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  • 1 # 嫦娥工程176

    自1697年牛頓發現萬有引力定律之後,他便敏銳地意識到,只要能夠知道地球的重力加速度,地球的平均半徑以及萬有引力常量,我們就能夠根據萬有引力公式計算出地球的質量。

    對於牛頓來說,重力加速度和地球半徑這兩個資料比較容易獲得,但是萬有引力常量在當時卻很難測定。為了測量萬有引力常量,當時的科學家最早想到的辦法是在一座山的旁邊吊一根鉛垂線,在理想情況下,山體質量產生的引力會吸引鉛垂線,這樣就能測出萬有引力常量了。

    但是在實際操作的過程中卻發現很難達到理想情況,風力以及振動的影響導致實驗一直無法成功。就這樣一晃,時間來到了18世紀,人們還在為計算出萬有引力常量而努力,這時一位天才的科學家卡文迪許出現了。他吸收了鉛垂線發的弊端,又透過模仿了約翰米歇爾此前測量磁力的方法,最終制造出了啞鈴狀的引力常量測量裝置。

    卡文迪許希望透過細絲的扭轉程度來反應放大引力常量,不過由於兩個啞鈴壯鉛球之間的萬有引力實在是太小,細絲的扭轉程度遠遠無法達到觀測要求。這時候卡文迪許並沒有放棄,他決定繼續最佳化實驗裝置。在苦思冥想之後,一個絕妙的測量方法橫空出世了。

    卡文迪許創造性地將一面鏡子加入到了測量裝置中,這樣一來,細絲微弱的扭動形變就會被鏡子靈敏地捕捉到,在遠方刻度尺上的光點就會發生相對明顯的位移,實驗成功後,卡文迪許將這種測量裝置命名為扭秤。這個實驗測出了相對準確的萬有引力常量G的值。

    這裡,我們需要的三個值就都得到了,終於在1798年,已經67歲的卡文迪許公佈出了他計算出的地球質量,約為60乘以10的24次方千克,也就是我們說的60萬億億噸。

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