海などの水は約1.4 × 10²¹kgで全体の約0.02%、大気全体は5.1 × 10¹⁸kgで、100万分の1にも届きません。

この大量の鉄のおかげで、地球は平均密度5,513kg/m³と、太陽系でもっとも密度の高い惑星です。質量も少しずつ変わっています。地球には宇宙のちりや隕石が年に約3万7000〜7万8000トン降ってきますが、水素を約9万5000トン、ヘリウムを1,600トン宇宙へ失っていて、差し引き年に約5万5000トン減っています。とはいえ、全体の不確かさに比べれば小さすぎて、気づけないほどの量です。