Kdyby vás někdo požádal, abyste zvážili planetu, možná byste nevěděli, kde začít. Jak se váží věc, na které stojíte? To je jako kdyby vás někdo požádal, abyste zvážili vlastní váhu, aniž byste použili druhou sadu vah.
Pokud s tím máte potíže, nezoufejte. Přijít na to, jak zvážit (no, změřit hmotnost) Země, trvalo až do roku 1687, a ani pak jsme ji nedokázali vypočítat až do roku 1798.
Na konci roku 1600 Newton navrhl univerzální gravitační zákon: každá částice přitahuje každou jinou částici ve vesmíru silou (F) určenou jejich hmotnostmi (M) a čtvercem vzdálenosti mezi středy objektů (R). Fanoušci matematiky to možná raději vyjádří takto: F=G(M1xM2/D2)
Jak je z matematiky patrné, pokud máte hmotnost jednoho z objektů (a všechny ostatní informace v rovnici), můžete zjistit hmotnost druhého objektu. Řekněme, že byste měli jednu ze známých hmotností (nebo jste pro usnadnění použili konkrétní hmotnost): mohli byste vypočítat hmotnost Země, vzhledem k tomu, že víme, jak daleko jsme zhruba od středu Země. Problém byl v tom, že v Newtonově době jsme neměli hodnotu G, což to znemožňovalo.
Newton se domníval, že měření gravitační síly objektu není možné u objektů menších než planety a měsíce. Nebylo tomu tak. Znalost hmotnosti a hustoty Země by byla pro astronomy nesmírně užitečná, protože by jim pomohla vypočítat hmotnost a hustotu ostatních objektů ve Sluneční soustavě a byla by zajímavá i sama o sobě. V roce 1772 založila Královská společnost “Výbor pro přitažlivost”, který měl tuto otázku zjistit.
Pokusili se změřit průměrnou hustotu Země pomocí hory ve Skotsku. Tým prokázal, že samotná hmotnost hory Schiehallion k sobě přitahuje kyvadla. Měřením pohybu kyvadla a průzkumem hory se jim podařilo vypočítat přibližnou hustotu Země.
V roce 1797 jsme však konečně získali hodnotu G, která nám umožnila vypočítat hmotnost Země. Geolog reverend John Michell na tomto problému pracoval, ale nebyl schopen jej dokončit, protože zemřel. Místo toho připadlo provedení experimentu vědci Henrymu Cavendishovi, který použil Michellovo vybavení.
Pomocí poměrně jednoduchého zařízení (viz výše uvedené video na YouTube od MrLundScience) byl Cavendish schopen změřit sílu mezi dvěma kovovými koulemi vzdálenými od sebe známou vzdálenost. Gravitační sílu Země, která působí na menší kouli, bylo možné změřit zvážením a byla známa i hustota obou koulí.
Při pohledu na poměr mezi oběma silami byla zjištěna hmotnost Země, přibližně 5 974 000 000 000 000 000 000 000 000 000 kg, pokud vás to zajímá.
Zdroj: aps.org, compadre.org, Wikipedia, redakce
Přihlaste se, komentujte články a ukládejte si ty nejzajímavější k pozdějšímu přečtení.
Přihlásit se přes náš web
Ještě nemáte účet? Staňte se členem.
5 kvintiliard a 974 kvintilionů?
“Na konci roku 1600 Newton navrhl….” Newton se narodil v roce 1643.