地球这么大,如何给它测“体重”?

作者: 陈星

来源: 中国科普博览

发布日期: 2018-05-09 11:03:39

本文介绍了如何通过牛顿万有引力和卡文迪许的实验测量地球质量,以及地球质量在航天科学中的重要性。

地球这么大,如何给它测“体重”?说到测量地球“体重”,难道我们真有这样一杆称吗?当然不是!我们并不是要直接去“称”地球的质量,因为并不存在那么大的秤供我们使用。那么,严肃的说,地球质量到底是如何获得的呢?其实,地球质量是根据牛顿万有引力,通过巧妙的实验得出来的。第一个准确测出地球质量的人是英国科学家亨利.卡文迪许。

卡文迪许通过巧妙的设计实验,成功放大了大球和小球之间的引力从而测出了万有引力常数G,进而计算出了地球质量。卡文迪许实验的严谨之处在于,他用密闭的实验装置成功屏蔽了外界因素对测量结果的干扰,例如空气流动等,另外,他用悬线上的镜子成功地放大了引力所带来的偏转,减少了读数误差。

地球的质量了解之后就可以很容易地根据万有引力定律计算出月球和太阳的质量,进而计算出太阳系其他行星和天体的质量,因此卡文迪许实验意义的重要性是不言而喻的。另外由地球的质量可以计算出地球的第二宇宙速度是11.2km/s,这个速度就是卫星要脱离地球引力而进入宇宙空间的最小速度了。而且,计算人造卫星或者航天器的飞行轨迹,都要用到地球质量,因此知道地球的质量是发射卫星、航天器最基本的一步。

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