《防震减灾教育指南》:
卡文迪许通过两个铅球测定出它们之间的引力,然后计算出引力常数。两个普通物体之间的引力是很小的,不容易精确地测出,必须使用很精确的装置。当时人们测量物体之间引力的装置用的是弹簧秤,这种秤的灵敏度太低,不能达到实验要求。卡文迪许利用细丝转动的原理,设计了一个测定引力的装置,细丝转过一个角度,就能计算出两个铅球之间的引力。然后,计算出引力常数。但是,这个方法还是失败了。因为两个铅球之间的引力太小了,细丝扭转的灵敏度还不够大。灵敏度问题成了测量地球重量的关键!卡文迪许为此伤透了脑筋。有一次,他正在思考这个问题,突然看到几个孩子在做游戏。有个孩子拿着一块小镜子对着太阳,把太阳反射到墙壁上,产生了一个白亮的光斑。小孩子用手稍稍地移动一个角度,光斑就相应地移动了距离。卡文迪许猛然醒悟,这不是距离的放大器吗!灵敏度不是可以通过它来提高吗!
于是,卡文迪许在测量装置上装上一面小镜子。细丝受到另一个铅球微小的引力,小镜子就会偏转一个很小的角度,小镜子反射的光就会转动一个相当大距离,由此就能很精确地知道引力的大小。利用这个引力常数,再测出一个铅球与地球之间的引力,根据万有引力公式,就可以计算出了地球的重量,即为60万亿亿吨,与现代测量的结果59.76万亿亿吨非常接近。
接下来可能有人要问,地球的重量数值是不是从它形成以来,甚至今后都一直不会变化呢?答案是否定的。因为我们知道,地球在宇宙空间并不是孤立存在的,而是与它周围的宇宙空间不断地发生着物质的交换。
流星和陨石,便是宇宙间物质进入我们地球的最直接表现。据人们在美国墨西哥州某地连续5年的观测结果,计算出地球上每年陨石的平均降落量达16万吨。还有人则估计,陨石的实际降落量(包括在高空中已焚毁的和众多的微细得难以观测的宇宙尘等),其总数应该还要大得多,每年可能达2亿吨。
我们不妨做一道简单的算术题,算算在地球漫长的几十亿年的生涯中,将有多少陨石成为地球的组成。
事实上,我们还知道,根据地球起源的星云假说,在地球形成之初,陨石降落的频度和规模都要比现在大好多倍。从部分已辨认出来的地球陨石坑资料,还可知道有些陨石个体,一个就有几亿到上百亿吨。所以可以想象到,在地球早期由于陨石的加入,曾使地球的重量迅速增加。正是出于这样的考虑,一些人甚至认为,占有地球表面29010面积的陆地地壳,其最初的来源便是坠落的陨石。
这样说来,地球应该是不断加重了吧?答案却是否定的!地球也不是只进不出,它也在不断地丢失着自己的物质,这主要是一些相对较轻的组成物。
通过对地球大气层的测量,我们知道,大气层可以一直延伸到距地面2000多千米处。这里由于距地心遥远,地球的引力已经很弱,因此很难束缚住那里的气体分子和原子,致使它们有可能逃逸到宇宙空间中去。幸亏地球还有一个磁层关卡,否则逃逸量还会大大增加。
此外,地球每年要发生多次大地震,当今还有在活动的活火山500余座,每年从地球深处喷射出大量的熔岩、尘埃和气体。其中,尤其是那些火山喷气会具有很大的动能,能射向高空,最后脱离地球的束缚。
近代人类开发深部矿产,许许多多的石油、天然气和煤都被采掘出来作为燃料,化为灰烬,其结果都会使地球变轻。
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