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怎么用简单的方法测量地球质量

时间: 2022-04-18 22:01:52 | 来源: 喜蛋文章网 | 编辑: admin | 阅读: 118次

怎么用简单的方法测量地球质量

若想测量地球的质量可以用什么方法

两千年前,伟大的阿基米德曾经说过:“给一个支点,我可以撬起地球!”!
两千年后,1798年,卡文迪许利用“扭秤”终于称出地球的质量.
地球的质量约为5.98*10^24kg,这是根据万有引力定律测定的. 详细请参见百度百科“地球质量”

地球的质量是怎样测量出来的?

地球上的任何物体都受到重力作用,因为重力使物体产生的加速度称为重力加速度。重力是由于地球对物体的吸引而产生的。吸引力的大小与物体到地心的距离有关,离地心越远,受到的吸引力也就越小。现在我们知道,地球是一个赤道略鼓、两极稍扁的椭圆,所以物
体在赤道上受到的重力比在两极小。而我们测得的重力加速度也会因纬度的不同而不同,赤道上是9.78米/秒2,纬度越高,重力加速度越大,到了两极就变为9.83
米/秒2
了。而我们在物理上通常用的9.80
米/秒2,则是取的纬度45°上的重力加速度值。
那么地球本身的质量有多大呢?在牛顿发现万有引力之前,这可是个大难题,因为地球实在是太大了,测量起来十分困难。然而,到了1798
年,这个难题被英国科学家亨利·卡文迪许解决了。他利用一对吊着的哑玲做实验,测量两个球体间的引力,然后计算出了万有引力常数g
为6.67×10-11
牛·米2/千克2。他将这个常数代入万有引力公式(
fgmmr=122),就得出了地球的质量。他算出的地球质量为66
万亿亿吨,即6.6×1024
千克。现在,我们经过更精确的测量和计算,得出地球准确质量为5.98×1024
千克。不过,我们仍要说,卡文迪许是第一个测出地球质量的人。
知道了地球的质量,有人可能还会问:地球到底有多大,它的体积是多少呢?这太容易了!现在我们已经知道地球是个椭圆球体,同时,也比较精确地测出了赤道半径和极半径的大小。那么,将它们代入椭球体积公式,不就得出了它的体积大小吗?粗略地说,地球的体积大约为1.1
万亿立方千米。
先是卡文迪许
通过扭称实验测出引力常量G
mg=GMm/(R的平方)
M为地球的质量=g*R平方/G
他是第一个测出地球质量的人
g = GM/R^2
M = g*R^2/G
其中——
g 为重力加速度,可以测量
R 为地球半径,可以测量
G 引力常数,实验室得到
F=G*(m1*m2/r^2)
F可作为是重力,M1是物体质量,G是引力系数,R为半径
根据万有引力定律,
可以发射一颗地球卫星,使之以一定的已知的速度匀速圆周饶地球运行,由mrv*2=GMm/r*2,其中m=卫星质量,不过可以约去,不用管它。r=地球半径+卫星高度。G=引力常量。M即为地球质量。v=卫星的线速度。这样就可以求出地球的质量的,而求出地球质量后也可以用同样的方法算出太阳的质量。
当然也可以用一个简单的但误差大点的方法。
根据地球上一个物体,其质量为m,由mg=GMm/r^2
其中r为地球半径。但这个方法的误差较大

如何测地球质量

发射一颗绕地球转的卫星
已知卫星线速度和轨道半径就可以了
通过向心力公式
F向=mv^2/r
这里是万有引力做向心力

F向=F万
F万=GMm/(r^2)
消去m(卫星质量)
M就是地球的质量
黄金代换公式是GM=gr^2
但是这个r是地球半径的时候才可以算地球质量M
如果卫星的高度可以忽略不计的话就可以用

地球的最新质量是如何测量的?

阿基米德有一句名言:给我一个支点,我能撬动地球。他是用这句话来说明杠杆定律的,但是,如果那时他知道地球的质量的话,可能就不会发出此豪言壮语了。

伟大的科学家牛顿发现了著名的万有引力定律,找到了测量地球质量的途径。根据万有引力定律,两个物体间引力的大小与物质的质量成正比,与距离的平方成反比,比值恒定为一个常数,这就是引力常数。因为人们早已准确地知道了地球的大小,只要精确地测出引力常数值,就能计算地球质量。不过,由于没有精密的测量仪器,牛顿的尝试没有成功。

英国科学家卡文迪什用改进的扭力天平完成了测量。扭力天平的构造是,在一根木棒的两端分别系上金属小球,像一个哑铃那样,然后把它悬挂在一根金属丝上。两个小球的旁边对称放置两个铅球,铅球与小球间的引力使哑铃转动,金属丝扭曲。哑铃两臂末端和大球侧面均装有刻度标尺,这样便可测出细微扭曲的大小。为了不受空气流的干扰,扭力天平被置于空屋中。由于引力很小,扭曲也非常小,准确测量十分困难。为了便于观察,卡文迪什用反光镜将细微的扭曲放大,从而使天平的灵敏度大大提高。在1798年,卡文迪什第一个测出了地球的质量,得到的数值是60*10^24kg,当今科学家测量出的地球质量为5.978*10^24kg,两者之差只有0.22*10^24kg,其准确度相当高。卡文迪许也因此被誉为“第一个称出地球的人”,卡文迪什的扭力天平实验被称为科学史上最美丽的物理学实验之一。

地球的质量确定后,科学家也用万有引力定律来测定太阳和其他行星的质量。地球和太阳之间的万有引力就等于引力常数与太阳质量和地球质量的乘积,再除以地球和太阳两者之间距离的平方,这一引力与地球赤道附近使地球环绕太阳旋转的向心力相等。该向心力等于地球质量乘以速度的平方再除以地球到太阳的距离。利用天文学家测得地球至太阳的距离,就可以得出地球围绕太阳旋转的速度,从而计算出太阳的质量。

假设阿基米德的臂力使他可以直接举起60kg(准确地说是59.78kg)的物体,要以杠杆撬动地球,长臂为短臂的1023倍。因此阿基米德仅仅移动地球1mm,就需要站在1020m之外了,这么远的距离即使光也要走1万年。

最近,美国的一个研究小组仿效18世纪科学家所做的扭力天平,重新测量了引力常数,得出的地球质量为5.972*10^24kg,地球似乎变轻了少许。

地球的质量怎么测量的? 给你一个杠杆,你真的能撬动地球吗?

文章标题: 怎么用简单的方法测量地球质量
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