地球到底有多重?
2022-09-02黄书奇赵天
●黄书奇 文 赵天 编
世间万物,只要是实体,都有其质量,而在地心引力的作用下,拥有质量的实物又有其对应的重量——一只小猫约5kg,一个成年男子约70kg,一头大象约5吨。我们能触碰到的最重实体是啥?无疑是脚下的地球,那么地球有多重?
1750年,法国科学家布格尔在南美洲的厄瓜多尔钦博拉索山顶,利用“铅垂线法”原理对地球重量进行了一次测量,但是山体和铅球之间渺小的引力受到山风和各种运动的影响,因而此次实验并没有成功。
1774年,英国科学家尼维尔·马斯基林再一次利用“铅垂线法”在珀斯郡的一座陡峭悬崖上进行了实验。实验的过程中,他想办法规避了山风和震动的影响,但依然以失败而告终。
在测量地球重量的征程上,虽然多位科学家都无功而返,但科学与真理的大道始终有虔诚的“朝圣者”在“前赴后继”。
卡文迪许扭称实验
1750年,刚满19岁的卡文迪许向剑桥大学约翰·米歇尔求教,掌握了一套测量方法:将磁针吊在一根绳子的中间,以细绳的扭转程度表示力的大小,并通过这种方法引申出测量微小力量的方法。他将一个细长的杆子两端拴上两个小铅球,再从中间将其吊起,将两个大的铅球慢慢地靠近小的铅球,由于万有引力的作用,小铅球会发生微弱的转动。通过计算小铅球扭转的程度,来测算两个球之间引力的大小,进而计算地球的重量。不过,尽管经过多次实验,卡文迪许还是没能成功。
屡战屡败,屡败屡战的卡文迪许经过多次推敲、改进,取得了一次又一次突破。利用光线等进行多次尝试后,他最终消除了所有干扰,制造出一个可以测量微小力量的仪器,并称它为“扭秤”。
卡文迪许用了将近50年的时间,在1798年终于测算出了地球的重量——大约为60万亿亿吨。1810年,终身未婚的卡文迪许在英国伦敦逝世,他穷其一生只为了一个数值;他的伟大成果在天体测量上起到了至关重要的作用;他的“扭秤”被载入史册,他也被誉为“第一个称地球的人”!
英国人卡文迪许