你有没有过这样的好奇?我们站在地球上,每天踩在脚下的土地、看到的山川海洋,连起来是一个巨大的球体。可这么大的地球,到底有多重?
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要搞懂地球的质量,得从一个基础规律说起。牛顿发现,任何两个有质量的物体之间都有吸引力,像是你和地球之间的引力让你不会飘起来。这种引力的大小和两个物体的质量、距离有关。反过来想,如果我们知道地面上一个物体的重力、地球的半径,还有那个公式里的引力常数,就能算出地球的质量。这里的关键,就是那个叫G的引力常数,没有它,再完美的理论也没法落地。
1798年,一个叫卡文迪许的英国科学家解决了这个难题。那时候没有精密仪器,他却用一个特别巧妙的办法测出了G。他做了个像哑铃一样的装置,用细线吊着一根轻杆,两端各绑了个小铅球。然后把两个大铅球挪到小铅球旁边,大球对小球的微弱引力会让细线轻轻扭转。这个扭转幅度太小了,肉眼几乎看不见,他就装了面小镜子,用光束反射的办法把这个微小的转动放大,终于测出了两个铅球之间的引力。就靠这个几乎静悄悄的实验,他算出了G的值,再代入公式,第一次让地球有了体重,差不多60万亿亿吨,和现在的精确值误差还不到0.2%。
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随着技术进步,人类测量地球质量的方法也越来越多样。现在我们可以通过卫星来算。比如国际空间站,它绕地球一圈大约90分钟,只要知道它的轨道高度和运行周期,用轨道力学的公式就能反推出地球质量。还有人尝试过用密度估算,地球平均密度约5.52克每立方厘米,算出体积再相乘。不过地球内部可不是均匀的,地核密度能达到8克每立方厘米,地壳却轻得多,所以这种方法精度不如卫星观测。
有意思的是,地球的质量并不是固定不变的。每年都会有宇宙尘埃、小陨石落到地球上,加起来大约10万吨。听起来不少,但地球总质量是60万亿亿吨,这点增量就像给大象身上添了根羽毛,几乎可以忽略不计。
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现在你知道地球体重的来龙去脉了吧?有没有被哪个实验细节打动?或者你还好奇地球的哪些秘密?评论区里聊聊你的想法呀。
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