Frage:

Wie viel wiegt die Erde? Und wer hat das gemessen?

Antwort:

Die Masse der Erde beträgt 5 972 000 000 000 000 000 000 Tonnen und
wurde zum ersten Mal 1797 von Henry Cavendish gemessen.

Cavendish war der Prototyp eines exzentrischen und weltabgewandten Wissenschaftlers. Er wurde 1731 in eine englische Adelsfamilie geboren und verlor nach nur zwei Jahren seine Mutter. Im Alter von 18 Jahren nahm er ein Studium in Cambridge auf, das er nach vier Jahren ohne Abschluss beendete. Anschließend lebte er mit seinem Vater in London, wo er begann, wissenschaftliche Experimente in seinem eigenen Haus durchzuführen. Eine große Erbschaft, die er im Alter von 40 Jahren machte, ermöglichte es ihm, sich ganz auf die Wissenschaft zu konzentrieren.

Henry Cavendish war extrem scheu und gleichzeitig von seiner Arbeit besessen. Begegnungen mit Frauen oder Fremden vermied er, Spaziergänge unternahm er nachts, damit die Nachbarn ihn nicht sahen, und in seinem Haus ließ er sich eine eigene Treppe einbauen, um den Dienern nicht begegnen zu müssen. Gleichzeitig widmet er seine ganze Energie und Aufmerksamkeit dem Bau wissenschaftlicher Instrumente, mit denen er dann für die damalige Zeit extrem genaue Messungen durchführte.

Wie die Masse der Erde zu bestimmen sei, war im Prinzip seit 1687 klar, als Isaac Newton das Gesetz der Gravitation gefunden hatte. Dieses erlaubt es unter anderem, aus der Beschleunigung, mit der Dinge auf die Erde
fallen (wie beispielsweise ein Apfel vom Baum), die Masse der Erde zu berechnen. Als Voraussetzung benötigt man jedoch die in Newtons Gleichung enthaltene Gravitationskonstante. Und die war zu Zeiten Cavendishs noch unbekannt.

Die Gravitationskonstante entspricht der Anziehungskraft, die zwei Massen von jeweils einem Kilogramm aufeinander ausüben, wenn sie einen Meter voneinander entfernt sind. Unsere Alltagserfahrung sagt uns, dass diese Kraft sehr klein sein muss. Denn wenn wir eine volle Kaffeekanne auf das eine Ende des Tisches stellen, dann lässt das die Milchflasche, die einen Meter entfernt steht, völlig kalt. Die beiden ziehen sich zwar tatsächlich an. Doch diese
Kraft ist viel zu klein, um irgendwelche wahrnehmbaren Konsequenzen zu haben.

Eine solch kleine Kraft mit den Mitteln zu messen, die im 18. Jahrhundert zur Verfügung standen, verlangte einen Menschen vom Schlage Henry Cavendishs. Er befestigte zwei jeweils fünf Zentimeter große Bleikugeln an den beiden Enden eines 1,8 Meter langen Holzstabes. Diesen hängte er dann an einem in der Stabmitte angebrachten Draht horizontal in einem abgeschirmten Raum auf. Sobald der Stab zur Ruhe gekommen war, brachte er zwei jeweils 160 Kilogramm schwere Bleikugeln in die Nähe der kleinen Kugeln und maß, wie sich der Holzstab aufgrund der Anziehung zwischen den großen und kleinen Bleikugeln minimal drehte.

Mit der so bestimmten Gravitationskonstante und Newtons Gesetz ließ sich
dann zum ersten Mal die Masse der Erde angeben. Cavendishs Messung war so
genau, dass sein Ergebnis weniger als ein Prozent vom heute akzeptierten
Wert abweicht.

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