地球质量是怎么算出来的？答案一直在变，最后仅一人得出正确结果

　　如果穿越回东汉末年，问曹冲一个问题：“你知道地球有多重吗”？估计曹冲应该会翻个白眼，不予理会。因为，他实在找不到那么大的船。对于地球来说，既不能称，又不能量，那它的质量究竟是怎么算出来的？

　　

　　说实话，关于地球质量的测量经历了一个很漫长的时间，我们远古时期的祖先对地球“几斤几两”并不关心，等到了古希腊时期，随着哲学的流行，人们才开始关注我们脚下的这颗星球在宇宙中的意义。

　　当时，关于地球质量测量的方式更可谓简单粗暴，因为地球是一个球体，那么用体积乘以密度不就得到质量了吗？

　　体积好办，其他都是已知量，只需要知道半径就可以，恰好古希腊天文学家埃拉托色尼测出地球半径约为6300千米。密度也好办，大地基本都是由岩石组成，而岩石密度约2.5-3.0g/cm，齐活了吗这不！

　　经过一顿操作，最后测出地球的质量约为2.9?102? 千克，不用想，这个结果肯定是错的，因为它太小了。公式没错，答案却错了，那问题出在哪呢？问题出在地球并不是一个真正的完美球体，当然地球上也不是只有石头，如此计算只能说是一厢情愿。

　　没有了海洋的地球

　　于是拉锯战开始了，各种测算方式更是层出不穷，“正确答案”的头衔几经易手，最后发现谁都说服不了谁，如此又进入了僵持阶段，直到一个天才的出现，困扰人们1000多年的问题才终于落下帷幕。

　　这个天才就是大名鼎鼎的亨利·卡文迪许，这位来自英国的物理学家，被誉为第一个称量地球的人。

　　亨利·卡文迪许

　　他是通过什么方式的计算让其他人心服口服的？我们先来看两个公式。

　　还记得我们曾学过的牛顿万有引力公式吗？

　　

　　这里面，M和m分别代表两个物体的质量，r是半径，G是万有引力常数。假设地球上重力mg和万有引力相等，将参数带入，上面那个等式就可以变成这样

　　

　　这个等式里面伽利略解决了重力加速度g，埃拉托色尼解决了地球半径R，那再来个万有引力常数G，不就又齐活了吗！可这个常数G就没那么好算了。

　　为什么叫天才，因为天才总能在关键时刻解决关键问题。天才卡文迪许登场了，他巧妙地设计了一个实验道具——扭秤。听着别扭吗？因为这不是平时用来称货物的秤，它称的东西比较特别——引力。

　　因为万物都有引力，那么当两个物体接近时就会受到彼此引力的影响。于是卡文迪许用金属丝吊起了两大两小的铅球，然后用大的铅球接近小的铅球，引力的作用显现了，小铅球的位置发生了变化，不过因为球的质量太小了，所以变化非常细微。

　　扭秤示意图

　　不过，卡文迪许就是通过不断观察这细小的差别，硬生生测出了球与球之间的相互引力，又根据万有引力定律，推算出了引力常数G，最后一个数据解决了，剩下的就只有代入公式计算了，如此，地球的质量终于大白于天下。

　　

　　卡文迪许通过他的实验估计出地球的质量为5.965?102? 千克，和目前的公认数值 5.972?102? 千克非常接近。

　　“第一个称量地球的人”的称号实至名归，至此，这个持续1000多年的谜题终于水落石出。

　　那除了地球外其他的天体又如何测量呢？所谓一事通，事事通，有了引力常量G，其他问题迎刃而解。

　　行星轨道半长轴的三次方与公转周期的二次方的比值是一个常数，这就是著名的开普勒第三定律。定律内容我们可以不用深究，简单来说，根据这个定律再加上重力常数G，除了需要计算的星球质量外，其他一切参数都已知，我们要做的还是带入公式进行计算。

　　忘记上面那些枯燥的公式吧，轻松点，我们来看几个“宇宙之最”。

　　SDSS J140821.67+025733.2，这不是暗号，而是一颗黑洞的名字，据推测其质量大概为太阳的1960亿倍。这个数字不太直观，我们换一个说法，我们的银河系质量相当于8900亿个太阳，也就是说这个黑洞已经接近银河系质量的四分之一，是名副其实的“黑洞之王”。

　　两者大小对比

　　这么大的黑洞究竟是如何形成的至今仍无定论，不过它的出现让曾经660亿倍太阳质量的著名黑洞Ton618的地位再降一等，如今已经需要退居三线了，在它前面还有1040亿倍太阳质量的SDSS J073739.96+384413.2黑洞。

　　目前宇宙中质量最大的恒星是BAT99-98，同时也是最明亮的恒星。这是一颗位于大麦哲伦星系的蓝巨星，距离我们大约16.5万光年。虽然体积只有太阳的5.3万倍，但质量却惊人的达到了太阳的226倍。

　　BAT99-98

　　是不是感觉226倍不太起眼？但你知道吗，在宇宙中，质量超过8倍太阳质量的恒星在末期就很有可能变成一颗黑洞，所以BAT99-98最后铁定会变成这种恐怖的天体，还是质量超大那种。

　　单纯比大小的话，那史蒂文森2-18排第一绝对当之无愧，这是一颗能装下100亿颗太阳，1.3亿亿颗地球的红超巨星。其直径为太阳的2150倍，如果它和太阳互换的话，那么包括我们在内，水星、金星、火星、木星和土星就都跑到人家肚子里运行了，平日里不受待见的天王星和海王星将变成宜居星球。

　　史蒂文森2-18和太阳太阳和地球

　　如果你的梦想是拥有地球，那史蒂文森2-18一定会为你圆梦。

　　这个星球的表面积大概有2800多亿亿平方公里，如果按照全人类70亿人平分的话，大概每人能得到40多亿平方公里土地，什么概念呢，地球的表面积是5.1亿平方公里，也就是说，你将拥有一块8倍于地球表面积的土地。

　　不过别高兴太早，如果所有人都住在自己领土的中心，那么终其一生，你和另一个人相遇的概率基本为0。

　　

　　宇宙如此浩瀚，我们虽然已经能估算天体的质量，体积，温度等很多与星球相关的数据，但距离我们真正踏足星际旅行还很遥远，那些神秘而又庞然的天体，触动着我们探索的欲望，也许未来的某一天，我们也可以来一场说走就走的“星际旅游”。

　　感谢您的阅读，如果喜欢科普类知识可以关注我，我们一起探索宇宙奥秘！

　　#宇宙科普#

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