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.

Tierra y Luna. Foto: NASA — Tierra y 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(M1xM2/R ² ).

Así, si se conoce la masa de uno de los objetos y el resto de la información de la ecuación, se puede calcular la masa del segundo objeto. Consideremos una persona de masa conocida, esta persona 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 porque 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 de la montaña Schiehallion en Escocia. Señalaron que la enorme masa de Schiehallion atraía los péndulos hacia ella. Así calcularon la densidad de la Tierra midiendo el movimiento del péndulo y observando la montaña. Sin embargo, esta medición no es muy precisa.

Ilustración del científico Henry Cavendish y su experimento de pesaje de la Tierra. Foto: Wikimedia — Ilustración del científico Henry Cavendish y su experimento de "pesaje" de la Tierra. Foto: *Wikimedia*

El geólogo reverendo John Michell también estudió la masa de la Tierra, pero no pudo completarlo antes de su muerte. El científico británico Henry Cavendish utilizó el equipo de Michell para realizar experimentos.

Construyó una gran mancuerna, con esferas de plomo de 5 cm de ancho unidas a los extremos de una varilla de madera de 183 cm de largo. La barra de madera está suspendida de una cuerda en el centro y puede girar libremente. A continuación, se acerca al primer peso un segundo peso con dos esferas de plomo de 30 cm de ancho y 159 kg cada una, de manera que las esferas más grandes atraigan a las más pequeñas, ejerciendo una ligera fuerza sobre la barra colgante. Cavendish observó atentamente las oscilaciones de la barra durante horas.

La fuerza gravitacional entre las esferas es tan débil que incluso la más mínima corriente de aire puede arruinar este delicado experimento. Cavendish colocó el dispositivo en una habitación sellada para evitar el flujo de aire exterior. Utilizó un telescopio para observar el experimento a través de una ventana y montó un sistema de poleas para mover las pesas desde el exterior. La habitación se mantuvo oscura para evitar diferencias de temperatura entre las diferentes partes de la habitación, que podrían afectar el experimento.

En junio de 1798, Cavendish publicó sus resultados en la revista Transactions of the Royal Society en un estudio titulado "Un experimento para determinar la densidad de la Tierra". Demostró que la densidad de la Tierra era 5,48 veces la del agua, o 5,48 g/cm3, bastante cerca del valor moderno de 5,51 g/cm3.

El experimento de Cavendish fue importante no sólo 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 es válida en escalas mucho más pequeñas que la del Sistema Solar. Desde finales del siglo XIX, se han utilizado versiones mejoradas de la prueba de Cavendish para determinar G.

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