Experimento para 'pesar' a Terra há mais de 200 anos

Em 1798, o cientista Henry Cavendish conduziu experimentos com esferas em uma sala escura e selada e calculou uma densidade aproximada da Terra.

Terra e a Lua. Foto: NASA

No final do século XVII, o cientista Isaac Newton propôs a lei da gravitação universal: cada partícula atrai todas as outras partículas do universo com uma força (F) determinada por sua massa (M) e pelo quadrado da distância entre os centros dos objetos (R). Sendo G a constante gravitacional, a equação para essa lei é: F = G(M1xM2/ ^R2 ).

Assim, conhecendo a massa de um dos objetos e as outras informações da equação, é possível calcular a massa do segundo objeto. Considerando uma pessoa cuja massa é conhecida, essa pessoa pode calcular a massa da Terra se souber a que distância está do centro da Terra. O problema é que, na época de Newton, os cientistas ainda não haviam determinado G, então pesar a Terra era impossível.

Conhecer a massa e a densidade da Terra seria extremamente útil para os astrônomos, pois os ajudaria a calcular as massas e densidades de outros objetos no Sistema Solar. Em 1772, a Royal Society de Londres criou o "Comitê Gravitacional" para estudar isso.

Em 1774, um grupo de especialistas tentou medir a densidade média da Terra usando a montanha Schiehallion, na Escócia. Eles demonstraram que a massa maciça de Schiehallion atraía pêndulos em sua direção. Assim, calcularam a densidade da Terra medindo o movimento do pêndulo e observando a montanha. No entanto, essa medição não foi muito precisa.

Ilustração do cientista Henry Cavendish e seu conjunto experimental "pesando" a Terra. Foto: Wikimedia

O geólogo Reverendo John Michell também estudou a massa da Terra, mas não conseguiu concluí-lo antes de morrer. O cientista inglês Henry Cavendish utilizou o equipamento de Michell para realizar o experimento.

Ele construiu um haltere grande, com esferas de chumbo de 5 cm de largura presas às extremidades de uma haste de madeira de 183 cm de comprimento. A haste de madeira era suspensa por uma corda no centro e podia girar livremente. Em seguida, um segundo haltere com duas esferas de chumbo de 30 cm de largura, pesando 159 kg cada, era aproximado do primeiro haltere, de modo que as esferas maiores atraíssem as menores, exercendo uma leve força sobre a haste suspensa. Cavendish observou a haste oscilar por muitas horas.

A atração gravitacional entre as esferas era tão fraca que até a mais leve corrente de ar poderia ter arruinado o delicado experimento. Cavendish colocou o aparelho em uma câmara selada para evitar correntes de ar externas. Ele usou um telescópio para observar o experimento através de uma janela e instalou um sistema de roldanas para mover os pesos de fora. A sala foi mantida escura para evitar diferenças de temperatura entre as diferentes partes do ambiente que pudessem afetar o experimento.

Em junho de 1798, Cavendish publicou seus resultados no periódico Transactions of the Royal Society em um estudo intitulado "Um experimento sobre a determinação da densidade da Terra". Ele apresentou que a densidade da Terra era 5,48 vezes a da água, ou 5,48 g/cm3, bem próximo do valor moderno de 5,51 g/cm3.

O experimento de Cavendish foi importante não apenas para medir a densidade e a massa da Terra (estimada em 5,974 quatrilhões de quilogramas), mas também para demonstrar que a lei da gravitação universal de Newton também se aplica em escalas muito menores que a do Sistema Solar. Desde o final do século XIX, versões aprimoradas do experimento de Cavendish têm sido usadas para determinar G.

Thu Thao (de acordo com IFL Science , APS )

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