地球60萬億噸,地球的重量是如何測量出來的?歷史上有人「稱過」

2021-01-15 計量斧頭幫

地球它又大又圓,承載宇宙奧秘,對於人類而言,對它有著無止境的探索與發現,如果你問:世界上第一個稱量地球重量的人是何許人也?

小編告訴你,他是應該英國科學家卡文迪許,他經過深入探究,利用牛頓的測量萬有引力常數的扭稱實驗算出了地球質量。

根據牛頓萬有引力定律,可以推導出地球質量的計算公式,其中重力加速度g和地球半徑R並不難求,因此只能通過測量重力常數G來計算地球的質量。

然而,在實驗室裡,這種方法是非常困難的,因為沒有這樣精確的測量儀器。例如,當兩個鋁球重一公斤,相距十釐米時,它們之間的重力只有1/1000000克,即使空氣中的塵埃會干擾它的準確度,這怎麼可能是實際的呢?他整天都在想。

有一天,他看到幾個孩子玩著鏡子裡反射的太陽。小鏡子一轉,遠處的光斑就有了很大的位移。他打開插頭,按照這個原理匆忙地修改了實驗儀器,從而大大提高了測量的靈敏度。

他使用的扭轉秤實際上是由米切爾設計的。米切爾身故後,該裝置在交付卡文迪許之前,曾多次換手。在對該裝置進行了幾次微調改造後,卡文迪許在長達25年的時間裡沒有開始進行測量。此外,他還測量重力常數,不是通過扭曲秤,而是通過測量地球密度和質量,以適應當時流行的天文學。

卡文迪許在密閉的房間裡安裝了扭轉秤,並在扭曲秤的石英纖維上增加了一個小反光鏡。光束被投射到鏡子中,反射光在校準的平面上通過一段距離發射出去。這樣就可以巧妙地克服測量小量的困難。

另一方面,卡文迪許用遠距離的雙筒望遠鏡記錄了這些巨大的數據。根據卡文迪許的實驗記錄,他計算出地球的密度是水密度的5.481倍,即每立方釐米5.481克。與今天的21世紀數據相比,這只是0.65%的誤差。

卡文迪許帶著不屈不撓的精神,終於登上了科學的頂峰!1798年,他成為第一個"稱重"地球重量的人,它的數值是5.977x1024公斤,即將近六十萬億億噸,被譽為第一個稱量地球的人。

而今通過精密科學儀器的測量,對地球重量的最精確估計是597250億噸,這與卡文迪許的重量僅差1%左右。對於現在這個擁有精密儀器和大量知識儲備的我們來說,測量地球質量是相對容易的,但是卡文迪許在1798年宣布地球巨大的質量價值時,他已經67歲高領。在此之前,還有著更多的科學家進行過研究最終才得出地球的質量,這只是一組數據,但它所承載的重量是很難計算的。

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  • 60萬億億噸的地球,靠什麼力量懸浮在宇宙中,它為何不往下掉?
    在常識上,任何物體不可能無緣無故懸浮於空中,不論這個物體的重量是大是小。重量越大的物體,它從空中下墜的速度就會越快,想要讓它懸浮在空中就愈加困難。在地球之上,沒有任何事物能夠違反這一規律,但有趣的是,地球自己似乎就與這一規律相悖。我們所生活的地球是一顆重達60萬億億噸的巖質行星,然而它卻能夠懸浮於宇宙之中,永不下墜,這到底是為什麼呢?這一看似有些玄妙的問題,其實只需要應用經典力學便能夠加以解釋。
  • 60萬億億噸的地球,靠什麼力量懸浮在宇宙中,它為何不往下掉?
    在常識上,任何物體不可能無緣無故懸浮於空中,不論這個物體的重量是大是小 重量越大的物體,它從空中下墜的速度就會越快,想要讓它懸浮在空中就愈加困難。在地球之上,沒有任何事物能夠違反這一規律,但有趣的是,地球自己似乎就與這一規律相悖。我們所生活的地球是一顆重達60萬億億噸的巖質行星,然而它卻能夠懸浮於宇宙之中,永不下墜,這到底是為什麼呢?
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