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GRAVITATION

Wieviele Kilogramm hat unser Mutterplanet Erde? Diese scheinbar unlösbare Kinderfrage wurde vor 200 Jahren von Henry Cavendish erstmals klar beantwortet.

Einer der größten Physiker und Mathematiker der Geschichte, Isaac Newton, dachte im 17. Jahrhundert über die Frage nach, warum alle Planeten ihre Bahnen um die Sonne herum ziehen. Newton wußte, daß sich Körper, auf die keine Kraft wirkt, entweder gar nicht oder nur geradeaus bewegen. Ein Körper, auf den eine seitliche Kraft wirkt, beschreibt eine Kurve. Die entsprechende Kraft nennt man Zentripetalkraft.

Heute lernen die Kinder in der Schule, daß die gesuchte Kraft im Sonnensystem die Schwerkraft ist. Damals, vor über 300 Jahren, war diese Erkenntnis eine großartige geistige Leistung. Manchmal liest man die (unbestätigte) Geschichte, daß ein fallender Apfel Newtons Gedanken auf die Sprünge geholfen hätte.

Newton entwickelte gegen Ende des 17. Jahrhunderts mit Hilfe der Theorien des Astronomen Johannes Kepler eine elegante Gleichung für die Schwerkraft. Die Formel enthält die Massen zweier Körper und den Abstand zwischen diesen Massen. Zusätzlich weist die Gleichung eine Zahl auf, die wir heute unter dem Begriff "Gravitationskonstante" kennen. Die Schwerkraft zwischen zwei Körpern ist gleich dem Produkt aus den Massen und der Gravitationskonstante dividiert durch den Abstand zum Quadrat. So faszinierend die Formel auch war - sie enthielt einen Schönheitsfehler. Der Zahlenwert der Gravitationskonstante war unbekannt. Wenn es gelänge, so hoffte man, die Schwerkraft zwischen zwei kleinen Massen exakt zu bestimmen, könnte man die Gravitationskonstante und damit die Masse der Erde und aller anderen Planeten bestimmen.

Henry Cavendish, ein englischer Chemiker und Physiker des 18. Jahrhunderts, beschäftigte sich mit der Erforschung von Gasen. Zu diesem Zweck war es notwendig, feinfühlige Geräte zu entwickeln. Cavendish, ein Meister der Meßgenauigkeit, erfand eine spezielle und sehr empfindliche Drehwaage. Mit ihr gelang es ihm, die Anziehungskraft zwischen zwei kleinen Körpern zu messen und damit die Gravitationskonstante zu berechnen.

Nachdem Cavendish 1798 die Gravitationskonstante bestimmt hatte, war die Newtonsche Formel komplett. Man konnte damit Satellitenbahnen berechnen und auch die Masse der Erde mit 6*1024 Kilogramm (eine Sechs mit 24 Nullen) bestimmen. Dieser Wert ist bis heute fast gleichgeblieben. Das weltberühmte "Cavendish Physical Laboratory" in Cambridge, trägt somit zu Recht den Namen dieses großen Mannes.

Christiaan Huygens
Die Sekunde
Newton und die Kraft
Die Schwerkraft
Der Spiegel

© 1998 Rudolf Öller, Bregenz