世界上第一个“称”地球重量的人,是英国科学家卡文迪许,他经过深入研究,利用牛顿的测量万有引力常数的扭称实验,进而算出了地球的质量(约5.965×1024kg)。
在牛顿的万有引力定律的基础上,可推出地球质量的计算公式。其中,重力加速度g、地球半径R均不难得出,因此只须测得万有引力常数G即可算出地球的质量。
可是,在实验室里,采用这种办法是极其困难的,因为没有那么精确的度量仪器。比如两个一公斤重的铝球,当他们相距十公分时,相互之间引力只有百万分之一克,即使空气中的飘尘,也能干扰它的准确度,这怎么能实用呢?他为此整天冥思苦想。
有一天,他看见几个小孩用镜子反射太阳光玩,小镜子稍一转动,远处的光斑就有了大幅度位移,他顿开茅塞,连忙按照这个原理改装了实验仪器,使测量的灵敏度大大提高。
他用的扭秤实际上是米切尔设计的。米切尔去世后,装置几经易手才送到卡文迪许手中。卡文迪许将装置进行几番精细的改造后,才开始进行长达25年的测量。此外,他用扭秤测量的也不是什么引力常数,而是为当时热门的天文学测定地球的密度和质量。
卡文迪许将扭秤安装在一个密不透风的房间里,在扭秤的石英纤维上加装了可以反光的小镜子。将光束投向镜面,反射的光线经过一段距离射在有刻度的平面上。这样就能巧妙地克服测量微小量的困难。
而卡文迪许则在远处,用望远镜记下了这些伟大的数据。根据卡文迪许的实验记录,他测算出的地球密度为水密度的5.481倍,也就是5.481克每立方厘米。这与现今21世纪的数据相比,仅有0.65%的误差。
就这样,卡文迪许用百折不挠的精神,终于攀上了科学的高峰!1798年,他第一个“称”出了地球的重量,它的数值是5.977x1024公斤,即将近六十万亿亿吨!
扩展资料:
后人关于卡文迪许是否真的测得了万有引力常数G存在一定的争议,有人认为他是利用小球与地球的比例关系来测量出的地球质量,从而得出地球平均密度,并没有用到G的值。
除了算出地球质量以外,卡文迪许还有许多贡献,特别是在化学方面——他是分离氢的第一人,把氢和氧化合成水的第一人,被誉为“化学中的牛顿”;在物理学上,他发现一对电荷间的作用力跟它们之间的距离平方成反比,这就是后来库仑定律内容的一部分。
另外电势的概念也是卡文迪许首先提出的。
人们为纪念这位大科学家,特意为他树立了纪念碑。后来,他的后代亲属将自己的一笔财产捐赠剑桥大学并于1871年建成实验室。近百年来卡文迪许实验室培养出的诺贝尔奖金获得者已达26人,对物理科学的进步作出了巨大的贡献。
参考资料来源:百度百科-亨利·卡文迪许