Atlas sabia a resposta. Mal executando a tarefa de segurar a Terra, este titânio provavelmente sabia muito bem quanto pesava. Mas não tivemos sorte como ele. Como pode uma simples pessoa pequena e mortal na superfície da Terra calcular sua aproximação para o peso da Terra? E onde poderíamos colocar essas escalas?
Não tínhamos uma resposta exata até o inglês
John Mitchell descobrir como calculá-la. Hoje, poucas pessoas o conhecem, mas no século XVIII ele era um dos padres mais inteligentes. Como geólogo, astrônomo, matemático e teórico que era amigo de membros da Royal Scientific Society em Londres, ele foi o primeiro em muitas coisas: ele foi o primeiro a sugerir que os terremotos se propagam como ondas elásticas através da crosta terrestre (para a qual ele era chamado de "pai da sismologia moderna"), ele foi o primeiro a sugerir que muitas estrelas são realmente binárias e o primeiro a imaginar uma estrela tão grande e maciça que nem a luz pode escapar de sua atração gravitacional - o "sol negro", algo como o primeiro modelo de um buraco negro.
Este sacerdote protestante de West Yorkshire era fã das leis da gravidade de Newton, introduzidas pela primeira vez em 1687. A lei previu com sucesso o movimento de cometas e balas de canhão, mas em 1780, a atração gravitacional entre dois pequenos corpos ainda não era demonstrada em laboratório, de acordo com Russell McCormmach, autor de Weighing the World, 2011 . Interessado em geologia há muito tempo, Mitchell há décadas procura uma maneira de calcular a densidade de um planeta - e, portanto, seu peso. Ele criou um esquema para medir forças gravitacionais a curtas distâncias e, no processo, pesou a Terra. O dispositivo que ele desenvolveu era simples, mas elegante. Consistia em apenas quatro esferas de chumbo, um poste móvel e vários fios fechados em uma carcaça que evitava a influência das correntes de ar. Os físicos chamam esse dispositivo de “escala de torção” porque a rotação do polo é necessária para sua operação.
Na versão final, um poste de madeira de dois metros foi suspenso por um arame, com um par de bolas com 5 cm de diâmetro conectado às suas extremidades. Bolas maiores, com 30 cm de diâmetro, localizavam-se perto de pequenas bolas. A idéia era que a atração gravitacional extremamente pequena entre cada um dos pares começaria gradualmente a virar o poste. Este movimento irá parar quando a elasticidade do fio for igual à força de atração entre as bolas. Essa foi uma informação. A gravidade das bolas e a Terra já é conhecida - é apenas o peso delas. Para o experimento Michell, era muito importante obter dois conjuntos de dados. Ao comparar os dados, medindo separadamente a força de atração das bolas, o pesquisador poderia calcular um desconhecido na equação da gravidade - a massa da Terra. O equilíbrio exato levou a um resultado surpreendente.
Balança de torção modelo 1:48 construída por Henry Cavendish em 1798Mas esse experimento foi difícil de conduzir e gerenciar. Em 1784, Michell escreveu a seu colega da Royal Society, Henry Cavendish (o descobridor do hidrogênio), que esperava pesar o mundo "
neste verão ". Mas problemas de saúde e "
letargia natural "
, como Michell o chamava, o impediram de concluir o projeto. Ele ficou distraído com o projeto de construir o maior telescópio do mundo. Ele morreu em 1793 aos 68 anos, falhando em fazer uma medição.
Como resultado, o aparato de Michell acabou sendo o trabalho de Cavendish, a quem
seus biógrafos descreveram como "uma das pessoas mais ricas do reino ... um fã de ciência e neurastênica primordial". Ele era terrivelmente tímido, principalmente temendo as mulheres. Morando sozinho, ele completou o instrumento, cuja aparência final melhorou a ideia de Michell. Agora, Cavendish é creditado com a maior parte do mérito por realizar a tão esperada experiência - e por boas razões. O dispositivo foi fechado em um pequeno galpão no território de sua propriedade, e ele teve que controlar a balança do lado de fora com alavancas e observar os pequenos movimentos do mastro (movendo-se não mais que meio milímetro) através do buraco nas paredes opostas do galpão com um telescópio.
O trabalho foi difícil e escrupuloso. Mediu repetidamente o torque, o momento de inércia e os ângulos de deflexão dos pólos, inserindo manualmente o resultado nas fórmulas em busca de uma resposta. Seu
trabalho , publicado na revista Philosophical Transactions em 1798, foi
descrito por um físico escocês da época como um "modelo de precisão, lógica e laconicismo". A densidade da Terra calculada por Cavendish - mesmo com equipamentos antigos - não diferiu mais de 1% dos valores atuais de 5.513 g / cm
3 , cinco vezes e meia mais densos que a água. Se multiplicarmos esse valor pelo volume da Terra (cerca de 1,1 x 10
27 cm
3 ), obteremos cerca de seis mil trilhões de trilhões de gramas.
Hoje, os cientistas continuam conduzindo esse experimento clássico de Cavendish, embora com métodos completamente diferentes e com propósitos diferentes. Eles estão tentando esclarecer o valor da constante gravitacional G, o fator fundamental na lei da gravidade universal newtoniana
força de conexão com massa e distância. Essa constante não é tão conhecida como outras constantes fundamentais, e esclarecer seu significado é de vital importância ", já que G desempenha um papel fundamental nas teorias da gravidade, cosmologia, física de partículas e astrofísica, bem como nos modelos geofísicos", escreveu Guillermo Tino, físico de Universidade de Florença no trabalho a partir de 2014.
Sua equipe de cientistas da Itália e da Holanda realizou um experimento usando "átomos resfriados a laser e um interferômetro quântico". Em outras palavras, medindo a atração gravitacional entre uma nuvem de átomos de rubídio e cilindros pesados de tungstênio, eles obtiveram um valor para G igual a
com um erro de 150 ppm. Essa força é a mais fraca das quatro interações fundamentais, o que demonstra claramente seu pequeno valor. É uma pena que Atlanta não esteja mais conosco hoje, para que ele possa confirmar nossas descobertas.