Các thí nghiệm lặp lại Thí nghiệm Schiehallion

Bài chi tiết: Thí nghiệm Cavendish

Một phép đo trực tiếp hơn và chính xác hơn về mật độ trung bình của Trái Đất được thực hiện 24 năm sau thí nghiệm Schiehallion, khi Henry Cavendish vào năm 1798 sử dụng một cân xoắn rất nhạy để đo lực hút giữa các quả cầu làm bằng chì. Giá trị của Cavendish thu được bằng 5.448 ± 33 kg·m−3 chỉ sai khác 1,2% so với giá trị chấp nhận hiện nay 5.515 kg·m−3, và kết quả của ông không được làm chính xác hơn cho tới tận 1895 bởi Charles Boys.[e] Sự quan tâm tới thí nghiệm Cavendish và độ chính xác trong kết quả của ông đã khiến ông trở lên nổi tiếng từ đó.[19]

John Playfair thực hiện cuộc khảo sát lần thứ hai ở núi Schiehallion vào năm 1811; trên cơ sở suy nghĩ lại tầng đá của nó, ông tìm ra kết quả mật độ trung bình Trái Đất từ 4.560 tới 4.870 kg·m−3,[20] mặc dù sau này Hutton nhiều tuổi hơn đã ra sức bảo vệ kết quả ban đầu của ông trong một bài báo năm 1821 trước Hội Hoàng gia.[3][21] Tính toán của Playfair cho giá trị gần với giá trị hiện nay, nhưng vẫn còn quá thấp và kém quan trọng hơn so với phương pháp của Cavendish từ vài năm trước.

Núi Arthur's Seat, địa điểm thực hiện thí nghiệm năm 1856 bởi Henry James

Thí nghiệm Schiehallion được lặp lại vào năm 1856 bởi tướng Henry James, người chỉ huy Cơ quan vẽ bản đồ quốc gia khi đó (Ordnance Survey), ông đã sử dụng đồi Arthur's Seat ở trung Edinburgh.[6][11][22] Với nguồn lực từ cơ quan mà ông chỉ huy, James đã mở rộng cuộc khảo sát địa hình ra tới bán kính 21 km, đưa nhóm của ông tới tận biên giới của Midlothian. Ông thu được kết quả vào khoảng 5.300 kg·m−3.[3][13]

Một thí nghiệm thực hiện vào năm 2005 dưới một cách khác so với quá trình đã thực hiện vào năm 1774: thay vì tính toán hiệu giữa các thiên đỉnh cục bộ, thí nghiệm đã so sánh một cách chính xác chu kỳ của con lắc tại đỉnh và chân núi Schiehallion. Chu kỳ của con lắc là hàm của g, gia tốc trọng trường địa phương. Theo tính toán con lắc sẽ dao động chậm hơn tại đỉnh núi, nhưng do khối lượng của núi sẽ làm giảm sự chậm trễ này. Thí nghiệm lần này có thuận lợi là dễ thực hiện hơn so với lần năm 1774, mà còn thu được độ chính xác mong muốn, khi có thể đo được chu kỳ của con lắc với sai số một phần một triệu.[10] Khối lượng của Trái Đất thu được từ thí nghiệm này bằng 8,1 ± 2,4 × 1024 kg,[23] tương ứng với mật độ trung bình vào khoảng 7.500 ± 1.900 kg·m−3.[f]

Việc thực hiện kiểm tra lại dữ liệu hiện đại về địa vật lý cho phép tính tới các nhân tố mà đội năm 1774 không thể đưa vào. Với khả năng mô hình hóa địa hình bằng kỹ thuật số trong bán kính 120 km, cũng như hiểu biết về địa chất của núi Schiehallion được mở rộng đáng kể, và với sự trợ giúp của máy tính, một báo cáo năm 2007 cho kết quả mật độ trung bình của Trái Đất bằng 5.480 ± 250 kg·m−3.[24] Khi so với giá trị hiện đại 5.515 kg·m−3, có thể đánh giá được tính chính xác từ những quan sát thiên văn học của Maskelyne.[24]

Tài liệu tham khảo

WikiPedia: Thí nghiệm Schiehallion http://www.countingthoughts.com/ct/wtw/notes.pdf http://www.countingthoughts.com/ct/wtw/schiehallio... http://books.google.com/?id=EUoLAAAAIAAJ http://books.google.com/?id=UNH_Y7ERFeoC&pg=PA146 http://books.google.com/?id=UNH_Y7ERFeoC&pg=PA153 http://books.google.com/?id=Uh8IAAAAQAAJ&pg=PA317 http://books.google.com/?id=whA9AAAAIAAJ&pg=PA50 http://www.ingentaconnect.com/content/geol/sjg/200... http://hess.metapress.com/content/k43q522gtt440172... http://adsabs.harvard.edu/abs/1775RSPT...65..495M