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地球有多重?

2020-10-13 宇宙探索

天文学家面对的第一个难题就是如何去对我们脚下的地球进行测量。早期的尝试是通过猜测地球的大小和密度,从而计算其质量。到17世纪,对地球直径及其体积的估计已经相当靠谱了,但是没有人能够确定密度——无论这个星球是由水还是岩石构成。然而后面的科学研究证明,大家都错了,因为这个星球实际上主要由金属组成。

卡文迪什和金属球实验
卡文迪什和金属球实验

为了计算出地球的密度,英国科学家亨利·卡文迪什(Henry Cavendish)在1798年测量了地球的整体重力。艾萨克·牛顿(Isaac Newton)在17世纪曾证明,所有物体都对其他物体有引力,而那些质量更大的物体的引力更大。卡文迪什将小金属球用线吊起来,在附近放置较重的球体,观察线的扭曲,以确定引力的强度。随后通过比较测量出的引力强度和地球对小球的引力,他利用牛顿方程计算出地球的密度大约为水密度的5.42倍。根据现代物理学,他和精确数字的误差只有0.7%。