Apakah pernah ada meteorit dengan gravitasi yang dapat diukur?
Pernahkah kita menemukan meteorit (meteoroid yang jatuh ke Bumi) yang massa, kepadatan, dan gravitasinya cukup tinggi untuk menunjukkan gravitasi yang mirip dengan eksperimen Cavendish, sehingga ada sesuatu yang tertarik padanya?
Jawaban
Apakah pernah ada meteorit dengan gravitasi yang dapat diukur?
Beresiko menyatakan yang sudah jelas: Ya. Semua massa, sejauh yang saya ketahui tentang setiap pengujian, telah mengukur gravitasi. Tidak ada pengujian yang pernah mengukur gravitasi dalam kisaran akurasi, jadi bahkan benda bermassa rendah pun dapat diukur gravitasinya.
Asteroid tumpukan puing tidak dapat terbentuk jika tidak menggunakan gravitasi. Asteroid telah diamati dalam pasangan yang mengorbit, jadi ada sedikit pertanyaan bahwa mereka menggunakan gravitasi terukur, jika Anda bisa cukup dekat dan memiliki cukup peralatan untuk mengukurnya.
Pernahkah kita menemukan meteorit (meteoroid yang jatuh ke Bumi) yang massa, kepadatan, dan gravitasinya cukup tinggi untuk menunjukkan gravitasi yang mirip dengan eksperimen Cavendish?
Cavendish mengukur gravitasi dengan menggunakan bola timah 158 kg dan beberapa peralatan sensitif. Bola timbal yang lebih besar ini adalah sumber stasioner gravitasi tegak lurus pada dua bola timbal 0,73 kg yang lebih kecil sebagai benda yang digantung pada kawat tempat gravitasi bekerja. Dengan memutar kabel suspensi, dan dari kejauhan, agar massanya tidak memengaruhi eksperimen, Cavendish mengukur gravitasi.
Bola timah seberat 158 kg memiliki radius sekitar 15 cm dan bola yang lebih kecil berukuran sekitar 2,5 cm. Jarak antara mereka (dan saya berasumsi ini adalah pusat ke pusat seperti yang standar dalam notasi fisik jenis ini, terdaftar sekitar 9 inci atau 29,5 cm. Itu berarti, jarak permukaan ke permukaan sekitar 12 cm, yang tidak Saya tidak mengubah persamaannya, tetapi Anda tidak ingin menghitung gravitasi dengan dua permukaan di dalam satu sama lain, bahkan jika matematika memungkinkan Anda lolos begitu saja, jadi, saya pikir saya akan menyebutkannya.
Beberapa matematika cepat dan 29,5 cm, 158 KG, gaya gravitasi mudah dihitung. F = Gm / r ^ 2, yang menjadi sekitar 2,7 / 10.000.000 meter per detik kuadrat sekitar 35 juta kali lebih lemah dari gravitasi bumi. Sebuah meteor pasti bisa memiliki gaya gravitasi itu dengan cukup mudah. Meskipun kurang padat daripada timbal, keseluruhan yang lebih besar dapat mencapai 1/35 juta gaya G dengan cukup mudah.
Apa artinya? 1/35 juta gaya G? Sebut saja besaran gravitasi itu satu Cavendish - untuk alasan yang jelas.
Pernahkah Anda menaiki tangga, selangkah demi selangkah? Dengan hanya naik satu anak tangga, Anda telah mengurangi gaya gravitasi yang bekerja pada Anda sebesar satu Cavendish. Sedikit lebih dari satu, sebenarnya. Dengan naik lift satu lantai menghasilkan sekitar 33 gravitasi Cavendishes penurunan, untuk setiap 3 meter. Begitulah cara gravitasi bekerja. Massa meningkat (secara kasar) dengan pangkat tiga jari-jari. Gravitasi jatuh dengan kuadrat jarak, jadi objek yang lebih besar bukan objek yang lebih padat, biasanya menang dalam kontes gravitasi. Ada pengecualian jika ada cukup variasi dalam kepadatan, tentunya. Bumi, misalnya, memiliki gravitasi permukaan yang lebih tinggi daripada Uranus dan Merkurius memiliki gravitasi permukaan yang hampir sama dengan Mars, tetapi sebagai aturan umum, ketika massa keseluruhan jauh berbeda, kepadatan menjadi lebih kecil.Matahari dan Bulan tampak dengan ukuran yang sama di mata kita dan akibatnya memiliki gaya pasang surut yang serupa, tetapi Matahari memberikan gravitasi ratusan kali lebih banyak di Bumi daripada Bulan.
Kelemahan gaya ini menunjukkan betapa sensitifnya percobaan Cavendish pada saat itu.
Bagaimana Cavendish tahu bahwa tidak ada pegunungan di kejauhan yang akan memberikan daya tarik yang sama dalam ujiannya, atau mungkin beberapa bagian Bumi yang lebih berat di satu sisi tempat tinggalnya daripada di sisi lain?
Bayangkan ada sebuah gunung yang berjarak 12 km dari laboratorium Cavendish, anggaplah gunung ini tingginya 1,5 km dan beratnya sekitar 4 triliun kg. Gunung itu akan mengerahkan hampir 7 kali tarikan gravitasi pada bola uji Cavendish yang dilakukan oleh bola timah stasioner seberat 158 kg, jadi, apakah Cavendish perlu menemukan daerah datar dengan tarikan gravitasi yang sama ke segala arah?
Sebenarnya jawabannya tidak, karena gunung di kejauhan akan menghasilkan medan gravitasi yang akan menjadi bagian dari kondisi awal dan dia mengukur perubahan dari kondisi awal.
Dan bahkan jika seseorang memutuskan untuk mengacaukan eksperimen Cavendish dengan meletakkan gunung 12 mil dari rumahnya selama eksperimennya, efeknya akan hampir sama pada kedua bola tersebut sehingga tidak akan membuat banyak perbedaan. Itu hanya akan menjadi gaya pasang surut, dan gaya spesifik yang sangat kecil pada torsi kawat yang diinginkan Cavendish. Eksperimen Cavendish hanya bekerja dalam kondisi yang sangat spesifik, satu beban seberat 158 kg menarik kedua bola yang ditangguhkan pada kawat dalam waktu yang sama. searah jarum jam sehingga putaran dapat diukur. Itu tidak bekerja dengan satu massa besar. Ini jenis penyiapan yang salah.
Tetapi untuk menjawab pertanyaan Anda, gaya yang lebih besar dari 1 Cavendish mudah terjadi pada benda yang relatif besar dan meteor dapat melakukannya. Bennu, yang Anda sebutkan dalam komentar menggunakan 6 mikro-G, atau sekitar 22 Cavendishes. Radiusnya sekitar 250 meter, jadi dalam jarak sekitar 1100 atau 1200 meter, sebuah benda sebesar itu akan menggunakan gaya gravitasi sebesar 1 Cavendish.
Tentu saja, jika Bennu benar-benar menghantam Bumi, kemungkinannya akan berkurang, bukan meningkatkan gravitasi di tempat yang ditemuinya karena akan mengeluarkan materi ke area yang luas, meninggalkan sebuah kawah. Demikian juga, efeknya akan sangat kecil, tetapi di tepi kawah, mungkin beberapa gravitasi Cavendish berkurang.
Gaya tegak lurus seperti ini terjadi di Bumi. Saat tanah naik dan turun. Saat gletser bergeser, gaya gravitasi tegak lurus di dekat benda-benda besar itu berubah dan ini paling terlihat di lautan. Gravitasi lapisan es Greenland atau lapisan es Antartika dapat diukur pada permukaan laut dan menghitung kenaikan permukaan laut jika lapisan es tersebut mencair (yang akan memakan waktu lama), tetapi perhitungan yang akurat harus memperhitungkan tarikan gravitasi massa es glasial di permukaan laut laut.
Massa meteorit umumnya cukup kecil dalam skema besar dan gaya gravitasinya pada sebilah rumput di dekatnya, misalnya, sementara mungkin beberapa Cavendish, dapat diabaikan untuk semua tujuan praktis, tetapi dapat diukur jika Anda memiliki peralatan yang cukup sensitif. Sekarang Anda dapat memberi tahu teman Anda saat berkendara melewati pegunungan bahwa mobil Anda mengalami gaya yang lebih besar daripada gaya yang pertama kali digunakan Cavendish untuk mengukur konstanta gravitasi dan mereka mungkin tidak akan tahu apa yang Anda bicarakan.
Dan jika Anda berbicara tentang pecahan meteorit besi yang jauh lebih kecil, Anda harus cukup dekat. Fragmen meteorit terbesar atau kepingan padat adalah Hoba , sekitar 60.000 kg. Anda harus berada sekitar 4 meter dari pusatnya untuk mengalami gaya gravitasi 1 Cavendish.
Sangat menyenangkan untuk berpikir bahwa berjalan melewati benda yang sangat padat dan sangat berat, sehingga Anda mungkin merasakan gravitasi, tetapi kebanyakan benda tidak cukup masif. Anda tidak akan merasakan tarikan gravitasi pegunungan saat berjalan melewatinya karena tarikan tersebut dapat diabaikan dan pegunungan jauh lebih masif daripada kebanyakan asteroid yang kemungkinan besar akan menabrak bumi. Barisan pegunungan juga umumnya terdiri dari batuan yang lebih ringan daripada daerah sekitarnya, jadi ada juga itu, tetapi bahkan jika tidak, Anda masih tidak dapat merasakan tarikan gravitasi dari rangkaian pegunungan terbesar sekalipun.
Harapan itu tidak terlalu lama. Saya mendapat jawaban dan itu keluar lebih lama dari yang mungkin diperlukan.
Itu akan sangat sulit dilakukan. Meteor akan hancur saat menabrak bumi dan akan sulit untuk menentukan ukuran asli meteor tersebut. Perkiraan massa awal mungkin bisa ditentukan dari ukuran kawah tapi saya meragukan akurasi pendekatan ini. Fragmen meteorit dapat dikumpulkan dan digunakan untuk eksperimen yang Anda sebutkan, begitu juga batuan bumi!