的實在重量了。這問題的解決要依賴物質的引力。

任何小孩從會走路時起就很熟悉於萬有引力的效應了，可是最深刻的哲學家也不能真正明白它的起因。依照牛頓的萬有引力的學說，將所有地面上的東西引向中心去的力量並不僅存在於地球的中心，卻由於構成地球的一切物質的共同努力。牛頓還把他的學說更推進一層，說宇宙間一切物質都吸引著其他的物質，而這引力的大小是依兩者之間距離增加按平方規律減少的。這就是說，距離加１倍，引力的大小就要除以４；遠３倍除以９；遠４倍除以１６，依此類推。

承認了這一點，那麼我們四周的物體就都有自己的引力了，於是我們又有問題了：我們能不能用實驗測出這引力的大小呢？數學理論說明，同等比重的球體吸引其表面小物體的力量與其直徑成比例。一個直徑６０厘米、密度跟地球一樣的球體的引力就只有地球重力的兩千萬分之一。

於是，絕頂聰明的卡文迪許用了一個極其巧妙的方法，測定出了萬有引力的大小。他用一根很細的石英絲來懸掛一根兩端有兩個等重鉛球的輕質金屬竿。然後在其中一個鉛球旁邊放上第三個鉛球，透過石英絲扭曲的程度，就可以測得這兩個鉛球之間的引力了。這種測量是異常精巧而困難的。所用的工具雖然在原則上來講是極簡單的，但是我們必須記得，引力的大小還不及這兩個小球重量的千萬分之一呢！要找出一件重量不超過這引力的東西的確非常困難，不僅是一隻蚊子的重量，就連蚊子的一條腿所受到的重力，也要大大的超過測出的引力。假如把蚊子放在顯微鏡下，由專家施行手術將它的觸鬚切下一部分來，這個重力大概可以和這兩球之間的引力相比擬了。

赫爾（Ｈｅｙｌ）在美國度量衡標準局所確定的萬有引力常數是最精密的。這種測量的結果使我們知道，地球的平均密度比水的５．５倍略多一點。這比鐵的密度稍微小了一點，可是比平常石頭的密度卻大不少。由於地球外殼的平均密度僅是這數目的一半，所以地球中心的物質被強大的壓力壓緊得緻密無比——不僅比通常鐵的密度大得多，簡直要超過鉛了——事實上，目前主流的理論認為，地核的中心那種無比緊密的物質，很可能就是大量緻密的鐵。我們可以把地球的中心想象成一個巨大的大鐵塊。

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緯度的變遷

我們知道地球在透過其中心在兩極與表面相交的一根軸上旋轉。我們想象自己正站在極的中心，在地上豎一根棒，我們那時就會被地球帶著每２４小時繞棒旋轉一週了。我們能感知到這種運動，是因為我們能看到太陽星辰都由於週日運動而向反方向水平執行。可是我們更有一個偉大的發現——緯度的變遷。旋轉的地軸與地球表面相交的那一點並不是固定的，而是在一個直徑約１８米的圓圈中作可變而不規則的曲線運動。換句話說，如果我們能精確地找到北極上的那一個極點，那我們就會看到它每天移動１０厘米、２０厘米或３０厘米，並且繞著一箇中心點轉，它有時離這點近些，有時則遠些。它照這不大規則的路線運動下去，約１４個月就能繞成一圓圈。

講到這裡，我們不禁要奇怪，相對地球這樣大尺度的物體，這小小的變動是如何發現的呢？回答是：利用天文觀測，我們就可以在任何夜間測定當地鉛垂線與當日地球自轉軸所成的精確角度。１９００年國際大地測量學會（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｇｅｏｄｅｔｉｃ　Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）在地球四面設立了四五個觀測點來測量這種極點的變動。一處在蓋瑟斯堡（Ｇａｉｔｈｅｒｓｂｕｒｇ），另一處在太平洋岸，第三處在日本，第四處在義大利。在這以前，在歐美的許多地方已經完成了類似的觀測。

上述這種變遷最先是在１８８８年被德國的庫斯特耐爾（Ｋüｓｔｎｅｒ）發現，他從許許多多為別的目的而進行的天文觀測中得出了這個結論。從此以後，這方面的考察就一直延續下來，目的是確定上述的變遷的運動曲線。直到現在所知的只是這種變遷有些年份較大而有些年份較小。從結果來看，在七年之中定有一年北極點會劃出一個比較大的圈子，而三四年後它又會保持數月幾乎不離中心。

地球自轉時快時慢的不規則變化，同樣可以在天文觀測資料的分析中得到證實，這種變化的幅度約為１毫秒。此外，地球自轉的不規則變化還包括週期為近十年甚至數十年不等的所謂“十年尺度”變化和週期為２～７年的所謂“年際變化”。十年尺度變化的幅度可以達到約３毫秒，引起這種變化的真正機制目前尚不清楚，其中最有可