지구의 균형을 맞추기 위한 실험이 200여 년 전에 진행되었다.

1798년, 과학자 헨리 캐번디시는 어둡고 밀폐된 방에서 구체를 이용한 실험을 통해 지구의 대략적인 밀도를 추정했습니다.

지구와 달. 사진: NASA

1600년대 후반, 과학자 아이작 뉴턴은 만유인력의 법칙을 정립했습니다. 우주에 있는 모든 입자는 다른 모든 입자를 질량(M)과 두 입자 중심 사이 거리(R)의 제곱에 비례하는 힘(F)으로 끌어당깁니다. 중력 상수 G를 사용하여 이 법칙의 방정식은 다음과 같습니다. F = G(M1xM2/ ^R2 ).

따라서 한 물체의 질량과 방정식에 필요한 다른 정보를 알고 있다면 두 번째 물체의 질량을 계산할 수 있습니다. 예를 들어, 어떤 사람의 질량을 알고 있다면, 그 사람이 지구 중심으로부터 얼마나 떨어져 있는지 알면 지구의 질량을 계산할 수 있습니다. 하지만 뉴턴 시대에는 과학자들이 중력 가속도(G)를 아직 측정하지 못했기 때문에 지구의 무게를 재는 것은 불가능했습니다.

지구의 질량과 밀도를 아는 것은 천문학자들에게 매우 유용할 것입니다. 태양계 내 다른 천체들의 질량과 밀도를 계산하는 데 도움이 되기 때문입니다. 1772년, 런던 왕립학회는 이를 연구하기 위해 "중력 위원회"를 설립했습니다.

1774년, 한 무리의 전문가들이 스코틀랜드의 시할리온 산을 통해 지구의 평균 밀도를 측정하려 했습니다. 그들은 시할리온 산의 거대한 질량이 진자를 끌어당기는 것을 관찰했습니다. 따라서 진자의 움직임을 측정하고 산을 측량하여 지구의 밀도를 계산했습니다. 그러나 이 측정값은 그다지 정확하지 않았습니다.

과학자 헨리 캐번디시와 그의 지구 무게 측정 실험을 묘사한 삽화. 사진: 위키미디어

지질학자이자 목사인 존 미첼 또한 지구의 질량을 연구했지만, 사망하기 전에 연구를 완료하지 못했습니다. 영국의 과학자 헨리 캐번디시는 미첼의 기구를 이용하여 실험을 진행했습니다.

그는 길이 183cm의 나무 막대 양 끝에 지름 5cm의 납 구슬을 매달아 커다란 아령을 만들었다. 막대는 가운데 줄에 매달려 자유롭게 회전할 수 있었다. 그런 다음, 각각 무게가 159kg인 지름 30cm의 납 구슬 두 개가 달린 두 번째 아령을 첫 번째 아령 가까이 가져왔다. 큰 구슬이 작은 구슬을 끌어당겨 막대에 미세한 힘을 가하도록 한 것이다. 캐번디시는 몇 시간 동안 막대의 진동을 집중해서 관찰했다.

구체들 사이의 중력은 너무 약해서 아주 미세한 공기 흐름조차도 이 정교한 실험을 방해할 수 있었습니다. 캐번디시는 외부 공기 흐름을 차단하기 위해 장치를 밀폐된 방에 설치했습니다. 그는 창문을 통해 망원경으로 실험을 관찰하고, 도르래 시스템을 이용하여 외부에서 추를 움직였습니다. 또한, 방 안의 온도 차이가 실험에 영향을 미치는 것을 막기 위해 방을 어둡게 유지했습니다.

1798년 6월, 캐번디시는 왕립학회 학술지인 《왕립학회 회보(Transactions of the Royal Society )》에 "지구 밀도 측정 실험"이라는 제목의 연구 결과를 발표했습니다. 그는 지구의 밀도가 물의 5.48배, 즉 5.48g/cm³이며, 이는 현대 값인 5.51g/cm³와 매우 가깝다고 주장했습니다.

캐번디시의 실험은 지구의 밀도와 질량(약 5.974경 kg으로 추정)을 측정했을 뿐만 아니라 뉴턴의 만유인력 법칙이 태양계보다 훨씬 작은 규모에서도 성립함을 증명했다는 점에서 중요했습니다. 19세기 후반부터 캐번디시 실험의 개선된 버전들이 중력 가속도 G를 측정하는 데 사용되어 왔습니다.

Thu Thao ( IFL Science , APS 에 따르면)

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