Atlas tahu jawabannya. Hampir tidak melakukan tugas memegang Bumi, titanium ini kemungkinan besar tahu betul berapa beratnya. Tapi kami tidak beruntung seperti dia. Bagaimana bisa manusia fana sederhana di permukaan bumi menghitung perkiraannya untuk berat Bumi? Dan di mana kita bisa menempatkan timbangan seperti itu?
Kami tidak memiliki jawaban yang pasti sampai orang Inggris
John Mitchell menemukan cara menghitungnya. Saat ini, hanya sedikit orang yang mengenalnya, tetapi pada abad XVIII ia adalah salah satu imam paling cerdas. Sebagai ahli geologi, astronom, matematikawan, dan ahli teori yang berteman dengan anggota Royal Scientific Society di London, ia adalah yang pertama dalam banyak hal: ia adalah orang pertama yang menyarankan bahwa gempa bumi merambat sebagai gelombang elastis melalui kerak bumi (yang ia sebut sebagai "bapak seismologi modern"), dia adalah orang pertama yang menyarankan bahwa banyak bintang sebenarnya biner, dan yang pertama membayangkan bintang besar dan masif yang bahkan cahaya tidak dapat lepas dari gaya tarik gravitasinya - "matahari hitam", sesuatu seperti model pertama dari lubang hitam.
Imam Protestan dari Yorkshire Barat ini adalah penggemar hukum gravitasi Newton, pertama kali diperkenalkan pada 1687. Hukum berhasil memprediksi pergerakan komet dan bola meriam, tetapi pada tahun 1780, gaya tarik gravitasi antara dua benda kecil masih belum diperlihatkan di laboratorium, menurut Russell McCormmach, penulis buku Weighing the World, 2011 . Tertarik pada geologi untuk waktu yang lama, Mitchell selama beberapa dekade telah mencari cara untuk menghitung kepadatan sebuah planet - dan karenanya beratnya. Dia datang dengan skema untuk mengukur gaya gravitasi pada jarak pendek, dan dalam prosesnya menimbang Bumi. Perangkat yang dikembangkannya sederhana, namun elegan. Itu terdiri dari hanya empat bola timah, sebuah tiang yang dapat dipindah-pindahkan dan beberapa kabel yang tertutup di sebuah rumah yang mencegah pengaruh arus udara. Fisikawan menyebut perangkat ini "timbangan torsi" karena rotasi kutub diperlukan untuk operasinya.
Dalam versi final, sebuah tiang kayu dua meter ditangguhkan pada sebuah kawat, dengan sepasang bola dengan diameter 5 cm terhubung ke ujungnya. Bola yang lebih besar, berdiameter 30 cm, terletak dekat dengan bola kecil. Idenya adalah bahwa tarikan gravitasi yang sangat kecil antara masing-masing pasangan secara bertahap akan mulai mengubah kutub. Gerakan ini akan berhenti ketika elastisitas kawat sama dengan gaya tarik antar bola. Itu adalah satu informasi. Gravitasi bola dan Bumi sudah diketahui - hanya beratnya. Untuk percobaan Michell, sangat penting untuk mendapatkan dua set data. Dengan membandingkan data, secara terpisah mengukur kekuatan tarik-menarik bola, peneliti kemudian dapat menghitung satu yang tidak diketahui dalam persamaan gravitasi - massa Bumi. Keseimbangan yang tepat menyebabkan hasil yang luar biasa.
Keseimbangan torsi Model 1:48 dibangun oleh Henry Cavendish pada 1798Tetapi percobaan ini sulit dilakukan dan dikelola. Pada tahun 1784, Michell menulis kepada rekannya di Royal Society, Henry Cavendish (penemu hidrogen), bahwa ia berharap dapat menimbang dunia "
musim panas ini ." Tetapi kesehatan yang buruk dan "
kelesuan alami, " sebagaimana Michell menyebutnya, mencegahnya menyelesaikan proyek. Dia terganggu oleh proyek untuk membangun teleskop terbesar di dunia. Dia meninggal pada 1793 pada usia 68, setelah gagal melakukan pengukuran.
Aparat Michell berakhir dengan karya Cavendish, yang
digambarkan oleh penulis biografinya sebagai "salah satu orang terkaya di kerajaan ... penggemar ilmu pengetahuan dan neurasthenics terpenting." Dia sangat pemalu, terutama wanita yang takut. Hidup sendirian, ia menyelesaikan instrumen, penampilan terakhir yang meningkatkan ide Michell. Sekarang Cavendish dikreditkan dengan bagian terbesar jasa untuk melakukan percobaan yang telah lama ditunggu-tunggu - dan untuk alasan yang baik. Alat itu ditutup di sebuah gubuk kecil di wilayah tanahnya, dan ia harus mengendalikan timbangan di luar dengan tuas, dan mengamati gerakan kecil dari tiang (bergerak tidak lebih dari setengah milimeter) melalui lubang di dinding yang berlawanan dari gudang dengan teleskop.
Pekerjaan itu sulit dan teliti. Berkali-kali dia mengukur torsi, momen inersia, dan sudut lendutan tiang, secara manual memasukkan hasilnya ke dalam rumus untuk mencari jawaban. Karyanya, yang diterbitkan dalam jurnal Philosophical Transactions pada 1798,
digambarkan oleh seorang fisikawan Skotlandia pada waktu itu sebagai "model akurasi, logika, dan laconicism." Kepadatan Bumi yang dihitung oleh Cavendish - bahkan dengan peralatan kuno seperti itu - tidak berbeda lebih dari 1% dari nilai saat ini 5,513 g / cm
3 , lima setengah kali lebih padat daripada air. Jika kita mengalikan nilai ini dengan volume Bumi (sekitar 1,1 * 10
27 cm
3 ), maka kita mendapatkan sekitar enam ribu triliun triliun gram.
Saat ini, para ilmuwan terus melakukan percobaan klasik Cavendish ini, meskipun dengan metode yang sama sekali berbeda dan untuk tujuan yang berbeda. Mereka mencoba untuk mengklarifikasi nilai konstanta gravitasi G, faktor fundamental dalam hukum gravitasi universal Newton
menghubungkan kekuatan dengan massa dan jarak. Konstanta ini tidak dikenal sebagai konstanta fundamental lainnya, dan memperjelas artinya sangat penting, "karena G memainkan peran kunci dalam teori gravitasi, kosmologi, fisika partikel dan astrofisika, serta dalam model geofisika," tulis Guillermo Tino, seorang ahli fisika dari Universitas Florence mulai beroperasi mulai 2014.
Tim ilmuwannya dari Italia dan Belanda melakukan percobaan menggunakan "atom yang didinginkan dengan laser dan interferometer kuantum." Dengan kata lain, dengan mengukur tarikan gravitasi antara awan atom rubidium dan silinder tungsten berat, mereka memperoleh nilai untuk G sama dengan
dengan kesalahan 150 ppm. Kekuatan ini adalah yang terlemah dari empat interaksi fundamental, yang dengan jelas menunjukkan nilainya yang kecil. Sangat disayangkan bahwa Atlanta tidak lagi bersama kita hari ini, sehingga dia dapat mengkonfirmasi penemuan kita.