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,得從一個基礎(chǔ)規(guī)律說起。牛頓發(fā)現(xiàn),任何兩個有質(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飄起來。這種引力的大小和兩個物體的質(zhì)量、距離有關(guān)。反過來想,如果我們知道地面上一個物體的重力、地球的半徑,還有那個公式里的引力常數(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,一個叫卡文迪許的英國科學(xué)家解決了這個難題。那時候沒有精密儀器,他卻用一個特別巧妙的辦法測出了G。他做了個像啞鈴一樣的裝置,用細(xì)線吊著一根輕桿,兩端各綁了個小鉛球。然后把兩個大鉛球挪到小鉛球旁邊,大球?qū)π∏虻奈⑷跻尲?xì)線輕輕扭轉(zhuǎn)。這個扭轉(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微小的轉(zhuǎn)動放大,終于測出了兩個鉛球之間的引力。就靠這個幾乎靜悄悄的實驗,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。
有意思的是,地球的質(zhì)量并不是固定不變的。每年都會有宇宙塵埃、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。
現(xiàn)在你知道地球體重的來龍去脈了吧?有沒有被哪個實驗細(xì)節(jié)打動?或者你還好奇地球的哪些秘密?評論區(qū)里聊聊你的想法呀。
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