Esperimento dello Schiehallion: differenze tra le versioni

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[[File:Schiehallion 01.jpg|miniatura|La posizione isolata dello [[Schiehallion]] e la sua forma simmetrica si prestarono bene all'esperimento]]
[[File:Maskelyne Nevil.jpg|miniatura|[[Nevil Maskelyne]], l'[[astronomo reale]] britannico che condusse l'esperimento]]
 
L''''esperimento dello Schiehallion''' è stato un [[esperimento]] scientifico del [[XVIII secolo]] — pensato e progettato in gran parte da [[Henry Cavendish]], ma eseguito dall'[[astronomo]] [[Nevil Maskelyne]] — per tentare una misurazione della [[densità]] della [[Terra]] o, utilizzando le parole dello stesso Maskelyne, per rendere «palpabile la [[gravitazione universale]] della materia»<ref name="Crease90">{{cita|Crease 2007|p. 90|Crease}}</ref>. Finanziato da una sovvenzione della [[Royal Society]], fu condotto nell'estate del [[1774]] intornonei pressi adi una montagna scozzese di forma alquanto regolare chiamata [[Schiehallion]], nel [[Perth e Kinross|Perthshire]]. L'esperimento consisteva nel misurare la piccola deviazione di un [[pendolo]] causata dall'[[gravità|attrazione gravitazionale]] di una montagna vicina. Dopo una ricerca tra diverse montagne candidate, lo Schiehallion venne considerato il luogo ideale, grazie al suo isolamento e alla forma quasi simmetrica.
 
L'utilità di un simile esperimento era stata già ispirata da [[Isaac Newton]] a dimostrazione pratica della sua [[Legge di gravitazione universale|teoria della gravitazione]], ma da egli stesso in seguito scartata come irrealizzabile. Un altro degli spunti furono le anomalie nei dati riscontrate durante il tracciamento della [[linea Mason-Dixon]] tra la [[Pennsylvania]] e il [[Maryland]] dell'America coloniale. Gli astronomi inglesi [[Charles Mason]] e [[Jeremiah Dixon]], impegnati tra il 1763 ed il 1767 a risolvere una disputa di confine fra i due stati, trovarono nella fase di misurazione molti più [[Errore sistematico|errori sistematici]] e non [[Errore statistico|casuali]] di quelli previsti, specialmente nell'osservazione della latitudine. Cavendish intuì che fossero stati i [[monti Allegani]] a nord-ovest a esercitare una leggera attrazione sulle apparecchiature di rilevamento<ref>{{cita|Mason & Dixon 1969|pp. 76|Mason & Dixon}}</ref>, influenzando i loro risultati finali, ma non era in grado di valutare, senza un esperimento diretto, quanto fosse intenso questo effetto<ref>{{cita web|url=http://www.aps.org/publications/apsnews/200806/physicshistory.cfm|titolo=June 1798: Cavendish weighs the world|sito=American Physical Society|editore=Alan Chodos|data=giugno 2008|accesso=12 giugno 2014|lingua=en}}</ref>.
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{{quote|Un'intera montagna non sarebbe sufficiente per produrre un effetto apprezzabile. Una montagna […] di tre miglia di altezza e sei di larghezza non potrebbe, con la sua attrazione, spostare l'arco del pendolo di due minuti rispetto alla verticale; solo nei corpi di grandi pianeti si potrebbe apprezzare questo effetto|Isaac Newton, ''Philosophiae Naturalis Principia Mathematica'', 1687<ref>{{Cita|Newton, Chittenden, 1848|p. 528|Newton, Chittenden}}</ref>|Nay, whole mountains will not be sufficient to produce any sensible effect. A mountain of an hemispherical figure, three miles high and six broad, will not, by its attraction, draw the pendulum two minutes out of the true perpendicular; and it is only in the great bodies of the planets that these forces are to be percieved|lingua=en}}
 
Il pessimismo di Newton era infondato: anche sebenché i suoi calcoli avevanoavessero suggerito una deviazione di meno di 2 [[Primo (geometria)|minuti d'arco]] (per una ipotetica montagna di tre miglia di altezza), questo angolo, anche se molto piccolo, si sarebbe potuto rilevare con gli strumenti di misura dell'epoca<ref name="Sillitto">{{cita web|url=http://www.sillittopages.co.uk/schie/schie90.html|titolo=Maskelyne on Schiehallion: A Lecture to The Royal Philosophical Society of Glasgow|cognome=Sillitto|nome=R.M.|data=31 ottobre 1990|accesso=11 giugno 2014|lingua=en|urlarchivio=http://web.archive.org/web/20140919111945/http://www.sillittopages.co.uk/schie/schie90.html|dataarchivio=19 settembre 2014|urlmorto=no}}</ref>.
 
Un esperimento per testare l'idea di Newton sarebbe stato in grado di fornire sia ulteriori elementi di prova per la sua legge di gravitazione universale, che stime della [[Massa (fisica)|massa]] e della densità della Terra. Dal momento che le masse degli oggetti astronomici erano conosciute solo in termini di rapporti relativi, la determinazione della massa della Terra sarebbe stata utile per fornire valori ragionevoli per gli altri pianeti, le loro [[satellite naturale|lune]] ed il Sole<ref name="Lawrence">{{cita|Whipple 1968|pp.47-49|Whipple}}</ref>. I dati avrebbero inoltre permesso di determinare il valore della costante gravitazionale <math>G</math> di Newton, anche se questo non era uno degli obiettivi iniziali degli sperimentatori: riferimenti a un valore di <math>G</math> non sarebbero apparsi nella letteratura scientifica fino a circa cento anni dopo, tanto da essere quasi qualificati come un [[anacronismo]]<ref>{{cita pubblicazione|cognome=Cornu|nome=A.|coautori=Baille, J. B.|anno=1873|titolo=Mutual determination of the constant of attraction and the mean density of the earth|rivista=Comptes rendus de l'Académie des sciences|volume=76|pp=954–958|lingua=en}}</ref>. Eppure si sarebbe rivelata la conseguenza più notevole, come ebbe a dire nel 1892 lo scienziato [[Charles Vernon Boys|Charles V. Boys]]:
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</math>
 
notiNoti i valori di <math>V_T</math>, <math>V_M</math>, <math>d</math> e <math>r_T</math>, misurando l'angolo di deviazione <math>\theta</math> e la distanza <math>d</math> si può ottenere un valore per il rapporto <math>\tfrac{\rho_T}{\rho_M}</math><ref name="Ranalli"/>:
 
: <math>