ניסוי ל"איזון" כדור הארץ נערך לפני למעלה מ-200 שנה.

[מודעה_1]

בשנת 1798, המדען הנרי קוונדיש ערך ניסויים עם כדורים בחדר חשוך וסגור, והעריך את הצפיפות המשוערת של כדור הארץ.

כדור הארץ והירח. צילום: נאס — כדור הארץ והירח. צילום: *נאס"א*

בסוף המאה ה-17, ניסח המדען אייזק ניוטון את חוק הכבידה האוניברסלית: כל חלקיק מושך כל חלקיק אחר ביקום בכוח (F) הנקבע על ידי המסה שלהם (M) וריבוע המרחק בין מרכזי העצמים (R). כאשר G הוא קבוע הכבידה, המשוואה לחוק זה היא: F = G(M1xM2/ ^R2 ).

לכן, אם ידועה המסה של אחד העצמים ומידע נוסף מהמשוואה, ניתן לחשב את המסה של העצם השני. בהתחשב באדם כבעל מסה ידועה, אדם זה יכול לחשב את המסה של כדור הארץ אם הוא יודע כמה רחוק הוא ממרכז כדור הארץ. הבעיה היא שבתקופתו של ניוטון, מדענים עדיין לא קבעו את G, כך ששקילת כדור הארץ הייתה בלתי אפשרית.

ידיעת המסה והצפיפות של כדור הארץ תהיה שימושית ביותר לאסטרונומים, שכן היא תעזור להם לחשב את המסה והצפיפות של עצמים אחרים במערכת השמש. בשנת 1772, החברה המלכותית של לונדון הקימה את "ועדת הכבידה" כדי לחקור זאת.

בשנת 1774, קבוצת מומחים ניסתה למדוד את הצפיפות הממוצעת של כדור הארץ דרך הר שיהליון בסקוטלנד. הם הבחינו כי המסה העצומה של שיהליון משכה אליה מטוטלות. לכן, הם חישבו את צפיפות כדור הארץ על ידי מדידת תנועת המטוטלת וסקירת ההר. עם זאת, מדידה זו לא הייתה מדויקת במיוחד.

איור של המדען הנרי קוונדיש ומכשיר שקילת כדור הארץ שלו. צילום: ויקימדיה — איור של המדען הנרי קוונדיש וניסוי שקילת כדור הארץ שלו. צילום: *ויקימדיה*

הגיאולוג הכומר ג'ון מישל חקר גם הוא את מסת כדור הארץ אך לא הצליח להשלים את עבודתו לפני מותו. המדען הבריטי הנרי קוונדיש השתמש במכשיריו של מישל כדי לערוך ניסויים.

הוא בנה משקולת גדולה, עם כדורי עופרת ברוחב 5 ס"מ המחוברים לשני קצותיו של מוט עץ באורך 183 ס"מ. המוט היה תלוי על חוט במרכז ויכול היה להסתובב בחופשיות. לאחר מכן, משקולת שנייה, עם שני כדורי עופרת ברוחב 30 ס"מ במשקל 159 ק"ג כל אחד, הובאה ליד המשקולת הראשונה כך שהכדורים הגדולים יותר משכו את הקטנים יותר, ויפעילו כוח קל על המוט. קוונדיש צפה בתנודות המוט בריכוז במשך שעות.

כוח הכבידה בין הכדורים היה כה חלש, שאפילו זרימת האוויר הקלה ביותר יכלה לשבש את הניסוי המתוחכם הזה. קוונדיש הציב את המכשיר בחדר אטום כדי למנוע זרמי אוויר חיצוניים. הוא השתמש בטלסקופ כדי לצפות בניסוי דרך חלון והקים מערכת גלגלות כדי להזיז את המשקולות מבחוץ. החדר נשמר חשוך כדי למנוע הבדלי טמפרטורה בין חלקים שונים בחדר, דבר שעלול להשפיע על הניסוי.

ביוני 1798, פרסם קוונדיש את תוצאותיו בכתב העת Transactions of the Royal Society במחקר שכותרתו "ניסוי לקביעת צפיפות כדור הארץ". הוא הציג כי צפיפות כדור הארץ הייתה גדולה פי 5.48 מזו של מים, או 5.48 גרם/סמ"ק, קרוב למדי לערך המודרני של 5.51 גרם/סמ"ק.

הניסוי של קוונדיש היה משמעותי לא רק למדידת הצפיפות והמסה של כדור הארץ (המוערכת בכ-5.974 קוודריליון ק"ג), אלא גם להוכחת חוק הכבידה האוניברסלי של ניוטון מתקיים בקנה מידה קטן בהרבה מזה של מערכת השמש. מאז סוף המאה ה-19, גרסאות משופרות של ניסוי קוונדיש שימשו לקביעת G.

ת'או טאו (על פי IFL Science , APS )

[מודעה_2]
קישור למקור