人們是通過什么手段，成功地推測出地球的重量，又是怎樣使我們了解到地球各類組成物質(zhì)的重量的呢？現(xiàn)在我們就來解釋這個(gè)問題。
我們所要介紹的這個(gè)測量地球重量的方法，聽起來很簡單，但是操作起來，比我們想象的要困難得多。
自從偉大的牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律以來，我們已經(jīng)了解到，所有的天體之間都是互相吸引的，而且天體的質(zhì)量越大，引力越大。不僅是那些巨大的天體，如太陽、地球、月球乃至所有的行星和恒星等，而且所有的物體都具有這種引力。這種引力的大小直接跟這物體的質(zhì)量成正比。
下面我們舉個(gè)例子說明一下。一磅鐵對附近的小的物體具有一定的引力；如果是兩磅，引力就是兩倍。也就是說，一個(gè)物體的重量越大，那么它作用于附近物體的吸引力就越大。因此，如果我們知道了一個(gè)物體對別的物體引力的大小，也就可以知道它的重量。換句話說，只要我們能夠準(zhǔn)確地測定物體的引力，那么我們不經(jīng)過稱重，就可以知道世界上每一個(gè)物體的重量。
但這是不可能做到的。原因是，地球的質(zhì)量太大了，因而它相應(yīng)地就具有特別巨大的引力，這樣就導(dǎo)致了它對地球上所有的物體，即我們所希望測定重量的所有別的物體的吸引。或者說，地球?qū)ξ覀兩磉吶魏我粋€(gè)物體的引力，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過這個(gè)物體受其他物體的引力，所以用通常的方法我們無法測量出物體之間的引力。
假定我們把一個(gè)小球放在一個(gè)很大的“鐵球”附近，讓這個(gè)小球被那個(gè)大球吸引。但是，我們一旦放開這個(gè)小球，它立刻就會(huì)落到地上，這是因?yàn)榈厍虻囊σ饶莻€(gè)大的鐵球大許多許多倍，以至于那個(gè)大鐵球的引力根本就無法被感知。
不過，物理學(xué)已經(jīng)教會(huì)了我們精確計(jì)算地球重量的方法。具體地說，是利用擺這樣一個(gè)簡單的儀器。擺，就是像掛在墻上的那種鐘表里的鐘擺那樣的“擺”，就用它來測定地球的重量。如果一只擺處于靜止的狀態(tài)——這時(shí)它處在最接近地球的位置——當(dāng)它受到干擾，離開這個(gè)位置，它會(huì)以某一個(gè)確定的速度很快地返回到停止點(diǎn)。但是，擺一旦處于擺動(dòng)狀態(tài)，如果不施加外力，它是不會(huì)停止的，它會(huì)從近地點(diǎn)的一邊擺到另一邊。這是因?yàn)榈厍虻囊σ祷卦?，?dǎo)致了它沿著同樣的路線不停地?cái)[動(dòng)。因此，擺的擺動(dòng)速度是隨著地球的質(zhì)量而變化的，如果地球的質(zhì)量大，擺的速度就加大；地球的質(zhì)量小，擺的速度也減小。既然擺的速度可以通過計(jì)算一天內(nèi)擺動(dòng)的次數(shù)來精確測定，那么我們應(yīng)該也可以準(zhǔn)確地計(jì)算出地球引力的大小。
怎么測量呢？我們花一點(diǎn)時(shí)間，設(shè)想做一個(gè)實(shí)驗(yàn)，大家就會(huì)知道怎樣來測定地球的重量了。
地球的重量可以通過這樣一個(gè)巧妙的儀器來精確測定：這個(gè)儀器就是一個(gè)擺，擺的旁邊設(shè)置一個(gè)已知重量的球體，這時(shí)擺會(huì)被這個(gè)球所吸引，因而導(dǎo)致它來回地?cái)[動(dòng)。假設(shè)這個(gè)球的重量是100磅，那么按照萬有引力定律，這個(gè)球體比地球小了多少倍，由這個(gè)球所引發(fā)的擺的速度就會(huì)比在地球的引力下慢多少倍。既然擺在受地球引力作用下擺動(dòng)的速度是可以測量的，那么只要測定出擺在這個(gè)球的吸引下擺動(dòng)的速度，根據(jù)這兩個(gè)擺動(dòng)速度的比例，就可以推算出地球的重量是這個(gè)球的多少倍。
用這樣的方法去做測試，顯然是可以獲得一個(gè)理想的效果的。但是，這個(gè)實(shí)驗(yàn)的難度也是不可小看的哦。
愛動(dòng)腦筋的讀者一定會(huì)問：那么這個(gè)測試到底是怎么做的呢？不要著急，我們將在下一章對這個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)做進(jìn)一步的描述。這一章的內(nèi)容就講到這兒。
書號(hào)：978-7-224-10292-5
定價(jià)：25.00
開本：16開
出版社：陜西人民出版社
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