科學家是如何測量出地球的質量約為60萬億億噸的?

2021-01-15 科學新視界

地球是我們人類的母星,是我們人類賴以生存的家園,從太空觀看地球,它是一顆美麗的藍色星球,如此美麗,因為在整個地球表面上,大約有71%以上的面積是被海水覆蓋的,只有剩下的29%為陸地面積,根據最新的測量顯示,地球的質量約為60萬億億噸。這裡很多人都會有所疑惑,我們的地球如此巨大,它的質量究竟是如何測出來的呢?今天小編就和大家聊聊地球的測量方式。

自1697年牛頓發現萬有引力定律之後,他便敏銳地意識到,只要能夠知道地球的重力加速度,地球的平均半徑以及萬有引力常量,我們就能夠根據萬有引力公式計算出地球的質量。

對於牛頓來說,重力加速度和地球半徑這兩個數據比較容易獲得,但是萬有引力常量在當時卻很難測定。為了測量萬有引力常量,當時的科學家最早想到的辦法是在一座山的旁邊吊一根鉛垂線,在理想情況下,山體質量產生的引力會吸引鉛垂線,這樣就能測出萬有引力常量了。

但是在實際操作的過程中卻發現很難達到理想情況,風力以及振動的影響導致實驗一直無法成功。就這樣一晃,時間來到了18世紀,人們還在為計算出萬有引力常量而努力,這時一位天才的科學家卡文迪許出現了。他吸收了鉛垂線發的弊端,又通過模仿了約翰米歇爾此前測量磁力的方法,最終製造出了啞鈴狀的引力常量測量裝置。

卡文迪許

卡文迪許希望通過細絲的扭轉程度來反應放大引力常量,不過由於兩個啞鈴壯鉛球之間的萬有引力實在是太小,細絲的扭轉程度遠遠無法達到觀測要求。這時候卡文迪許並沒有放棄,他決定繼續優化實驗裝置。在苦思冥想之後,一個絕妙的測量方法橫空出世了。

卡文迪許創造性地將一面鏡子加入到了測量裝置中,這樣一來,細絲微弱的扭動形變就會被鏡子靈敏地捕捉到,在遠方刻度尺上的光點就會發生相對明顯的位移,實驗成功後,卡文迪許將這種測量裝置命名為扭秤。這個實驗測出了相對準確的萬有引力常量G的值。

卡文迪許扭秤實驗

這裡,我們需要的三個值就都得到了,終於在1798年,已經67歲的卡文迪許公布出了他計算出的地球質量,約為60乘以10的24次方千克,也就是我們說的60萬億億噸。

在普通人看來無法測量的地球質量卻被科學家們通過小小的精確實驗做出來了。科學家們用發現,總結的公式,結合嚴謹的實驗數據測量出了地球這個龐然大物的質量。有了測量地球的經驗之後,科學家們繼續努力,用類似的方法測量了太陽系其它天體的質量。在這個測量過程中,萬有引力常量也在被不斷的精確。二者相輔相成,共同發展。

相關焦點

  • 如何測量地球的質量?
    在回答這個問題之前,有一點需要知道的是,物體質量與重量是有區別的,質量是物質本身的屬性,重量是物體所受的重力,二者並不能混為一談。任何有質量的物體之間都存在著引力,也就是牛頓所說的萬有引力,在地球上地球與其它物體之間的萬有引力就是我們常說的重力。
  • 地球60萬億億噸的重量是如何測量的?原理囊括了眾多科學定律
    1735年的時候,法國皇家科學院派出了一支考察隊前往秘魯,任務是去測量一度經線的長度,方法就是測量出一度經線的長度乘以三百六十,用來計算地球的大小,這支法國考察隊,恐怕是有史以來最倒黴的考察隊,從法國要到秘魯,大概是橫穿了半個地球,這支探險隊跋山涉水,克服了種種困難,在一片荒涼原始的地方
  • 地球質量高達60萬億億噸,為什麼它能夠「漂浮」空中?
    很多人不知道我們的地球質量高達60萬億億噸,這麼重的質量,為什麼不往下掉,究竟是什麼神奇的力量在託著地球,不讓它忘下掉落呢?於是經過研究它發現了「萬有引力定律」,現在這個定律已經廣為人知,可在他那個年代,可以說是嗯重大發現,為物理學界做出了突出的貢獻,「萬有引力定律」也成為了牛頓三大定律之首什麼是萬有引力定律牛頓發現的萬有引力定律,讓世人明白,宇宙間的一切事物都是相互吸引的,一個物體只要有質量,他就會產生引力,而且質量越大的物體產生的引力也就越大地球受到太陽的強大引力
  • 是誰在「託舉」地球,60萬億億噸的質量,為何不往下墜?
    根據所觀測到的宇宙星系圖來看,在地球的周圍是一片的寂靜和黑暗,並沒有任何的物體存在,那麼地球是如何長時間的漂浮在太陽系當中的呢?難道有某些神秘的力量正在託舉它? 早在1798年的時候,卡蘭迪根據萬有引力常數計算出了地球的質量大約是60萬億億噸,如此大的質量是如何在宇宙當中漂浮起來的呢
  • 你們知道人類是怎樣計算出地球質量的?
    太陽系八大行星中地球質量排名第五,具體為60萬億億噸,平均半徑6371km,表面積5.1億平方公裡,然而相比半徑和表面積這些數據,人們對於地球的質量數據疑惑顯然更加強烈,那麼地球質量究竟是如何得出來的呢?
  • 銀河系的質量大約是多少,它的質量是如何計算的?科學家給出解釋
    可能很多朋友認為這是不可能算出來的,畢竟銀河系太大了,而且裡面包含了無數個天體,但是科學家還是算出了銀河系的總質量,下面我們就來看看科學家是如何計算出銀河系的質量的!我們知道在世界上有很多物體都是靜止質量,比如說石頭,樹木,房子這些的質量都是靜止質量,我們很容易就能夠計算出來,一個物體的總質量就是它的體積和密度確定的,在地球上,質量最大的物體可能就是地球本身了。
  • 地球重量60萬億億噸,宇宙質量只有28克?他的實驗是否有依據?
    宇宙中的環境是10分兇險的,我們可以在地球上平安的生存,是非常的幸運。雖然我們仍在尋找「第二地球」,但都沒有太理想的成果。在整片宇宙中,一顆小小的地球質量就達到了60萬億億噸,太陽的直徑更是抵得上地球的109倍。在整片銀河系中,比太陽還大的星體更是數不勝數。
  • 60萬億億噸的地球,是何種力量讓它漂浮在太空中?
    地球上的人們每天都過著忙碌的生活,當行走在地面上時,人類總是可以和大地親密地接觸,為何不會漂浮在空中呢?相信應該很少有人會考慮這個問題,同樣的問題用在地球上,為何60萬億億噸的地球,不會下落,反而漂浮在太空中呢?
  • 地球重60萬億億噸,為何還能飄在太空中?
    公元前200多年,古希臘數學家埃塞託色尼利用太陽光直射原理算出了地球直徑1798年,67歲的卡文迪許通過測定萬有引力常數,計算出了地球質量是5.965*10的24次方千克,也就是我們現在說的60萬億億噸
  • 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」
    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。
  • 物體因重力垂直下落,60萬億億噸的地球是如何懸浮於太空中?
    他用重力向人類解釋為何物體會垂直下落,那在宇宙中,重達60萬億億噸的地球為何會漂浮在太空中呢?難道太空中有種神秘力量在控制著地球嗎?  當今世界是信息「大爆炸」的時代,人類也在太空中不斷探索,當人類離開地球表面,進入太空中時重力消失不見,並且氧氣也不存在。
  • 地球質量高達60萬億億噸,為什麼可以飄在太空中,而不墜落呢?
    ,但其實地球等天體的質量非常的大,為什麼它們能夠不墜落的飄在太空中呢?要知道,地球的質量是非常龐大的,現在全球總人口差不多70億左右,計算按平均體重每個人65公斤來算,光人類就已經有4550億千克了,但也才4.55億噸,而1798年時,卡文迪許通過測定萬有引力常數,計算出地球質量差不多是(5·965*10的24次方)千克,粗略換算一下,地球的質量竟高達60萬億億噸。
  • 地球重60萬億億噸,是什麼力量讓其懸浮在宇宙中?
    1798年,67歲的卡文迪許通過測定萬有引力常數,計算出了地球質量是5.965*10的24次方千克,也就是差不多60萬億億噸。按照日常生活經驗,質量這麼大的地球一定在被什麼東西「託著」,否則肯定會往下掉,但多年來從太空拍攝的地球照片都顯示,地球「好像」是懸浮在太空中的。
  • 60萬億億噸!地球質量這麼大,為何還能漂在宇宙中不往下掉?
    1798年,67歲的卡文迪許通過測定萬有引力常數,計算出了地球質量是5.965*10的24次方千克,也就是差不多60萬億億噸。按照日常生活經驗,質量這麼大的地球一定在被什麼東西「託著」,否則肯定會往下掉,但多年來從太空拍攝的地球照片都顯示,地球「好像」是懸浮在太空中的。
  • 地球重達60萬億億噸,為什麼能懸浮在太空,不掉入宇宙深淵呢?
    地球的質量60萬億億噸是怎麼來的?,但牛頓當時並沒有給出這個G(萬有引力常數)的值,他也曾經想過,可以用一座巨大的山對一個鉛錘的吸引,進而求出萬有引力常數,再計算出地球的質量,可惜當時連牛頓都覺得這個不可能,因為和地球相比,山的質量微不足道!
  • 地球重達60萬億億噸,為什麼能懸浮在太空,不掉入宇宙深淵呢?
    地球的質量60萬億億噸是怎麼來的? 寫公式就是如上圖,但牛頓當時並沒有給出這個G(萬有引力常數)的值,他也曾經想過,可以用一座巨大的山對一個鉛錘的吸引,進而求出萬有引力常數,再計算出地球的質量,可惜當時連牛頓都覺得這個不可能
  • 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。說到物體的下墜,首先需要解決的一個問題就是方向到底是如何定義的。
  • 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。說到物體的下墜,首先需要解決的一個問題就是方向到底是如何定義的。
  • 60萬億億噸的地球,是靠什麼力量懸浮的?答案說出來你可能不信
    一個正常人,想要從拿起一顆花生、一個蘋果、一顆籃球都是非常簡單的事情,但如果將這個物體換做汽車、高樓等質量比較大的東西,這個世界上應該沒人能做到!那麼,咱們所生活的這顆地球明明重達60萬億億噸,誰又能將它舉在太空中呢?
  • 地球的質量為60萬億噸,為何能懸浮在半空中?是誰在支撐著它?
    地球的質量為60萬億噸,為何能懸浮在半空中?是誰在支撐著它?眾所周知,宇宙是非常奇妙的,它有著無數的未知等待著我們的探尋。在蒼茫的宇宙之中,地球卻是尤為特殊的一個。不僅因為地球上有人類,更是有著眾多的生命。然而,關於地球的種種謎團,你又是否知道呢?