Постоянная тяготения и масса земли - Сагитов М.У.
Скачать (прямая ссылка):
Вскоре после опубликования идеи эксперимента Кёнига и Рихарца А. Майер в небольшой заметке [75] предложил свой вариант расположения притягивающих масс по схеме, изображенной на рис. 16, используя четыре больших сферических сосуда, заполненных ртутью. Ртуть должна перекачиваться из одного сосуда в другой в определенных комбинациях. Весы же имели две чашки, на которых должны были быть установлены притягиваемые массы т и дополнительные уравновешивающие массы. Весы не нужно было арретировать, так как массы не переставлялись.
Кёниг и Рихарц в заметке [69] защищали свой вариант и в качестве одного из аргументов в свою пользу указали,
Рис. 16. Проект вертикальных весов Майера.
і — коромысло весов, 2 — притягивающие массы (ртуть, заполняющая сосуд), з— полый сосуд, 4 — притягиваемые массы.
Таблица 10
Автор и место проведения опытов Йолли (Мюнхен. Германия) Пойнтйяг (Бирмингем, Англия) Рихарц и Кригар-Меицель (цитадель Шпандау, Германия)
Год публикации 1878 1891 1898
Постоянная тяготения и средняя квадратическая ошибка, 10~10 м3/кг ¦ сек- б,46*)±0,11 6,70±0,04 6,685±0,011
Средняя плотность Земли и средняя квадратическая ошибка, г/см3 5,69±0,10 5,49+0,03 5,505+0,009
Длина коромысла и разность высот притягиваемых масс, CM L = 60, h = 2100,5 L = 123,26 h = 48 L = 23,32 * = 226
Материал притягиваемых масс, их форма и вес Ртуть в стеклянной шаровой колбе, 5 кг Сплав свинца с сурьмой, шаровой формы, 21,6 кг Свинец шаровой формы, 0,9467 кг
Материал притягиваемых масс, их форма и вес Свинцовый шар, 5775,2 кг Сплав свинца с сурьмой, шаровой формы, 153,4 и 76,5 кг Свинец, параллелепипед размерами 211,1 X 211,1 X X200,5 см, 100536,8 кг
*) Значение і вычислено нами с помощью формулы (16) по значению Оф ной работе Йолли. , приведенному Bj оригиналь-
§ 20) АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ
112
ОПЫТЫ С ВЕРТИКАЛЬНЫМИ ВЕСАМИ
[ГЛ III
что метод Майера применим только к жидкой ртути и исключает возможность использования в качестве притягивающих масс других металлов. Однако следует обратить внимание на то, что с помощью ртути можно получить однородную по плотности массу. Именно это обстоятельство и заставило некоторых авторов в дальнейших опытах использовать ртуть, как материал для притягивающей массы.
Во всех опытах с вертикальными весами был неблагоприятным температурный режим. Изменения температуры достигали почти 0,1 градуса. Между тем в опытах с вертикальными весами плохой температурный режим при отсутствии вакуума особенно неприятен, потому что направление действия конвективных потоков воздуха совпадает с направлением измеряемой силы притяжения между массами. Можно указать и на ряд других второстепенных дефектов в опытах с вертикальными весами (неучет горизонтального градиента силы тяжести, неучет разности барометрических эффектов и разности температур для обоих плеч коромысла весов и т. д.).
Оценка результатов определений постоянной тяготения методом вертикальных весов показывает, что точность их несравненно ниже, чем в опытах с крутильными весами типа Мичела — Кавендиша. Вертикальные весы имеют более низкую чувствительность, чем крутильные весы при условии одинаковости величины используемых масс Достигнутая точность в опытах с вертикальными весами получена лишь благодаря использованию больших притягивающих масс.
В табл. 10 приведены основные данные о вертикальных весах, взаимодействующих массах, а также дается сводка результатов определения постоянной тяготения и средней плотности Земли. Отметим, что мы перевычислили средние квадратические ошибки окончательных результатов. Для опытов Пойнтинга вычислена средняя квадратическая ошибка, соответствующая двум рядам значений /, полученным при двух различных положениях притягивающих масс.
Резюмируя, можно сказать, что прежде осуществленные опыты по определению постоянной тяготения с помощью вертикальных весов обладали по сравнению с методом крутильных весов более низкой точностью.
Глава IV
Другие опыты ио измерению постоянной тяготения
§ 21. Опыты с вертикальным маятником, обладающим большим периодом колебаний
При высокой чувствительности крутильных весов в опытах по определению постоянной тяготения проявляется их существенный недостаток, который состоит в нестабильности показаний из-за случайных толчков, температурных изменений и т. д. Более стабильными являются обычные весы с ножевыми опорами, HO будучи менее чувствительными, они требуют больших притягивающих масс. Так, Йолли вынужден был применить в качестве притягивающей массы свинцовый шар весом в 5775,2 кг, а Рихарц и Кригар-Менцель — 100536,8 кг свинца.
Оригинально использовал для определения средней плотности Земли стабильность весов Вильзинг из Потсдамской астрофизической обсерватории в примененной им аппаратуре с вертикальным маятником, обладавшим большим периодом колебаний. Первые опыты с макетом прибора дали обнадеживающие результаты. Позже был сконструирован и изготовлен Репсольдами в Гамбурге рабочий вариант прибора, с которым были проведены две серии измерений. Результаты этих определений подробно описаны Вильзингом в двух работах [103], [104] и кратко в раннем сообщении [102].
