ثابت گرانش

ثابت گرانش ( به انگلیسی: Gravitational constant ) ثابتی است که در قانون جهانی گرانش نیوتن و در نظریه نسبیت عام انیشتین ظاهر می شود. در هر نظریه مربوط به ساختار اجسام بزرگ و تکامل جهان ( مانند کیهان شناسی ) این ثابت نقش زیادی دارد.
ضریب G ضریب جاذبه عمومی نیوتن نام دارد و مقدار آن در سیستم SI برابر است با: 6 . 67 408 ( 31 ) × 10 − 11 m 3 k g   s 2
شصت سال از مرگ نیوتن گذشته بود که هنری کاوندیش قانون گرانش را از طریق تجربی و به کمک یک ترازوی دوار در آزمایشگاه تأیید کرد. در این آزمایش همچنین اندازه عددی ثابت گرانش G برای نخستین بار به دست آمد. نخستین اندازه گیری دقیق را کاوندیش در سال ۱۱۷۷/۱۷۸۹ انجام داد در قرن ۱۹ نیز پوئین تینگ و بویز اصلاحات مهمی در این اندازه گیری انجام دادند.
در سال ۱۷۷۴، نِویل مسکلین ( Nevil Maskelyne ) با اندازه گیری میزان انحراف خط شاغول نسبت به شیب کوه شیهالیون ( Schiehallion ) در اسکاتلند ( حدود ۱۱ ثانیه قوسی ) توانست نیروی جاذبه بین گلوله سربی شاغول و کوه را اندازه بگیرد. او در ابتدا علاقه مند بود از این نتیجه برای اندازه گیری چگالی متوسط زمین استفاده کند. شیهالیون با ۱۰۸۱ متر ارتفاع، شکلی بسیار منظم دارد و مسکلین توانست جرم کوه را تخمین بزند و به دنبال آن به عددی برای G برسد. اما مقادیری که او برای G و چگالی متوسط زمین ( ۴۴۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب ) به دست آورد چندان صحیح نبود. بعداً در سال ۱۷۹۸، هنری کاوندیش ( Henry Cavendish ) اولین شخصی بود که G را در آزمایشگاه، و با کمک تجهیزاتی که توسط جان میشل ( John Mitchell ) طراحی شده بود، اندازه گرفت. میشل یک ترازوی پیچشی بسیار حساس ساخته بود. این ترازو متشکل بود از یک میله افقی با دو گلوله کوچک سربی در دو انتها که از وسط توسط سیم پیچشی آویزان بود. گلوله های بزرگ سربی در همان صفحهٔ افقیِ گلوله های کوچک به آنها نزدیک می شدند، به طوری که نیروی جاذبه بین گلوله ها سیم را در یک جهت می پیچاند. این نیرو با نیروی پیچشی سیم به تعادل می رسید. در آزمایش دیگر، نیروی لازم برای پیچش سیم، با اندازه گیری نوسان آزاد میله حول محور سیم، به دست می آمد. کاوندیش مقدار G را 6. 75 × 10 − 11 m 3 k g ⋅ s 2 به دست آورد. [ ۱]
اهمیت ثابت های بنیادی فیزیک به همین جا ختم نمی شود، بلکه این ثابتها دارای مفاهیم فیزیکی هستند و نیز می توان از ترکیب آنها به کمیت های با ارزش فیزیکی دست یافت. به عنوان مثال، می توان از ترکیب سه ثابت معروف مانند ثابت پلانک ( h ) ، سرعت نور ( C ) و ثابت گرانش، زمان پلانک را به دست آورد.