44. HET GEWICHT VAN DE AARDE.

In de uitdrukking "gewicht van de aarde" ligt eigenlijk een

tegenstrijdigheid; want het gewicht van een ding geeft aan, hoe

sterk het door de aarde wordt aangetrokken. Toch wordt de

uitdrukking algemeen gebruikt, en ieder voelt ook onmiddellijk wat

er mee bedoeld wordt: _de massa van de aarde_. Wij stellen dus de

vraag: hoeveel malen is de massa van de aarde grooter dan de massa

van een kilogram, b.v. dan de massa van het stuk platina, dat in

Parijs als standaard van het kilogramgewicht bewaard wordt? Omdat

bij de dingen in onze omgeving het gewicht 10 of 100 keer zoo groot

is, wanneer de massa 10 of 100 keer grooter is, zijn wij gewend

altijd gewicht te zeggen, wanneer wij massa bedoelen. In dien zin

spreken wij dan ook van het gewicht van de aarde, maar wij bedoelen

de massa.

De wet van Newton zegt, dat de kracht, waarmede twee voorwerpen

elkaar aantrekken, evenredig met de massa van beiden verandert en

omgekeerd evenredig met het vierkant van den afstand. _Kunnen wij

dus nu de kracht berekenen. wanneer wij de beide massa's en hun

afstand kennen? Neen, en daarom moet er aan deze wet nog iets toe

gevoegd worden_. Wij moeten voor één geval, voor twee lichamen met

bekende massa's en bekenden afstand, de kracht kennen; door de wet

van Newton kennen wij ze dan voor alle andere gevallen. Nu kennen

wij de kracht in geval het eene der beide lichamen onze aarde en het

andere b.v. een kilogramstuk is, want die kracht is juist het

gewicht van het kilogram. Maar in dit geval kennen wij de massa van

de aarde niet. Nemen wij daarentegen voor het eene lichaam een zwaar

blok van een ton gewicht, dan kennen wij de aantrekkingskracht niet,

die het op ons kilogramstuk uitoefent; wij hebben van zulk een

aantrekking nooit iets bemerkt, blijkbaar omdat zij haast onmerkbaar

klein is. Men ziet, dat beide vragen op hetzelfde neerkomen; men

moet òf de aantrekking kennen, die een lichaam van bekende massa

uitoefent, òf de massa van een lichaam, waarvan, zooals bij de

aarde, de aantrekking bekend is. Beide zijn ook uit elkaar te

berekenen; weet men b.v. dat een 100 KG. zware bal op een afstand

van 1 M. een lichaam met een kracht aantrekt, die 100 000 maal

kleiner dan zijn gewicht is, dan rekenen wij: van het aardmiddelpunt

is het lichaam 6 millioen meter, dus 6 millioen keer verder

verwijderd dan van den bal, en toch trekt de aarde het nog 100 000

maal sterker aan: op gelijken afstand zou de aarde het dus 6

millioen x 6 millioen x 100 000 keer sterker aantrekken, en de massa

van de aarde is dus 6 millioen x 6 millioen x 100 000 keer grooter

dan die van den bal van 100 KG. _De bepaling van de massa der aarde

is dus hetzelfde als de bepaling van de onderlinge aantrekking van

twee voorwerpen van bekende massa_.

Nu is zelfs de aantrekking van een blok van 100 of 1000 KG. zoo

onmerkbaar gering, dat het buitengewoon moeilijk is ze te meten. Men

heeft daarom eerst beproefd het vraagstuk op te lossen door de

aantrekking van heele bergen te meten. Toen wij de gedaante van de

aarde behandelden, hebben wij vermeld, dat het oppervlak van het

stilstaande water, als het door kanaaltjes overal door het vaste

land geleid werd, niet precies een afgeplatte bol is, maar op

onregelmatige wijze soms hooger, soms lager ligt, vooral in de buurt

van gebergten. Wij zien nu, wat de oorzaak van deze

onregelmatigheden is; de groote bergmassa's trekken alles in hun

buurt aan; daardoor moet het schietlood aan beide kanten een beetje

scheef naar het gebergte toe hangen, en de waterspiegel, die

loodrecht op het schietlood staat, moet in de buurt van het gebergte

hooger komen. Ook andere onregelmatigheden van de aardkorst, b.v.

bijzonder zware of bijzonder lichte gesteenten, diep onder het

aardoppervlak, bewerken zoo een hoogeren of lageren stand van het

wateroppervlak.

[Illustratie: Aantrekking van een berg.]

Toen deze aantrekking der bergen in de 18de eeuw opgemerkt werd,

begreep men dadelijk, dat zij ons de massa van de aarde kon leeren

kennen. In 1774 deed de Engelsche sterrekundige Maskelyne met dit

doel nauwkeurige metingen van de poolshoogte op twee plaatsen ten

Noorden en ten Zuiden van een alleenstaanden berg in Schotland; en

hij vond het verschil inderdaad aanmerkelijk grooter dan het volgens

den afstand der beide plaatsen moest zijn. Dit kwam natuurlijk door

de aantrekking van den berg; uit de figuur is te zien, dat de

richtingen van het schietlood aan beide zijden van den berg veel

meer verschillen, dan zonder den berg het geval zou zijn. Uit de

afwijking was te zien, hoeveel malen de aantrekking van den berg

kleiner is dan die van de aarde; uit de hoogte en den omvang van den

berg benevens het gewicht van het gesteente, waaruit hij bestond,

kon men de massa van den berg schatten en zoo de massa van de aarde

vinden. Natuurlijk blijft de uitkomst ietwat onzeker, daar men niet

precies weet, welk gesteente zich diep in het binnenste van den berg

bevindt.

In de 19de eeuw werden de instrumenten zooveel nauwkeuriger en

fijner, dat het nu niet meer hopeloos scheen, de zwakke aantrekking

van een gewoon handelbaar aardsch voorwerp te meten. Allerlei

methoden en instrumenten zijn daarvoor gebruikt. Het meest voor de

hand liggende is een gewone weegschaal, die natuurlijk buitengewoon

gevoelig moet zijn; daarmee hebben Jolly te München, Poynting in

Engeland en later nog anderen de massa van de aarde bepaald. Ligt in

de beide schalen een gewicht van 1 kilo, dan is de balans in

evenwicht; wordt dan een zware metalen bol beurtelings onder het

eene en onder het andere gewicht geplaatst, dan wordt dit door de

aantrekking van den bol een paar milligram zwaarder, en deze

gewichtsvermeerdering werd nauwkeurig gemeten.

[Illustratie]

Een andere manier, de oudste van alle, is die, welke het eerst door

Cavendish in 1797 toegepast werd. Aan een metaaldraad hangt, in het

midden opgehangen, een horizontale stang met kleine bollen aan de

beide uiteinden. Hangt alles geheel in evenwicht en draait men dan

de stang een weinig om den draad als as, dan wordt deze draad iets

ineengedraaid, gewrongen, tracht zich te ontwringen en brengt zoo de

stang weer in den eersten stand terug. De kracht, waarmee de

gewrongen draad de stang weer terug wil draaien, is wel uiterst

gering, wat zich in de langzaamheid van de slingeringen heen en weer

verraadt. Maar dat komt hier juist van pas; want nu kan de

aantrekking van twee zware bollen, die naast de kleine bolletjes

gezet worden, zooals de figuur aangeeft, de stang merkbaar uit haar

ruststand trekken. Hier wordt dus de aantrekking van een zwaren bol

niet onmiddellijk met die van de aarde vergeleken, maar met de

uiterst zwakke draaikracht van een gewrongen draad; uit de

langzaamheid der slingeringen, die deze kracht bewerkt, kan men

afleiden, hoeveel malen zij zwakker is dan de aantrekkingskracht der

aarde.

Uit al deze verschillende metingen is nu gevonden, dat _een lichaam

van 100 kilo op een afstand van 1 meter een aantrekkingskracht

uitoefent, die niet meer bedraagt dan een 1500 millioenste van de

aantrekking der aarde_, dus een voorwerp van een kilogram met een

kracht van 1/1500 milligram aantrekt. Als men daarmee de elektrische

en magnetische krachten vergelijkt, die kleine voorwerpjes zelfs

tegen hun zwaarte in naar boven trekken, dan ziet men, dat _de

algemeene aantrekkingskracht tot de allerzwakste natuurkrachten

behoort_. Alleen omdat zij van reusachtige wereldlichamen uitgaat,

wordt zij tot die machtige beweegkracht, die de loopbanen der

wereldbollen beheerscht. Hadden wij haar niet dagelijks als

aantrekking van den geweldigen aardbol voor oogen, dan waren wij

zeker nooit op de gedachte gekomen, de onmerkbaar kleine

wederzijdsche aantrekking van de lichamen in onze omgeving te

onderzoeken.

Wij kunnen dezelfde uitkomst ook als massa der aarde uitdrukken. De

aarde trekt van uit een afstand van 6360000 meter want zoover is

haar middelpunt van ons af: en van uit dien 6360000 maal grooteren

afstand trekt zij nog 1500 millioen maal sterker dan het lichaam van

100 Kilo; dus is haar massa 6360000 x 6360000 x 1500 millioen maal

grooter dan dit lichaam, dus _6 millioen x millioen x millioen x

millioen_ keer grooter dan de massa van een kilogramstuk. Dit getal

drukt dus "het gewicht der aarde" in kilogrammen uit.

Wat hebben wij er nu aan, of wij dit reuzengetal kennen, dat wij

niet eens kunnen uitspreken? Wanneer wij het vergelijken met den

inhoud van de aarde, kunnen wij er een paar belangrijke

gevolgtrekkingen over de innerlijke natuur der aarde uit afleiden.

Het gewicht van een lichaam hangt ten eerste van zijn inhoud af, en

ten tweede van de _dichtheid of het soortelijk gewicht_ der stof,

waaruit het lichaam bestaat. Deze dichtheid, het gewicht van een

kubieken decimeter of een liter van de stof, drukt uit, hoeveel

malen zij zwaarder of lichter dan water is, want 1 liter water weegt

1 Kilo. De meest voorkomende mineralen en gesteenten, zooals kwarts

en veldspaat, hebben een dichtheid van ongeveer 2 1/2; daarentegen

zijn de meeste metalen veel zwaarder: ijzer heeft een dichtheid van

7 tot 8, lood van 11, goud zelfs van 19. Wat is nu de dichtheid van

de aarde? Berekenen wij haar inhoud, dan vinden wij 1083 x millioen

x millioen x millioen kubieke meter; dus moet een kubieke meter van

het aardlichaam 5500 kilogram wegen, d.w.z. de _dichtheid der aarde

is 5 1/2_.

Nu bestaat de aardkorst, zoover wij er door mijnen en boringen in

kunnen dringen, uit gesteenten, die een dichtheid tusschen 2 en 3

hebben. Dat de aarde gemiddeld zooveel zwaarder is, bewijst, dat zij

niet geheel en al uit zulke gesteenten kan bestaan; _het voor ons

onbereikbare binnenste der aarde moet uit andere, veel zwaardere

stoffen bestaan_. Daar wij geen andere zoo zware stoffen kennen dan

metalen, neemt men aan, dat het binnenste der aarde door metalen, en

wel vooral door ijzer wordt gevormd. Deze gevolgtrekking wordt nog

op andere wijze bevestigd. Theoretische berekeningen hebben

aangetoond, dat de aarde, als zij van binnen naar buiten overal uit

dezelfde stof bestond, sterker moest afgeplat zijn dan zij is; haar

kleinere afplatting bewijst, dat zij in haar binnenste dichter moet

zijn dan aan de oppervlakte. Waarnemingen van aardbevingen hebben in

de laatste jaren geleerd, dat de metalen kern en de steenen korst

door een vrij scherpe grens gescheiden worden, die op ongeveer 1/5

van den straal der aarde beneden de oppervlakte ligt.

De Wonderbouw der Wereld · 第 62 / 64 题