В 1797 году британский ученый Генри Кавендиш совершил настоящий прорыв в физике, проведя эксперимент, который впервые позволил вычислить массу нашей планеты. В те времена идея взвесить Землю казалась фантастической, ведь для полного применения закона всемирного тяготения Исаака Ньютона не хватало ключевого параметра — гравитационной постоянной G.
Об этом сообщает ProIT
Предпосылки к великому открытию
Закон всемирного тяготения, сформулированный Ньютоном в конце XVII века, основывается на том, что каждая частица Вселенной притягивает другую с определенной силой, которая зависит от масс объектов и расстояния между ними. Однако без точного значения гравитационной постоянной было невозможно точно определить массу Земли. По словам самого Ньютона, измерить силу тяжести между небольшими объектами считалось невозможным.
Астрономам было важно знать массу и плотность Земли, ведь это открыло бы путь к расчетам масс и плотностей других планет. Еще в 1772 году Королевское общество создало специальный “Комитет тяжения”, который пытался решить эту проблему. Одной из попыток стало исследование в Шотландии с привлечением горы Шихаллион: ученые измеряли отклонение маятника под воздействием массы горы, чтобы приблизительно оценить плотность Земли. Однако эти результаты были довольно неточными.
Гениальный эксперимент Кавендиша
Революционный шаг совершил Генри Кавендиш, который использовал идеи и оборудование своего предшественника Джона Митчелла. Кавендиш применил крутильные весы — устройство из легкой штанги с двумя небольшими металлическими сферами на концах, подвешенной на тонкой проволоке. Рядом располагались две массивные свинцовые сферы. Гравитационное взаимодействие между большими и маленькими сферами вызывало очень незначительное, но измеряемое скручивание проволоки.
Измерив это скручивание, Кавендиш смог рассчитать силу тяжести между сферами. Известные массы шаров и их плотность, а также общая сила тяжести Земли позволили определить гравитационную постоянную G. Зная G, ученый впервые вычислил массу планеты. Таким образом, было установлено, что масса Земли составляет примерно 5 974 000 000 000 000 000 000 000 килограммов.
Именно этот эксперимент, известный как эксперимент Кавендиша, позволил вычислить массу Земли, открыв новую страницу в истории физики и астрономии.
Эксперимент Кавендиша стал одним из важнейших достижений в истории науки. Он не только доказал возможность измерения гравитационного взаимодействия между небольшими объектами, но и открыл астрономам путь к более глубокому пониманию структуры Солнечной системы и Вселенной в целом.