Vor über 200 Jahren wurde ein Experiment durchgeführt, um das Gleichgewicht der Erde wiederherzustellen.

Im Jahr 1798 führte der Wissenschaftler Henry Cavendish Experimente mit Kugeln in einem dunklen, geschlossenen Raum durch und schätzte so die ungefähre Dichte der Erde.

Erde und Mond. Foto: NASA

Ende des 17. Jahrhunderts formulierte der Wissenschaftler Isaac Newton das Gravitationsgesetz: Jedes Teilchen im Universum zieht jedes andere Teilchen mit einer Kraft (F) an, die durch seine Masse (M) und das Quadrat des Abstands zwischen den Mittelpunkten der Objekte (R) bestimmt wird. Mit G als Gravitationskonstante lautet die Gleichung für dieses Gesetz: F = G(M₁xM₂/ ^R² ).

Kennt man also die Masse eines Objekts und weitere Informationen aus der Gleichung, kann man die Masse des zweiten Objekts berechnen. Geht man davon aus, dass eine Person eine bekannte Masse hat, kann diese Person die Masse der Erde berechnen, wenn sie ihre Entfernung vom Erdmittelpunkt kennt. Das Problem ist, dass Wissenschaftler zu Newtons Zeiten die Erdbeschleunigung G noch nicht bestimmt hatten, weshalb es unmöglich war, die Erde zu wiegen.

Die Kenntnis von Masse und Dichte der Erde wäre für Astronomen äußerst nützlich, da sie ihnen die Berechnung von Masse und Dichte anderer Objekte im Sonnensystem ermöglichen würde. 1772 gründete die Royal Society of London das „Gravitationskomitee“, um dies zu untersuchen.

Im Jahr 1774 unternahm eine Gruppe von Experten den Versuch, die durchschnittliche Dichte der Erde mithilfe des Schiehallions in Schottland zu messen. Sie beobachteten, dass die immense Masse des Schiehallions Pendel anzog. Daher berechneten sie die Dichte der Erde, indem sie die Pendelbewegung maßen und den Berg vermassen. Diese Messung war jedoch nicht sehr genau.

Illustration des Wissenschaftlers Henry Cavendish und seines Experiments zur Erdwägung. Foto: Wikimedia

Der Geologe Reverend John Michell untersuchte ebenfalls die Erdmasse, konnte seine Arbeit jedoch vor seinem Tod nicht mehr abschließen. Der britische Wissenschaftler Henry Cavendish nutzte Michells Instrumente für seine Experimente.

Er konstruierte eine große Hantel, an deren Enden eine 183 cm lange Holzstange befestigt war. An der Stange hingen jeweils 5 cm breite Bleikugeln. Die Stange war in der Mitte an einem Faden aufgehängt und konnte sich frei drehen. Anschließend wurde eine zweite Hantel mit zwei 30 cm breiten Bleikugeln, die jeweils 159 kg wogen, in die Nähe der ersten gebracht. Die größeren Kugeln zogen die kleineren an und übten so eine leichte Kraft auf die Stange aus. Cavendish beobachtete die Schwingungen der Stange stundenlang aufmerksam.

Die Gravitationskraft zwischen den Kugeln war so schwach, dass selbst geringste Luftströmungen dieses ausgeklügelte Experiment stören konnten. Cavendish platzierte die Apparatur in einem abgedichteten Raum, um äußere Luftströmungen auszuschließen. Er nutzte ein Teleskop, um das Experiment durch ein Fenster zu beobachten, und baute ein Flaschenzugsystem, um die Gewichte von außen zu bewegen. Der Raum wurde abgedunkelt, um Temperaturunterschiede zwischen verschiedenen Bereichen zu vermeiden, die das Experiment hätten beeinflussen können.

Im Juni 1798 veröffentlichte Cavendish seine Ergebnisse in der Zeitschrift Transactions of the Royal Society in einer Studie mit dem Titel „Die Bestimmung der Dichte der Erde“. Er präsentierte, dass die Dichte der Erde das 5,48-fache der Dichte von Wasser, also 5,48 g/cm³, betrug, was dem heutigen Wert von 5,51 g/cm³ recht nahe kommt.

Cavendishs Experiment war nicht nur für die Messung der Dichte und Masse der Erde (geschätzt auf etwa 5,974 Billiarden kg) von Bedeutung, sondern auch für den Beweis, dass Newtons Gravitationsgesetz auf einer viel kleineren Skala als der des Sonnensystems Gültigkeit besitzt. Seit dem späten 19. Jahrhundert werden verbesserte Versionen von Cavendishs Experiment zur Bestimmung der Erdbeschleunigung G verwendet.

Thu Thao (Laut IFL Science , APS )

Quellenlink: https://vnexpress.net/thi-nghiem-can-trai-dat-cach-day-hon-200-nam-4616753.html