重量是一个变动的量,在不同的重力环境下,物体的重量是不一样的,地球当然也不例外。
地球现在漂浮在太空,处于失重状态,也就是没有重量的状态。但地球的质量是确定的,无论在什么重力状态下都一样。
重量是重力作用下物体的度量,也就是引力导致的物体度量。引力或者重力越大,物体的度量就越大。
重量的单位为牛顿,符号为N。在地球重力状态下,1公斤质量的物质产生的重量为9.8牛顿(N)。
在太阳系不同的星球上,物体的重量是不同的。1公斤质量的物质在水星为3.76N、金星为9.03N、地球为9.81N、火星为3.8N、木星为23.4N、土星为11.6N、天王星为11.5N、海王星为11.9N、月球为1.62N。
在不同的星球,物体的重量会改变,但质量不变,因为衡量质量的度量衡为天平。在天平的两端,一千克的棉花和一千克的黄金是平衡的。根据爱因斯坦只能质能方程,它们蕴含的能量是等价的。
所以,我们不能说地球有多重,而应该说地球的质量是多少。
这个扭秤当然不是做一杆大秤,真的称一称地球的重量,其原理是建立在牛顿的万有引力定律基础上的。
万有引力是一种弱力,又是长程力,引力大小遵循引力作用双方质量乘积成正比,与双方距离平方成反比的规律。
但如何来测量出这个引力到底有多大呢?这就需要测算出一个引力常量,就是两个1公斤质量的物体,它们质点相距1米时的万有引力相互作用力有多大。
他的扭秤实验的重大革新在于通过镜面放大了微弱的引力效应,使实验能够精确的记录。
这个实验的基本做法是:在一根长6英尺(约合1.83米)的木棒两头,固定住两个小金属球,形成一个哑铃样杠杆,中间用金属线悬吊起来,再将两个350磅的铜球放在小金属球附近,然后观察引力对它们的影响。
这么微弱的引力当然很难观测到,但聪明的卡文迪许用镜子放大了这种效应,小金属球微弱的移动被镜子反射到很远的地方,放大了许多倍,这样就能清晰的看到其移动的刻度,
这样,他精确的计算出了引力常量:G=(6.754±0.041)×10N^-11·m^2/kg^2。这个值同现代值G=6.67259×10^11N·m^2/kg^2相差微小。
现代,科学家们对引力常量的研究和观测越来越精准,2018年,中国罗俊团队经过30年的努力,得出了世界上最精准的引力常量,误差率小到万分之一。
这样地球的质量就越来越精准。
就是这样,欢迎讨论。
如果我告诉你,你在家里用一个测力器,譬如称体重的电子秤,就能把地球的重量称出来,你信吗?
你肯定不太相信,所以我准备证明给你看。
不过,在讨论地球的重量之前,我想先问你一个问题:
你觉得下面这对哑铃,每一个有多重?