Постоянная тяготения и масса земли - Сагитов М.У.
Скачать (прямая ссылка):
РАБОТЫ РАЙХА
49
к выводу, что с точностью его опытов (порядка IO-2) такого различия не существует.
В 1821 г. Хаттон, который 43 годами ранее вычислил среднюю плотность Земли но наблюдениям уклонения отвеса в Шотландии возле горного хребта Шихаллиен, вновь обращается к проблеме определения средней плотности Земли [61]. Хаттон критикует эксперименты Кавендиша, приводит список его ошибок. Однако Хаттон не понял работы своего соотечественника и к тому же и сам допустил ряд ошибок. Создается впечатление, что он задался целью опорочить конкурирующий метод крутильных колебаний и старался подтянуть результаты Кавендиша к результатам, полученным им самим.
В заключение настоящего параграфа следует подчеркнуть, что интерес Кавендиша к определению массы и средней плотности Земли не ограничивался только что описанным опытом, как обычно представляется в литературе. Он еще за четверть века до своих опытов с крутильными весами производил расчеты средней плотности Земли по измерению притяжения массы воды морских приливов, подыскивал вместе с Маскелайном горный массив в Англии, вблизи которого по уклонению отвеса предполагалось найти величину средней плотности Земли. Таким образом, интерес Кавендиша к измерению средней плотности Земли был длительным, разносторонним и глубоким. He случайно поэтому, что после смерти Мичела аппаратура последнего попала к Кавендишу, который смог провести ряд замечательных опытов. Ему по праву принадлежит заслуга первого определения постоянной тяготения, массы и средней плотности Земли из лабораторных опытов.
§ 8. Работы Райха но измерению массы и средней плотности Земли
После Кавендиша крутильные весы неоднократно использовались для определения средней плотности Земли и постоянной тяготения. В 1838 г. профессор Горной академии во Фрейбурге Ф. Райх (1799—1882) опубликовал свои первые значения средней плотности Земли,
50
КРУТИЛЬНЫЕ ВЕСЫ
ГЛ. II
найденные с помощью прибора, аналогичного прибору Мичела — Кавендиша [85].
Прибор Райха имел коромысло длиной около 2 м, которое на тонкой проволоке подвешивалось к потолку подвала. На концах коромысла были расположены шаровые массы по 484 г каждая. Период свободных крутильных колебаний коромысла с этими массами составлял около 400s. Две притягивающие массы весили по 45 кг. Они подвешивались на проволоке, верхний конец которой крепился к ролику, катающемуся по рельсу, что позволяло быстро перемещать притягивающие массы из одного положения в другое. Наблюдения за отклонением коромысла производились из соседней комнаты через отверстие в двери. В телескоп отсчитывались деления шкалы, отраженные от зеркала, укрепленного на коромысле крутильной системы. Для измерения расстояний использовалсй горизонтальный катетометр.
Важным новшеством Райха было использование в качестве притягивающих масс 45-килограммовых свинцовых шаров в одних опытах и 30-килограммовых чугунных шаров — в других. Это обстоятельство важно для экспериментальной проверки утверждения Ньютона, что сила притяжения между телами зависит только от массы этих тел, а не от их состава.
В результате 57 наблюдений, продолжавшихся в течение 40 дней, Райх нашел среднюю плотность Земли 5,44 г/см3. После переработки тех же измерений с использованием методики Бейля для учета изменения равновесного положения коромысла он получает в работе, опубликованной уже в 1852 г. [86], новое значение средней плотности Земли, которое было на 0,5 г/см3 больше ранее выведенного. Используя чугунные шары вместо свинцовых, Райх получил значение средней плотности Земли 5,43 г/см3.
Через 10 лет Райх [86] возобновил свои эксперименты, модернизировав аппаратуру. В новом приборе использовались нити из проволоки диаметром 0,5 мм и длиной 2270 мм, а затем — диаметром 0,4 мм и длиной 620 мм. Период колебаний крутильной системы для этих нитей был соответственно около 700® и 500s. Кроме того, Райх попробовал осуществить бифилярный подвес коромысла
ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЙЛИ СРЕДНЕЙ ПЛОТНОСТИ ЗЕМЛИ
51
с грузами. Период колебаний этой системы был около 800®. Притягивающие массы Райх устанавливал на этот раз на вращающийся диск для удобства их перемещения. В результате опытов Райх получил следующие три значения средней плотности Земли, соответствующие трем упомянутым подвесам крутильной системы: 5,57, 5,62, 5,59 гісм3.
Ряд экспериментов он осуществил с целью выявления влияния магнитного поля на результаты измерений. Для этого Райх провел серию опытов с притягиваемыми массами, изготовленными из цинка, висмута и железа. Все они имели одинаковый вес по 484 г. Используя покрытие корпуса прибора фольгой, он рассчитывал помимо гидроизоляции прибора устранить влияние электростатических зарядов. В пределах точности измерений никакого различия в средней плотности Земли обнаружено не было.
В экспериментах Райха 1847—1850 гг! интересна первая попытка определить притяжение между массами коромысла и притягивающими массами по периоду крутильных колебаний, без измерения угла статического отклонения крутильной системы. Из этих измерений Райх вывел значение средней плотности Земли а® = 6,25 г!см3, существенно отличающееся от полученных по углу статического отклонения коромысла и меінее близкое к современному значению средней плотности Земли.
