地球有多重

测量地球质量

在《原理》中，有一个观点认为，在一座合适的山上悬挂一条铅垂线，由于引力的影响可以测出大山的质量、万有引力常数以及地球的质量。

傻瓜和笨蛋

苦命的布格和孔达米纳曾在秘鲁的钦博拉索山做过这个实验，但由于技术问题以及内部的不和谐使这个实验无疾而终。英国皇家天文学家内维尔·马斯基林后来重新启动了这个计划，并制订出了测量地球质量的成功方案。但这并没有为他在达娃·索贝尔心中赢得尊重。在索贝尔的畅销书《经线》中，马斯基林被描述成一个不懂得欣赏约翰·哈里森才华的傻瓜和笨蛋。

斯希哈林山

马斯基林意识到问题的关键是找到这样一座合适的山来完成测量。于是，英国皇家学会决定聘请一位可靠的人来完成寻找这座山的工作。马斯基林的朋友查尔斯·梅森，一位天文学家和测量学家，被相中了。1772年，梅森答应马斯基林去寻找一座适合测量引力偏差的山。最后他在苏格兰高地中部找到了这座斯希哈林山。

丰富的收获

由于梅森不愿再回到苏格兰，测量工作就落到了马斯基林的肩上。1774年夏天，马斯基林和自己的团队用了4个月的时间完成了测量，数学家查尔斯·赫顿担任了烦琐而又庞杂的计算工作。这段时间小队收获颇丰，根据斯希哈林山的测量结果，赫顿计算出地球的质量为5000万亿吨，并且推算出了太阳系内所有主要天体的质量，另外还有个意外发明就是等高线。

测量地球质量的过程

质疑

很多人沉浸在马斯基林和赫顿获得研究成果的喜悦之中，但又有人提出质疑。斯希哈林山实验有一个相当模糊的点就是关于山的密度问题。赫顿假设密度与岩石相当，但这是不足以说服人的。

约翰·米歇尔首先将注意力转向了这个问题。米歇尔是一个乡下人，但却有着非常开阔的视野，成就非凡。他认识到了地震的波动性质，并对磁力和引力进行了大量研究，最早设想了黑洞的存在，这一切最终使他成为18世纪一位伟大的科学思想家。

米歇尔最有影响力的成就是自己设计、制作了一台可以测量地球质量的仪器。后来，他将这项实验和设备交托给了英国科学家亨利·卡文迪许，这对于准确测量地球质量来说是非常关键的一步。

有远见的人

亨利·卡文迪许出生于一个富贵家庭，这使他得以拥有良好的前期教育，并且也使他养成了孤僻的个性。

1797年夏，卡文迪许怀着敬意组装完毕了米歇尔的仪器。这个复杂而又怪异的仪器将使测量引力常数成为可能。对于卡文迪许的这个实验来说，精密是成功的关键。他用将近一年时间做了17次精密而又不互相关联的实验，最终得出结论，他认为地球的质量略超过60万亿亿吨。

目前对于地球质量最精准的计数是59.7250万亿亿吨，这和卡文迪许的结果相差1%左右，而这也证实了110年前牛顿对于地球质量的估计。

第一个成功测出地球质量的人

卡文迪许在从米歇尔处继承了测量地球质量的方法和仪器之后，进行组装。最终他通过著名的扭秤实验测出了地球的质量，并且测出了引力常量。

人物大事记——亨利·卡文迪许

扭秤实验

扭秤的主要部分是由挂在石英丝下的T形架构成的。在T形架的两端施加两个大小相等、方向相反的力，石英丝就会扭转一个角度。测出T形架转过的角度，就可以测出T形架两端所受力的大小。

先在T形架的两端各固定一个小球，然后在每个小球的附近各放一个大球。根据万有引力定律，大球会对小球产生引力，T形架会随之扭转。由于引力很小，这个扭转的角度会很小。于是卡文迪许在T形架上装了一面小镜子，用一束光射向镜子，经镜子反射后射向远处的刻度尺。当镜子与T形架一起发生一个很小的转动时，刻度尺上的光斑会发生较大的移动。这样就可以通过测定光斑的移动，测出T形架扭转的角度，从而测出大球对小球的引力。