Как в 18 веке без продвинутых инструментов измерили вес Земли

Ученые — удивительные люди. Летом 1774 года английский астроном Невил Маскелайн смог узнать, сколько весит планета Земля с помощью...одиноко стоящей горы в Шотландии. Рассказываем, как это было.

История о том, как благодаря одиноко стоящей горе ученые измерили массу Земли. Как позже выяснилось, неправильно

Летом 1774 года Королевский астроном (это уважаемый пост в Королевских семьях Соединенного Королевства) Невил Маскелайн стоял на склоне одинокой шотландской горы. Но он отнюдь не любовался открывающимся видом, а занимался более важным делом — ученый пытался точно определить, сколько весит Земля.

Немного физики
Знание массы Земли позволило бы ему предсказать относительные массы каждого известного объекта в известной Вселенной, например, Солнца.

Сэр Исаак Ньютон был первым, кто определил, что все имеет свою собственную гравитационную силу. Он вывел математическую связь между массой планеты и периодом обращения тела, которое вокруг нее крутится — так, зная расстояние до Луны и период ее вращения, можно получить массу Земли. Но проблема в том, что таким образом мы не узнаем «чистую» массу планеты — мы получим массу, умноженную на константу — гравитационную постоянную, которая показывает, какую силу гравитации создает тело определенной массы. В связи с этим, ученым для начала нужно было вычислить эту константу.

Для этого нужно было знать массу какого-либо тела и силу, с которой оно притягивает к себе другие тела. Сам Ньютон, кстати, предполагал, что это можно сделать, измерив гравитацию горы, но со временем от этой идеи отказался. Однако в середине XVIII века Лондонское Королевское сообщество решило испытать эту идею и проспонсировало исследование, которое вошло в историю как Шихаллионский эксперимент (по названию горы, которую измеряли). Оно поручило эту миссию лучшему астроному того времени Чарльзу Мейсону. Ученому необходимо было найти подходящую гору, и он это сделал — симметричная одиноко стоящая гора Шихаллион в графстве Перт стала идеальным вариантом.

Однако за такую работу Мейсону полагались совсем небольшие деньги — по одной гинее (старая британская золотая монета), поэтому он отказался работать в таких условиях. Вместо него за работу взялся астроном Невил Маскелайн.

Как проводили измерения
Маскелайн потребовал, чтобы на северных и южных склонах Шихаллиона были построены две наблюдательные станции. В этих местах были подвешены зенит-телескопы. Задумка была такова, что под воздействием притяжения горы, они будут отклоняться от строго вертикального притяжения Земли немного вбок. И если измерить разницу в наклоне гравитации с одной стороны горы и с другой, то можно вычислить влияние самой горы.

Зенит-телескопы могут смотреть строго вверх, поэтому с их помощью ученый по звездам сумел определить угол наклона, который составил 54,5 угловые секунды. Однако обсерватории находились друг от друга далеко, а о том, что Земля шарообразная, было уже известно, поэтому необходимо было учесть разницу в широте. После учета этой разницы выяснилось, что отклонение гравитации от вертикали составляет 11,5 угловых секунд.

Таким образом, гравитационное притяжение Шихаллиона было доказано, но работа только начиналась. Ученым предстояло вычислить массу горы. Они справедливо предположили, что для этого нужно плотность горы умножить на ее объем. Однако на массу влияет еще и форма горы, и на ее измерение ушло примерно три года. На этом этапе к команде присоединился математик Чарльз Хаттон.

После всех измерений ученые получили карту горы, покрытую множеством точек с различными данными. Все это нужно было как-то объединить.

К счастью, у Хаттона появилась гениальная идея — он взял карандаш и соединил эти точки вместе, нарисовав таким образом серию изолиний. Сам того не понимая, он изобрел контурные линии, которые по сей день используются в картографии.

В 1775 году Маскелайн представил окончательные результаты Королевскому обществу. К сожалению, полученная учеными масса Земли оказалось неверной — эта цифра составляла только 20% от реальных показателей, полученных в 2007 году — 5,97 х 10^24 килограммов. Однако для XVIII века это исследование было поистине грандиозное. Так его результаты позволили ученым предположить, что внутри нашей планеты находится довольно тяжелое металлическое ядро.Источник

Могли бы просто опустить землю в ванну с водой, как Архимед делал. Точнее бы получилось :смех:

Раньше люди думали, размышляли, ошибались и делали выводы из ошибок. Теперь лезут в тырнет, видят там бесчисленные "мнения", и ...добавляют своё такое же. А чё, свобода же, думать не надо.

Для такого метода, практически "на глазок", погрешность небольшая.

очень интересно, но ничего не понятно ))

Через 100-200 лет ученые будут смеяться,над тем что нынешние уверяют и доказывают

Цитата:

"если измерить разницу в наклоне гравитации"

то получим мощность поворота вдоль оси

Молодцы! Наверное учли + 7 миллиардов двуногих, + всех приматов и остальной биологический, ботанический, зоологический мир и все остальное... и мух и комаров!

Verchovcev писал(а):

Могли бы просто опустить землю в ванну с водой, как Архимед делал. Точнее бы получилось :смех:

Тогда они узнали бы её объём.
После этого надо было бы узнать её среднюю плотность, и вуаля, - масса планеты готова!

Verchovcev писал(а):

Могли бы просто опустить землю в ванну с водой, как Архимед делал. Точнее бы получилось :смех:

Это объем так узнать можно. Массу не узнаешь. Ну если только земля не поплывет в воде, а она утонет.. Это Сатурн будет плавать. Так что Сатурн можно взвесить опустив в ванную.

alex12nnm писал(а):

Раньше люди думали, размышляли, ошибались и делали выводы из ошибок. Теперь лезут в тырнет, видят там бесчисленные "мнения", и ...добавляют своё такое же. А чё, свобода же, думать не надо.

Плюсую. Достаточно блогеров посмотреть, рассказывающих о свойствах и характеристиках бытовой техники. Хоть бы на офф. сайт за инфой зашли. Такой бред несут. 99%.

Через 23 года другой британец Генри Кавендиш провёл свой знаменитый «эксперимент Кавендиша» и посчитал массу Земли уже точно — 99% от современного результата. (Поправку внесли только через 100 лет.)

Также Кавендиш открыл закон Ома (за 10 лет до Ома) и закон Кулона (за 14 лет до Кулона), и некоторые другие.

Но так как Кавендиш интересовался наукой, а не продвижением в социальных сетях и раскруткой, то умер безвестным.

Casablanka писал(а):

то умер безвестным.

Цитата:

Кавендиш не заботился ни о публикации своих работ, ни о каком-либо признании учёным миром.

Цитата:

Кавендишская лаборатория — физический факультет Кембриджского университета. Лаборатория создана в 1874 году как первая в мире учебно-научная лаборатория, где студенты могли как учиться, так и проводить исследования вместе с сотрудниками университета (официальное открытие произошло 16 июня). Первоначально находилась в самом центре Кембриджа на переулке Фри-Скул. В 1970-х годах был построен новый комплекс зданий для лаборатории на западной окраине города.

В лаборатории существует традиционное почётное звание Кавендишского профессора, которое носит один из профессоров лаборатории. В своё время Кавендишскими профессорами были всемирно известные британские физики лорд Релей, сэр Дж. Дж. Томсон, лорд Резерфорд, сэр Уильям Брэгг, сэр Невилл Мотт, сэр Брайан Пиппард[en], сэр Сэм Эдвардс. По состоянию на 2012 год Кавендишский профессор — сэр Ричард Френд[en]. Девизом лаборатории служит фраза, произнесённая первым директором Кавендишской лаборатории Джеймсом Максвеллом: «Я никогда не отговариваю человека от попытки провести тот или иной эксперимент; если он не найдёт того, что ищет, он, может быть, откроет нечто иное»[2].

Распространено мнение, что Кавендишская лаборатория названа в честь известного британского физика и химика Генри Кавендиша, младшего сына 2-го герцога Девоншира. Однако это не так. Лаборатория названа в честь своего основателя, Уильяма Кавендиша, 7-го герцога Девоншира. Во время создания лаборатории он был канцлером Кембриджского университета и пожертвовал крупную сумму на открытие этой учебно-научной лаборатории при университете.

По состоянию на 2012 год 29 исследователей-сотрудников лаборатории получили Нобелевские премии[3].

Verchovcev писал(а):

Могли бы просто опустить землю в ванну с водой, как Архимед делал. Точнее бы получилось :смех:

Вполне возможно что господин Ной опускал ее в ванну.

третий закон Кеплера