Изучение гравитационного поля Земли

До сих пор мы говорили о силе тяжести, о формировании под ее воздействием фигуры Земли, о необходимой точности, но ни словом не обмолвились о том, как измерить эту самую силу тяжести. Проблема эта возникла сравнительно недавно. Если геометрические методы изучения фигуры Земли (угловые и линейные) насчитывают 2,5 тыс. лет, то измерять силу тяжести начали только со   времен   Галилея, т. е. немногим более трех столетий.

Ведь надо было понять, что сила тяжести существует, что Земля притягивает тела, что сила этого притяжения зависит от массы и расстояния, что под действием этой силы тела падают на Землю, что падают они с ускорением (чем ближе к Земле, тем быстрее), что это ускорение не зависит от массы и состава самого падающего тела, одним словом, нужны были и Коперник, и Кавендиш, и Галилей, и Гюйгенс, и Ньютон.

Итак, все тела падают на Землю с ускорением. Это ускорение проще всего узнать, если наблюдать свободное падение тел и измерять путь, пройденный ими, и время этого прохождения. Так, за первую секунду тело пролетело 4,9 м, за вторую – 19,6 м, за третью – 44,1 м и т. д. Именно этот опыт впервые проделал Галилей, наблюдая падение тел, бросаемых им со знаменитой Пизанской башни. Галилей впервые получил величину ускорения падающих тел g = 9,8 м/с?. Сейчас любой школьник знает формулу равноускоренного движения и может сообразить, как вычислить g, что и с какой точностью нужно для этого измерять. Оказывается, чтобы получить g с относительной точностью в 1 миллигал, длину надо измерять с точностью до микрона, а время – до миллионной доли секунды. Такие точности стали доступными только теперь. Поэтому описанный метод, с виду самый простой, получил практическое применение совсем недавно.

Второй по простоте способ измерения силы тяжести основан на взвешивании. В самом деле, если сила тяжести на Земле в разных местах различна, то один и тот же груз, взвешиваемый на пружинных весах, будет иметь разный вес. Но опять затруднение в точностях. Перемещение груза (или, что то же самое, положение стрелки, индекса пружинных весов) надо измерять с точностью до микрона. Это проще, чем при свободном падении, – не надо измерять время и вообще опыт статический. Такой метод нашел практическое применение несколько раньше, в 30-х годах, и доведен до совершенства в наши дни. Приборы, основанные на этом принципе, получили название гравиметров. Они широко применяются сейчас в практике измерения силы тяжести.

Читайте также:
Невесомость в космосе. Реферат на тему Космос.