Un esperimento per "ristabilire l'equilibrio" della Terra fu condotto oltre 200 anni fa.

Nel 1798, lo scienziato Henry Cavendish condusse esperimenti con delle sfere in una stanza buia e chiusa, stimando la densità approssimativa della Terra.

Terra e Luna. Foto: NASA

Alla fine del XVII secolo, lo scienziato Isaac Newton formulò la legge di gravitazione universale: ogni particella attrae ogni altra particella nell'universo con una forza (F) determinata dalla loro massa (M) e dal quadrato della distanza tra i centri degli oggetti (R). Con G come costante gravitazionale, l'equazione di questa legge è: F = G(M1xM2/ ^R² ).

Pertanto, conoscendo la massa di uno degli oggetti e altre informazioni ricavabili dall'equazione, è possibile calcolare la massa del secondo oggetto. Supponendo che una persona abbia una massa nota, questa persona potrebbe calcolare la massa della Terra se conoscesse la propria distanza dal centro terrestre. Il problema è che all'epoca di Newton gli scienziati non avevano ancora determinato l'accelerazione di gravità G, quindi pesare la Terra era impossibile.

Conoscere la massa e la densità della Terra sarebbe estremamente utile agli astronomi, poiché permetterebbe loro di calcolare la massa e la densità di altri oggetti del sistema solare. Nel 1772, la Royal Society di Londra istituì il "Comitato Gravitazionale" per studiare questo fenomeno.

Nel 1774, un gruppo di esperti tentò di misurare la densità media della Terra utilizzando il monte Schiehallion in Scozia. Osservarono che l'immensa massa dello Schiehallion attirava i pendoli verso di sé. Pertanto, calcolarono la densità terrestre misurando il movimento del pendolo e rilevando le caratteristiche della montagna. Tuttavia, questa misurazione non risultò molto precisa.

Illustrazione dello scienziato Henry Cavendish e del suo esperimento per "pesare" la Terra. Foto: Wikimedia

Anche il geologo reverendo John Michell studiò la massa terrestre, ma non riuscì a completare il suo lavoro prima della sua morte. Lo scienziato britannico Henry Cavendish utilizzò gli strumenti di Michell per condurre i suoi esperimenti.

Costruì un grande manubrio, con sfere di piombo di 5 cm di diametro fissate alle estremità di un'asta di legno lunga 183 cm. L'asta era sospesa al centro tramite una corda e poteva ruotare liberamente. Quindi, un secondo manubrio, con due sfere di piombo di 30 cm di diametro e del peso di 159 kg ciascuna, fu avvicinato al primo in modo che le sfere più grandi attraessero quelle più piccole, esercitando una leggera forza sull'asta. Cavendish osservò attentamente le oscillazioni dell'asta per ore.

La forza gravitazionale tra le sfere era così debole che anche il minimo flusso d'aria avrebbe potuto compromettere questo sofisticato esperimento. Cavendish collocò l'apparato in una stanza sigillata per evitare correnti d'aria esterne. Utilizzò un telescopio per osservare l'esperimento attraverso una finestra e installò un sistema di carrucole per spostare i pesi dall'esterno. La stanza fu tenuta al buio per evitare differenze di temperatura tra le diverse zone, che avrebbero potuto influenzare l'esperimento.

Nel giugno del 1798, Cavendish pubblicò i risultati dei suoi studi sulla rivista Transactions of the Royal Society, in un articolo intitolato "Esperimento per determinare la densità della Terra". Egli dimostrò che la densità della Terra era 5,48 volte quella dell'acqua, ovvero 5,48 g/cm³, un valore piuttosto vicino a quello moderno di 5,51 g/cm³.

L'esperimento di Cavendish fu significativo non solo per la misurazione della densità e della massa della Terra (stimata a circa 5,974 quadrilioni di kg), ma anche per aver dimostrato che la legge di gravitazione universale di Newton è valida su una scala molto più piccola di quella del sistema solare. Dalla fine del XIX secolo, versioni migliorate dell'esperimento di Cavendish sono state utilizzate per determinare G.

Thu Thao (Secondo IFL Science , APS )

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