你有沒有過這樣的好奇?我們站在地球上,每天踩在腳下的土地、看到的山川海洋,連起來是一個(gè)巨大的球體??蛇@么大的地球,到底有多重?
要搞懂地球的質(zhì)量,得從一個(gè)基礎(chǔ)規(guī)律說起。牛頓發(fā)現(xiàn),任何兩個(gè)有質(zhì)量的物體之間都有吸引力,像是你和地球之間的引力讓你不會(huì)飄起來。這種引力的大小和兩個(gè)物體的質(zhì)量、距離有關(guān)。反過來想,如果我們知道地面上一個(gè)物體的重力、地球的半徑,還有那個(gè)公式里的引力常數(shù),就能算出地球的質(zhì)量。這里的關(guān)鍵,就是那個(gè)叫G的引力常數(shù),沒有它,再完美的理論也沒法落地。
1798年,一個(gè)叫卡文迪許的英國科學(xué)家解決了這個(gè)難題。那時(shí)候沒有精密儀器,他卻用一個(gè)特別巧妙的辦法測(cè)出了G。他做了個(gè)像啞鈴一樣的裝置,用細(xì)線吊著一根輕桿,兩端各綁了個(gè)小鉛球。然后把兩個(gè)大鉛球挪到小鉛球旁邊,大球?qū)π∏虻奈⑷跻?huì)讓細(xì)線輕輕扭轉(zhuǎn)。這個(gè)扭轉(zhuǎn)幅度太小了,肉眼幾乎看不見,他就裝了面小鏡子,用光束反射的辦法把這個(gè)微小的轉(zhuǎn)動(dòng)放大,終于測(cè)出了兩個(gè)鉛球之間的引力。就靠這個(gè)幾乎靜悄悄的實(shí)驗(yàn),他算出了G的值,再代入公式,第一次讓地球有了體重,差不多60萬億億噸,和現(xiàn)在的精確值誤差還不到0.2%。
隨著技術(shù)進(jìn)步,人類測(cè)量地球質(zhì)量的方法也越來越多樣?,F(xiàn)在我們可以通過衛(wèi)星來算。比如國際空間站,它繞地球一圈大約90分鐘,只要知道它的軌道高度和運(yùn)行周期,用軌道力學(xué)的公式就能反推出地球質(zhì)量。還有人嘗試過用密度估算,地球平均密度約5.52克每立方厘米,算出體積再相乘。不過地球內(nèi)部可不是均勻的,地核密度能達(dá)到8克每立方厘米,地殼卻輕得多,所以這種方法精度不如衛(wèi)星觀測(cè)。
有意思的是,地球的質(zhì)量并不是固定不變的。每年都會(huì)有宇宙塵埃、小隕石落到地球上,加起來大約10萬噸。聽起來不少,但地球總質(zhì)量是60萬億億噸,這點(diǎn)增量就像給大象身上添了根羽毛,幾乎可以忽略不計(jì)。
現(xiàn)在你知道地球體重的來龍去脈了吧?有沒有被哪個(gè)實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)打動(dòng)?或者你還好奇地球的哪些秘密?評(píng)論區(qū)里聊聊你的想法呀。
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