Thomas Cavendish
Col·laboració de Oriol Giné per al capítol Mesurar la Terra
Cavendish es va educar a Anglaterra, a la Universitat de Cambridge, però mai no va obtenir cap títol universitari. Malgrat això, va realitzar una carrera científica brillant, la principal fita de la qual va ser el seu pèndol de torsió per mesurar la massa de la Terra.
El 1763, l’astrònom Charles Mason i un compatriota seu, el cartògraf Jeremiah Dixon, van ser enviats a les colònies britàniques per resoldre una llarga disputa que enfrontava Pennsilvània amb Maryland. El resultat va ser la línia Mason-Dixon, una important frontera a EUA en els anys anteriors a la Guerra de Secessió. Cavendish es va preguntar sobre la precisió d’aquestes mesures. Hi havia unes muntanyes situades al nord-oest que podien provocar que els instruments sentissin una lleugeríssima atracció gravitatòria sobre els instruments de mesura que no estaria compensada pel sud-est, on estava l’oceà. Així és com li va venir a Cavendish la idea de conèixer la densitat mitjana de la Terra.
Una plomada estesa prop d’una muntanya es veu afectada per la força que exerceix la seva massa, però la desviació és tan petita que el propi Newton va escriure que muntanyes senceres no bastarien per produir un efecte sensible. El tema era tan important per a astrònoms, físics, geòlegs i cartògrafs que el 1772 la Royal Society va designar un “Comitè de l’Atracció” sent Cavendish un dels seus membres. Després de diversos intents i després de realitzar el que s’ha anomenat l’experiment Cavendish, el 1789 el físic britànic va descriure el seu treball Experiences to determine the density of the Earth. En aquest treball Cavendish va determinar que la desnitat de la Terra era 5,45 vegades major que la densitat de l’aigua, un càlcul molt proper a la relació establerta per les tècniques modernes, que la situen en 5,5268 vegades. Un cop determinada la densitat de la Terra, Cavendish es centrà en determinar la seva massa.
El 1798, Cavendish va confirmar la teoria de Newton i va determinar la constant de la proporcionalitat de la Llei de Gravetat Universal de Newton. El seu experiment, basat en el treball de John Michell, va tenir èxit en els dos aspectes. Per aconseguir-ho, Cavendish va crear l’anomenada balança de torsió, que consistia en dues masses esfèriques de 175 kg cadascuna a cada banda d’una barra de sis peus de longitud que estava suspesa del sostre de l’habitació amb un cable prim. Lligat al cable, hi havia un mirall sobre el qual es reflectia un raig de llum. Cavendish va posar una tercera massa a prop d’una de les dues masses de la balança de torsió. A mesura que la tercera massa atreia una de les extremitats de la balança de torsió, l’aparell sencer, inclòs el mirall, rotava lleugerament i el raig de llum es desviava. A través de cuidadoses mesures de desviament angular del raig de llum, Cavendish era capaç de determinar la magnitud amb què la massa coneguda atreia la massa nova. Cavendish no només va confirmar la teoria de Newton, sinó que també va determinar el valor de la constant gravitacional amb una exactitud d’aproximadament l’1%. Així doncs, un cop determinat el valor d’aquesta constant, a Cavendish només li calia realitzar simples càlculs per tal de determinar la massa de la Terra.
Col·laboració de Oriol Giné per al capítol Mesurar la Terra