logoup Квест 18-го века по взвешиванию Земли имел решающее значение для лучшего понимания нашей Вселенной

Квест 18-го века по взвешиванию Земли имел решающее значение для лучшего понимания нашей Вселенной

1210_large Квест 18-го века по взвешиванию Земли имел решающее значение для лучшего понимания нашей Вселенной

Летом 1774 года королевский астроном Соединенного Королевства Невил Маскелайн стоял на склоне шотландской горы, созерцая нечто гораздо более глубокое, чем вид. Он пытался выяснить, сколько именно весит Земля.

Шихаллион в Пертшире - это то, что часто называют китовым хребтом. Гора тянется с востока на запад - северный и южный склоны чрезвычайно крутые - с сложным крутым западным склоном, обозначающим вершину, и гораздо более длинным и пологим восточным склоном, обозначающим хвост, по которому предпринимается большинство походов.

Когда я впервые увидел головную часть Шихаллиона с северных берегов озера Лох-Раннох, я понял, что он может почти сойти за вулкан, с его крутыми склонами, сужающимися вверх до острой вершины. Это была именно та гора, которую требовал Маскелайн в 1772 году, когда задал своему коллеге-астроному Чарльзу Мэйсону задачу найти что-нибудь подходящего размера для исследования.

Мейсону также нужно было измерить объем горы и спрогнозировать ее среднюю плотность в зависимости от типа породы, из которой она была составлена. По этим цифрам Маскелайн сможет вычислить массу горы. В свою очередь, он мог масштабировать эти открытия, чтобы определить массу Земли с приемлемой степенью точности, используя радиус Земли для расчета ее объема и делая наиболее обоснованное предположение о плотности нашей планеты, возможное в то время. Знание массы Земли позволило бы ученым предсказать относительные массы каждого известного объекта в известной Вселенной, например Солнца.

Мейсон много путешествовал и в конце концов с помощью местных гидов-гилли нашел Шихаллион высотой 1083 м. Хотя выдающийся землемер, который недавно вернулся в Великобританию после урегулирования аристократического земельного спора в Соединенных Штатах путем установления линии Мейсон-Диксон (позже использованной в качестве линии разделения во время Гражданской войны), идея потратить больше месяцев в Шотландском нагорье ему не понравилось.

1210-2 Квест 18-го века по взвешиванию Земли имел решающее значение для лучшего понимания нашей Вселенной

 

Таким образом, Маскелайн решил лично контролировать работу, которая в конечном итоге принесет Шихаллиону нечто вроде статуса знаменитости в мире пеших прогулок, о чем свидетельствуют 20000 туристов, которые посещают его каждый год. Каждый из них проходит мимо памятной пирамиды, посвященной работе Маскелина и его команды, на стоянке Braes of Foss в начале похода.

Вскоре после восхождения на Шихаллион я увидел, как мой первый товарищ-путешественник шел по проторенной тропе, выглядя несколько взлохмаченным. Ранняя осень превратила поросшие папоротником склоны в выжженную сиену, а надо мной были только облака и, предположительно, остальная часть горы. Однако, поскольку поблизости не было больших гор, вид с нижних склонов открывал обширные участки центральной Шотландии.

Когда путешественник приблизился ко мне, я узнал в нем сильную усталость. «Я сделал это», - сказал он. «Мой первый Мунро» относится к 282 горам в Шотландии, вершины которых находятся на высоте более 3000 футов. Видя парковку, ему не терпелось спуститься с горы. «Я рад, что все закончилось», - сказал он. Его ошеломленный спрингер-спаниель последовал за ним, едва останавливаясь, чтобы понюхать мой ботинок.

Гравитация никогда не кажется такой сильной, как когда вы идете в гору. Всего через несколько минут я почувствовал, как это сладкое притяжение горы втягивает меня. Вскоре земля передо мной была всем, что я видел; болото из камня и жесткой травы, ведущее меня вперед, пока мы не падали вместе, как усталые боксеры-тяжеловесы, всякий раз, когда я останавливался на водный перерыв.

Сэр Исаак Ньютон был первым, кто определил, что у всего есть своя гравитационная сила. Он также считал, что гравитация слишком мала, чтобы ее можно было измерить на уровне ниже планетарного. Но без измерения силы тяжести Земли было бы невозможно рассчитать ее вес, потому что сила тяжести переменная. Например, если бы я стоял на весах в ванной на Земле, я бы весил больше, чем на тех же весах на Меркурии, планете меньшего размера, чем Земля, с меньшей гравитационной силой, даже если бы моя масса осталась прежней.

Маскелайн и другие ученые его времени поняли, что если вы сможете подойти достаточно близко к ее центру масс, гравитация горы может быть достаточно сильной, чтобы ее можно было измерить. Это означало найти гору с крутыми склонами. Но если одна гора имеет гравитационное притяжение, то же самое и со всеми остальными, что может исказить измерения. По этой причине Шихаллион, расположенный вдали от других гор такого же размера, идеально подошел.

1210-3 Квест 18-го века по взвешиванию Земли имел решающее значение для лучшего понимания нашей Вселенной

 

Маскелайн попросил построить наблюдательные станции на крутых северных и южных склонах Шихаллиона, в точках, наиболее близких к центру масс горы. Отсюда висел маятник, притягиваемый к центру Земли собственной превосходящей силой тяжести нашей планеты. Важно отметить, что Маскелайну нужно было доказать, что гравитация Шихаллиона уводила качель маятника от его вертикального положения.

Маскелайн сделал это, отслеживая прохождение 43 разных звезд с каждой наблюдательной станции, чтобы триангулировать то, что известно как «истинная вертикаль», то есть угол маятника, если бы он был подвешен на плоской равнине, на которую воздействовало только гравитационное притяжение Земли. и ничего больше. Он обнаружил, что с каждой наблюдательной станции по обе стороны горы было явное отклонение маятника от истинной вертикали в сторону горы.

Таким образом, гравитационное притяжение Шихаллиона было доказано, но работа только начиналась. Затем нужно было обследовать всю гору, чтобы вычислить ее объем, и эта задача выпала на долю команды математика Чарльза Хаттона.

Суровая погода, конечно, не новость для Шихаллиона; Из-за этого команде Хаттона потребовалось почти два года, чтобы полностью нанести на карту гору. Когда я достиг вершины хребта, облака спустились все дальше, затмевая все. Вскоре хорошо обозначенная тропа превратилась в сложное поле с валунами. Лишь странная, окутанная туманом пирамида из камней указывала путь.

Призрачная пара появилась из мрака и сказала мне, что пик не так уж и далек. Десять минут спустя маршрут, по которому я ехал, казалось, катился под гору. Но что еще хуже, пирамиды из камней исчезли, и тропа поворачивала к отвесной северной стене. Мне было трудно сказать, нависает ли валун, на котором я стоял, над пропастью или просто больше камня, поэтому я остановился, чтобы вытащить карту и компас.

Когда Хаттон закончил обследование горы, у него была карта с тысячами точных продольных и высотных показаний. В школе мы учимся вычислять объем куба, умножая его длину, ширину и высоту. Но реальная жизнь не дает нам прямых линий; он дает нам кривые, аберрации, бугры и трещины. Именно это и показали измерения Хаттона.

1210-4 Квест 18-го века по взвешиванию Земли имел решающее значение для лучшего понимания нашей Вселенной

 

Их оказалось немного сложнее вычислить, и вычислить объем всей горы казалось практически невозможным. Затем Хаттону пришла в голову гениальная идея разделить гору, сгруппировав значения на одинаковых высотах вместе. Взяв карандаш, он соединил эти высотные точки вместе, образовав серию несовершенных колец. Нечаянно, он только что изобрел контурные линии, которые и по сей день остаются одним из самых ценных элементов информации на карте.

Как я и подозревал, я заблудился. После того, как верный путь немного спустился с одной из многих ложных вершин Шихаллиона, я свернул не в ту сторону. Моя карта показывала плотно расположенные контурные линии прямо там, где, по моим оценкам, я стоял, а это означало, что очень скоро он будет очень крутым. Я резко пошел назад, поблагодарив Хаттона и его контурные линии за то, что, вполне возможно, они спасли меня от падения с обрыва.

В 1775 году Маскелайн представил окончательные результаты Королевскому обществу. Теперь мы знаем, что оценки Маскелина и его команды находились в пределах 20% от того, что сейчас считается массой Земли (5,97 x 10 ^ 24 кг, если вам интересно), что является значительным улучшением по сравнению с предыдущими оценками того времени. . Измерения Маскелайна и Хаттона использовались совсем недавно, в 2007 году, чтобы получить более точную оценку массы Земли.

Научное открытие мало чем отличается от похода по холодному, влажному, облачному склону горы. Но этот подвиг 18-го века очистил большую часть тумана для будущих астрономов и физиков, не говоря уже о многих путешественниках, которые каждый день пытаются достичь вершины Шихаллиона в знак уважения к вкладу этого геологического чуда в наше понимание космоса. И благодаря этим экспериментам эти гениальные контурные линии всегда будут давать нам ощущение формы горы, даже когда наши глаза не могут.

Geological Marvels - это сериал BBC Travel, в котором рассказывается об увлекательных историях, стоящих за природными явлениями, и раскрывается их важность для нашей планеты.

logo Квест 18-го века по взвешиванию Земли имел решающее значение для лучшего понимания нашей Вселенной

Находите местные телепрограммы, смотрите полные выпуски любимых телешоу и читайте последние новости о телешоу, знаменитостях и фильмах.

Каналы