所以，我们怎么知道地球是实心的？嗯，有很多证据表明地球是实心的。例如，地震波在穿过地球时会改变其行为（取决于它们是穿过固体还是液体）。而且，正如我们上面看到的，如果地球是空心的，那么它的引力场就会非常不同。
如果我们只剩下地球外部 10% 厚的部分会发生什么？即使这不是一个完美的问题，但我不想问得太长。因此，想象一下地球内部的一部分被神奇地移除了。这使得地球的外部部分厚度为半径的 10%。由于地球半径为 6.37 x 10^6 米，因此地表厚度为 637 公里。
让我们用与上面相同的方法将地球分成5000个小质量。然而，这些质量只会位于地球的外部。而且，所有这些质量的总和不会是整个地球的质量，而是更小的质量。
表面附近物质的密度约为每立方米3500公斤（这里是密度图）。使用这个密度和剩余地球体积（剩下的部分），我们得到的质量为 1.03 x 10^24 千克。是的，这比整个地球的质量少了约 20%。
现在让我们创建 5000 个点质量。看。
重新计算地球表面的引力场，我得到的值仅为 1.4 N/kg。这比我们正常的地球小得多——这是由于质量减少了。
可是等等！还有其他事情会发生。如果你在地球内部怎么办？让我们只对内部位置（但不是在中心 - 到中心的一半）进行计算。这给出了 <8.88e-3、-1.46e-3、-0.22> N/kg 的字段值。它并不完全为零，因为我只用了 5000 个质量 - 但它应该为零。
是的，地球内部的引力场为零。你可以像超级英雄或丢失的气球一样四处走动（假设你有空气）。
还有另一种方法可以使地球变得空心。只要把中间的所有东西都拿出来，然后把它挤到外面就可以了。这里的区别在于总质量没有改变。这意味着地球表面的引力场仍为9.8 N/kg。你真的无法区分空心地球和实心地球（在大多数情况下）。
这是一个很好的问题。想想我们如何了解地球以及它是实心的还是空心的，真是太疯狂了。我的意思是，仅凭表面是无法真正辨别的。你可以尝试看看里面是否是空心的 - 但即使挖 1 公里也不会让你走多远。让我们看一个有趣的实验，该实验表明地球是固态的。
在考虑地球之前，有几个重要的想法需要理解。第一个是万有引力的思想（这就是我们上面使用的）。1666年，艾萨克·牛顿提出，导致行星做圆周运动的力与导致物体落到地球上的力相同。所以，任何两个有质量的物体都会相互吸引。该力取决于距离和两个质量的值。
第二个想法是地球是球形的（而不是平的——每个不傻的人都知道）。地球不仅是球形的，而且地球的半径也是由埃拉托色尼确定的。所以每个人都知道地球的大小。
现在进行很酷的实验。它涉及悬挂在绳子上的物体和一座大山。这个想法是，铅垂线不是垂直悬挂的，而是沿着由此产生的引力场的方向悬挂。如果你把这条铅垂线放在一座大山旁边，山上的引力会把它拉向一边并导致它偏转。
三个力作用于质量（我只显示了两个）。存在地球（向下）产生的引力、山体（侧面）产生的引力以及绳索产生的力。如果知道铅垂线的角度，就不难找到重力相对于地球力的大小。
这不是一个简单的实验。当我们通常使用铅垂线来确定垂直方向时，您可能会遇到第一个问题——如何确定铅垂线与垂直方向的偏差。安排。嗯，答案是利用星星的位置来确定垂直方向。
第二个大问题是如何找到一座山的质量？如果知道山的密度和山的体积，那么求质量就不难了。然而，确定体积确实很困难。如果您能找到一座形状正确且距离其他山脉不太近的山（这也会产生重力），这会有所帮助。
1774年，苏格兰的Schiehallion山被选中。经过仔细测量，他们发现铅垂线的偏差非常小——小于预期。根据他们假设这座山的密度为每立方米 2500 公斤，他们计算出地球的密度为 4500 公斤/立方米。注：地球的实际密度甚至更高 - 值为 5500 kg/m3。
但通过这种计算，很难假设地球内部存在任何空隙。这表明地下物质的密度非常大。更容易解释的是，地球不仅是固体（确实如此），而且也不仅仅是普通的岩石，就像行星表面那样。
卡文迪什测量引力常数 (G) 后获得了更准确的地球质量（和密度）值 - 但那是另一回事了。以下是其完成方式的预览。