地球的年龄与体重

我们生活在地球上，所以我们总是想对地球“母亲”有更多的了解，想了解的众多问题中便有：地球“母亲”高寿几何？地球“母亲”有多重？

地球的年龄

今天的科学家告诉我们，孕育我们的地球“母亲”的年龄已经有46亿年了。然而，这个结论是怎么得出来的呢？生活在地球上的人类自古以来就十分关心地球的年龄问题，但是由于古代人们缺乏推算地球年龄的科学方法，地球的年龄长期是一个谜。

在这种情况下，西方国家的一些教会神父们宣称地球是上帝在公元前4000年创造的，显然这是无稽之谈。那么，怎样才能科学地推算地球的年龄呢？

17世纪到18世纪期间，有科学家试图通过研究海洋里的盐度来推算地球的年龄。他们假定海水最初是淡的，由于河水把盐冲入海洋才使海水变咸。知道了目前海水的含盐量和全世界的河流每年能把多少盐冲入海洋就可以算出海洋的年龄，并进一步推算出地球的年龄。因为海水最初是不是淡的本身就是一个未解之谜，河流每年带入海洋的盐量也并不一样，此外地球的形成比海洋的出现早多少年也不得而知。因此这种方法解决不了问题。

还有一些科学家想通过测量海洋每年的沉积率来推算地球的年龄。他们认为算出海洋每年的沉积率，再测出海洋沉积物的总厚度，就可以计算海洋的年龄。然而由于海底是不断运动的，海底沉积物也随之时常在变化，这种方法也站不住脚。

19世纪，达尔文提出进化论以后，人们发现了通过对生物化石的研究来确定岩石年龄的方法，但是用这种方法还不能推算出地球本身的绝对年龄。

到了20世纪，科学家们终于找到了测定地球年龄的最可靠的方法，叫作同位素地质测定法。20世纪初期，人们发现地壳中普遍存在微量的放射性元素，它们的原子核中能自动放出某些粒子而变成其他元素，这种现象被称作放射性衰变。在天然条件下，放射性元素衰变的速度不受外界物理化学条件的影响

而始终保持很稳定。

例如1克铀经过一年之后有1/74亿克衰变为铅和氮。在铀的质量不断减少的情况下，经过约45亿年以后，大体就有1/2克衰变为铅和氦。利用放射性元素的这一特性，我们选择含铀的岩石，测出其中铀和铅的含量，便可以比较准确地计算出岩石的年龄。用这种方法推算出地球上最古老的岩石大约为38亿年。当然这还不是地球的年龄，因为在地壳形成之前地球还经过一段表面处于熔融状态的时期，科学家们认为加上这段时期，地球的年龄应该是46亿年。

近些年来，人们又用同样的方法推算了各类陨石以及“阿波罗”宇航员从月球上取回的月岩的年龄。结果，它们的年龄都是45亿年至46亿年。这说明太阳系中这些天体是同时形成的，同时也说明用这种方法来测定地球的年龄是可靠的。

地球的体重

知道了地球的年龄，那么地球的体重是多少呢？1750年，英国19岁的科学家卡文迪许向这个难题挑战。他运用牛顿的万有引力定律来称量地球的重量。根据万有引力定律，两个物体间的引力与它们之间的距离的平方成反比，与两个物体的重量成正比。这个定律为测量地球的重量提供了理论根据。卡文迪许想，如果知道了两个物体之间的引力和距离，知道了其中个物体的重量，就能计算出另一个物体的重量。这在理论上完全成立。但是，在实际测定中，还必须先了解万有引力的常数K。

卡文迪许通过两个铅球测定出它们之间的引力，然后计算出引力常数。两个普通物体之间的引力是很小的，不容易精确地测出，必须使用很精确的装置。当时人们测量物体之间引力的装置用的是弹簧秤，这种秤的灵敏度太低，不能达到实验要求。卡文迪许利用细丝转动的原理，设计了一个测定引力的装置：细丝转过一个角度，就能计算出两个铅球之间的引力。然后计算出引力常数。但是，这个方法还是失败了。因为两个铅球之间的引力太小了，细丝扭转的灵敏度还不够大。灵敏度问题成了测量地球重量的关键。卡文迪许为此伤透了脑筋。有一次，他正在思考这个问题，突然看到几个孩子在做游戏。有个孩子拿着一面小镜子对着太阳，把太阳反射到墙壁上，产生了一个白亮的光斑。小孩子用手稍稍地移动一个角度，光斑就相应地移动了距离。卡文迪许猛然醒悟，这不是距离的放大器吗？灵敏度不可以通过它来提高吗？

▲卡文迪许实验室

于是，卡文迪许在测量装置上装上一面小镜子。细丝受到另一个铅球微小的引力，小镜子就会偏转一个很小的角度，小镜子反射的光就转动一个相当大的距离，很精确地知道引力的大小。利用这个引力常数，再测出一个铅球与地球之间的引力。根据万有引力公式，计算出了地球的重量，约为60万亿亿吨。

美国科学家利用精确的重力计算方法，重新计算地球的重量，认为地球的实际重量比以往科学家估测的要轻。按照新的计算方法，算出地球的重量为59.72万亿亿吨，而现在很多教科书中所公布的地球重量为59.78万亿亿吨。