17. yüzyılda Isaac Newton “Yer’i tartma”nın – ya da Yer’in yoğunluğunu hesaplamanın – yöntemlerini önermişti. Bu yöntemlerden biri, bir dağın kütleçekimin onu düşeyden ne kadar uzağa çektiğini bulmak için bir çekül ipinin dağın her tarafındaki açısını ölçmeyi gerektiriyordu. Bu sapma, çekül doğrusu astronomik yöntemler kullanılarak hesaplanan bir düşeyle karşılaştırılarak hesaplanabilirdi. Dağın yoğunluğu ve hacmi belirlenebilse, o zaman buna bağlı olarak Yer’in yoğunluğu da belirlenebilirdi. Ne var ki, Newton’ın kendisi de, sapmanın o günün aletleriyle ölçülemeyecek kadar küçük olacağını düşündüğü için, bu düşünceye aldırış etmedi.
1738’de Fransız astronom Pierre Bouguer, deneyi Ekvador’da Chimborazo’nun yamaçlarında yapmaya çalıştı. Ne var ki, hava durumu ve yükseklik sorunlara neden oldu ve Bouguer ölçümlerinin doğru olmadığını düşündü. 1772’de Nevil Maskelyne, Londra Royal Society’ye deneyin Britanya’da yapılabileceğini önerdi. Society kabul etti ve bir yerölçümcüyü uygun bir dağ seçmeye gönderdi. Maskelyne İskoçya’da Schiehallion’u seçti ve dağın her iki tarafından neredeyse dört ay gözlem yaparak geçirdi.
Kayaçların Yoğunluğu
Çekülün yıldızlara göre yönelimi, yükseklik farkından ötürü, herhangi bir kütleçekim etkisi olmasa bile, iki istasyonda farklı olmalıydı. Ne var ki, bu hesaba katıldığında bile, hala 11,6 saniyelik bir yay farkı (0,003 derecenin biraz üstünde) vardı. Maskelyne dağın şeklinin bir etüdünü ve kayaçlarının yoğunluk ölçümünü kullanıp, Schiehallion’un kütlesini çıkardı. Bütün Yer’in Schiehallion’la aynı yoğunlukta olduğunu varsayıyordu; ama çekül sapması, beklediğinin yarısından az bir ölçülen değer gösterdi. Maskelyne yoğunluk varsayımının doğru olmadığını anladı. Yer’in yoğunluğu, olasılıkla metalik bir çekirdeğe sahip olduğu için, yüzey yoğunluğundan fazlaydı. Fiilen gözlemlenen açı kullanılıp, Yer’in genel yoğunluğunun Schiehallion kayaçlarının yaklaşık iki katı olduğu çıkarıldı.
Bu sonuç, İngiliz astronom Edmond Halley’in savunduğu ve Yer’in içinin boş olduğunu söyleyen teoriyi çürüttü. Yer’in hacminden ve ortalama yoğunluğundan kütlesini çıkarmaya da olanak verdi. Maskelyne’in Yer’in genel yoğunluğu için bulduğu değer 4500 kg/m3’tü. Bugün kabul edilen değer 5,515 kg/m3’le karşılaştırıldığında, Yer’in yoğunluğunu yüzde 20’den az bir hatayla hesaplamış ve süreç içinde Newton’ın kütleçekim yasasını kanıtlamıştı.
Nevil Maskelyne Kimdir?
1732’de Londra’da doğan Nevil Maskelyne okulda astronomiye merak saldı. Cambridge Üniversitesinden mezun olup rahip olarak atandıktan sonra, 1758’de Kraliyet Derneği üyesi oldu ve 1765’ten ölünceye kadar Kraliyet Astronomu oldu.
1761’de Kraliyet Derneği, Maskelyne’ı Atlantik adası St. Helena’ya Venüs geçişini gözlemlemeye gönderdi. Gezegen Güneş eğrisinden geçerken alınan ölçümler, astronomların Yer ile Güneş arasındaki mesafeyi hesaplamalarına olanak verdi. Denizdeyken boylam ölçme sorununu – o zamanın önemli bir sorunu – çözmeye de çok zaman harcadı. Yöntemi, ay ile verili bir yıldız arasındaki mesafeyi dikkatli bir biçimde ölçmeyi ve yayımlanmış cetvellere başvurmayı kapsamaktaydı.
Önemli Eserleri:
1764 – Astronomical Observations Made at the Island of St. Helena
1775 – An Account of Observations Made on the Mountain Schiehallion for Finding its Attraction
Yer’in Yoğunluğu Hakkında Tarihsel Gelişmeler
1687 – Isaac Newton; Yer’in yoğunluğu ölçmek için deneyler önerdiği Principia’yı yayımlar.
1692 – Yer’in manyetik alanını açıklamaya çalışan Edmond Halley, gezegenin eşmerkezli üç boş küreden oluştuğunu öne sürer.
1738 – Pierre Bouguer, Ekvador’da bir volkan olan Chimborazo’da Newton’ın deneyini yapmaya kalkışır ve başarılı olmaz.
1798 – Henry Cavendish Yer’in yoğunluğunu hesaplamak için farklı bir yöntem kullanır ve 5448 kg/m3 olduğunu bulur.
1854 – George Biddell Airy, bir madende sarkaç kullanarak Yer’in yoğunluğunu ortaya çıkarır.