Experimento que ‘pesó’ la Tierra hace más de 200 años

En 1798, el científico Henry Cavendish realizó experimentos con esferas en una habitación oscura y sellada y calculó una densidad aproximada de la Tierra.

La Tierra y la Luna. Foto: NASA

A finales del siglo XVII, el científico Isaac Newton propuso la ley de la gravitación universal: cada partícula atrae a todas las demás partículas del universo con una fuerza (F) determinada por su masa (M) y el cuadrado de la distancia entre los centros de los objetos (R). Siendo G la constante gravitacional, la ecuación de esta ley es: F = G(M⁻¹×M⁻²/ ^R⁻² ).

Así, si se conoce la masa de uno de los objetos y la otra información de la ecuación, se puede calcular la masa del segundo objeto. Suponiendo que una persona tiene una masa conocida, esta puede calcular la masa de la Tierra si sabe a qué distancia se encuentra del centro de la Tierra. El problema es que en la época de Newton, los científicos aún no habían determinado G, por lo que pesar la Tierra era imposible.

Conocer la masa y la densidad de la Tierra sería extremadamente útil para los astrónomos, ya que les ayudaría a calcular las masas y densidades de otros objetos del Sistema Solar. En 1772, la Royal Society de Londres creó el Comité de Gravitación para estudiar esto.

En 1774, un grupo de expertos intentó medir la densidad media de la Tierra a través del monte Schiehallion, en Escocia. Descubrieron que la enorme masa del monte Schiehallion atraía péndulos. Así pues, calcularon la densidad de la Tierra midiendo el movimiento del péndulo y observando el monte. Sin embargo, esta medición no fue muy precisa.

Ilustración del científico Henry Cavendish y su equipo experimental que pesa la Tierra. Foto: Wikimedia

El geólogo reverendo John Michell también estudió la masa de la Tierra, pero no pudo completarlo antes de morir. El científico inglés Henry Cavendish utilizó el equipo de Michell para realizar el experimento.

Construyó una pesa grande con dos esferas de plomo de 5 cm de ancho unidas a los extremos de una varilla de madera de 183 cm de largo. La varilla estaba suspendida de una cuerda en el centro y giraba libremente. Luego, una segunda pesa, con dos esferas de plomo de 30 cm de ancho y 159 kg cada una, se acercó a la primera, de modo que las esferas más grandes atrajeran a las más pequeñas, ejerciendo una ligera fuerza sobre la varilla suspendida. Cavendish observó la oscilación de la varilla durante muchas horas.

La atracción gravitatoria entre las esferas era tan débil que incluso la más mínima corriente de aire podría haber arruinado el delicado experimento. Cavendish colocó el aparato en una cámara sellada para evitar las corrientes de aire externas. Usó un telescopio para observar el experimento a través de una ventana e instaló un sistema de poleas para mover las pesas desde el exterior. La cámara se mantuvo oscura para evitar las diferencias de temperatura entre sus diferentes partes que pudieran afectar el experimento.

En junio de 1798, Cavendish publicó sus resultados en la revista Transactions of the Royal Society , en un estudio titulado "Experimentos para la determinación de la densidad de la Tierra". Demostró que la densidad de la Tierra era 5,48 veces la del agua, o 5,48 g/cm³, muy cercana al valor actual de 5,51 g/cm³.

El experimento de Cavendish fue importante no solo para medir la densidad y la masa de la Tierra (estimada en 5,974 cuatrillones de kilogramos), sino también para demostrar que la ley de gravitación universal de Newton también se cumple a escalas mucho menores que la del Sistema Solar. Desde finales del siglo XIX, se han utilizado versiones mejoradas del experimento de Cavendish para determinar G.

Thu Thao (según IFL Science , APS )

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