Experiment de Schiehallion
El experiment de Schiehallion va ser un experiment científic realisat en el XVIII per a determinar la densitat mija de la Terra. Es va portar a terme a mitan de 1774 en les afores de la montanya escocesa de Schiehallion, en el comtat de Perthshire. L'experiment, finançat per la Royal Society, va consistir en medir les llaugeres variacions que sofria un péndola degudes a l'atracció gravitatoria d'una montanya propenca. Despuix de la busca de montanyes candidates, Schiehallion va ser considerada la localisació ideal per a la seua realisació, gràcies a la seua situació aïllada i la seua forma simètrica.
Isaac Newton ya havia considerat prèviament la realisació de l'experiment com a demostració pràctica de la seua teoria de la gravitació en les seues Principia, pero finalment va rebujar l'idea. No obstant, un equip de científics, entre els que es trobava l'Astrònom Real Nevil Maskelyne, es varen convéncer de que l'efecte seria detectable i es varen comprometre a portar-ho a terme.
L'àngul de desviació depenia dels volums i densitat relatius entre la Terra i la montanya: si es determinava el volum i la densitat de Schiehallion, llavors podia trobar-se la densitat de la Terra. Una volta determinada, podrien obtindre's aproximacions de les densitat absolutes dels demés planetas, les seues satèlits, i inclús el Sol, ya que en l'época tots ells es coneixien relatius a la densitat terrestre. Ademés, en la realisació de l'experiment es varen aplicar per primera volta les curves de nivell a l'estudi del relleu terrestre, proporcionant una útil ferramenta a la cartografia.
Context històric i conceptual
[editar | editar còdic]Baixe un camp gravitatorio simètric, qualsevol péndola queda suspés verticalment sense sofrir cap desviació. No obstant, si es coloca prop d'un objecte de massa lo suficientment gran, com podria ser una montanya, l'atracció gravitatoria d'esta produiria una menuda desviació en la plomada de la péndola, formant un àngul sobre la vertical. Este àngul podria determinar-se sobre qualsevol objecte de posició ben coneguda, com podria ser una estrela, i medir-se a abdós costats de la montanya. Si es conseguira determinar el volum i la densitat mija de les seues rocas, es tindria la massa de la montanya, i extrapolando estos valors es podria obtindre la densitat mija de la Terra i, per extensió, la seua massa.
Isaac Newton havia propost este experiment en els seus Principia,[1] pero va pensar que no existiria cap montanya que produïra una desviació suficient en la plomada com per a ser medida:
Encara que Newton va deduir que una montanya d'eixes característiques solament es desviaria dos minuts d'arc, este àngul, encara que molt menut, podia detectar-se en els instruments de l'época.[3]
La realisació d'este experiment afiançaria la llei de gravitació universal de Newton, ademés d'obtindre's estimacions de la massa i densitat terrestres. També podrien obtindre's valors raonables de les masses d'atres cossos astronòmics, tals com els planetas, les seues satèlits o el Sol, ya que en aquella época es coneixia exclusivament la relació de les seues masses i densitat en les de la Terra. En les senyes de l'experiment també es podria haver trobat la constant de gravitació universal ___MATH_0___, encara que este no fora l'objectiu dels experimentadores; no s'obtindrien valors d'esta constant fins a casi cent anys despuix, per lo que s'haguera calificat d'anacronisme.[4]
Busca de la montanya
[editar | editar còdic]Chimborazo, 1738
[editar | editar còdic]
Els primers en intentar realisar l'experiment varen ser els astrònoms francesos Pierre Bouguer i Charles Marie de la Condamine, els qui varen elegir el volcà Chimborazo, en l'actual territori d'Equador (en aquella época pertanyia al Virreinato del Perú), en 1738.[5] La seua expedició havia partit cap a Amèrica del Sur en 1738 en l'objectiu de medir la llongitut d'un grau de latitut prop del equador terrestre, pero varen aprofitar l'oportunitat per a realisar l'experiment de la desviació de la péndola. En decembre de 1738, baix àrdues condicions climàtiques, varen portar a terme un parell d'experiments a altituts de 4680 i 4340 m s. n. m.[6]
Bouguer va escriure en un artícul de 1749 que varen ser capaços de detectar una desviació de 8 segons d'arc, pero va desestimar els resultats alegant que l'experiment es podria haver realisat en França o en Anglaterra baix condicions més favorables.[3][6] No obstant, segons Bouguer va escriure, a lo manco l'experiment havia demostrat que la Terra no era una esfera hueca, com alguns afirmaven en l'época, entre ells l'astrònom anglés Edmund Halley.[5]
Schiehallion, 1774
[editar | editar còdic]
En 1772, l'Astrònom Real Nevil Maskelyne va propondre a la Royal Society la realisació de l'experiment.[7] Inicialment va sugerir com a possibles emplaçaments la montanya Whernside, en Yorkshire, o el massiç d'Helvellyn-Skiddaw, en Cumberland, tots ells en Anglaterra. La Royal Society va formar un Comité d'Atracció per a considerar l'assunt, nomenant a Joseph Banks, Benjamin Franklin i al propi Maskelyne, entre els seus membres.[8] Dit comité va encomanar a l'astrònom Charles Mason la tasca de trobar una montanya adequada.[1]
Despuix d'una dilatada busca a mitan de 1773, Mason finalment va informar de que la millor candidata era Schiehallion, una montanya de 1083 m s. n. m. situada entre els llac Loch Tay i Loch Rannoch, en les Terres Altes Escoceses del centre del país.[8] Va ser elegida per la seua ubicació aïllada del restant, de tal modo que no hi haguera influències gravitatorias per atres elevació; i per la simetria de la seua ala este-oest, degut a que d'esta forma el seu volum podria calcular-se en major facilitat. La gran pendent de les seues ales nort-sur permetia que les mides pogueren prendre's prop del centre de gravetat de la montanya, maximizar aixina la desviació sobre la péndola.
No obstant, Mason va rebujar la direcció de l'experiment al front de la comissió per un sòu d'una guinea diària.[8] El càrrec va recaure llavors sobre Maskelyne, per ad açò va deixar sense atendre temporalment les seues obligacions com a Astrònom Real. Va ser ajudat pels matemàtics Charles Hutton i Reuben Burrow, este últim del Real Observatori de Greenwich. Varen contractar mà d'obra per a construir els observatoris que serien utilisats en l'experiment. Entre els instruments astronòmics s'incloïen: un quadrant de 30 cm que James Cook utilisaria més alvance en l'expedició de 1789 per a observar el trànsit de Venus; un sector cenital (telescopi ubicat en posició casi vertical) de 3 m; i un regulador (rellonge de péndola molt precís) per a contabilisar el temps en les observacions astronòmiques.[9] Varen adquirir també un teodolit i una cadena de Gunter per a l'estudi de la montanya, ademés de dos barómetros per a determinar altituts.[9] La Royal Society va finançar generosament l'experiment, degut a que l'expedició del trànsit de Venus ocorreguda uns anys abans havia segut costejada casi en la seua totalitat pel rei Jorge III del Regne Unit.[1][3]
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ 1,0 1,1 1,2 Royal Astronomical Society Quarterly Journal.26(3)
- 289–294.Consultat el 2 d'abril de 2010.
- ↑ Newton, Isaac (1846). Newton's Principia: The mathematical principles of natural philosophy, First American Edition edició, Daniel Adee, p. 528.
- ↑ 3,0 3,1 3,2 «Maskelyne on Schiehallion». The Royal Philosophical Society of Glasgow. Consultat el 2 d'abril de 2010.
- ↑ Comptes rendus de l'Académie dones sciences.76
- 954–958.Consultat el 2 d'abril de 2010.
- ↑ 5,0 5,1 Poynting, J.H. (1913). The Earth: its shape, size, weight and spin, Cambridge, pp. 50–56.
- ↑ 6,0 6,1 Poynting, J. H. (1894). The pixen density of the earth, pp. 12–22.
- ↑ Philosophical Transactions of the Royal Society.65
- 495–499.Consultat el 2 d'abril de 2010.
- ↑ 8,0 8,1 8,2 Danson, Edwin (2006). Weighing the World, Oxford University Press, pp. 115–116. ISBN 978-0195181692.
- ↑ 9,0 9,1 Danson, Edwin (2006). Weighing the World, Oxford University Press, p. 146. ISBN 978-0195181692.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Experimento de Schiehallion» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.