Многие века фраза: "Земля вращается"; могла послужить поводом для встречи с инквизицией, однако, учёные раз за разом приходили к такому выводу и продолжали распространять знания. Сейчас же каждый знает, что Земля вращается вокруг своей оси и при желании и должной сноровке, может сам проверить это утверждение.
Сейчас существует такое устройство, с помощью которого можно хорошо увидеть суточное вращение Земли. Этот прибор называется маятник Фуко. Но какой принцип его работы и как его создать?
История
Маятник назван в честь французского физика Леона Фуко, который впервые использовал его для демонстрации суточного вращения Земли. Это была первая в истории демонстрация суточного вращения Земли с помощью лабораторного прибора, а не астрономических наблюдений, и она вызвала массу впечатлений.
Сначала французский физик использовал двухметровый маятник в своём подвале в Париже. Позже он продемонстрировал свой эксперимент в Парижской обсерватории, но уже с длиной маятника около 11 метров. В 1851 году он впервые показал свой маятник публично под куполом парижского Пантеона. Фуко подвесил на 67 метровом проводе 28 килограммовый шар, на котором было закреплено остриё. Столь большие длина и масса позволяли маятнику делать одно колебание аж за 16,4 секунды, а до полной остановки маятника проходило несколько часов.
Под маятником был насыпан круг из песка диаметром 6 метров, на котором кончиком острия маятник при колебании мог рисовать линии на песке. При запуске маятника, чтобы предотвратить бокового толчка, его отводили в сторону и привязывали верёвкой, а затем верёвку поджигали. За один час такого колебания маятник поворачивался более чем на 11 градусов по часовой стрелке, а полный оборот маятник делал аж за 32 часа.
Принцип действия
Представьте, что маятник Фуко расположен на северном полюсе и он подвешен к потолку в точке точно над полюсом. Когда вы отклоните маятник на несколько градусов от вертикали и отпустите, то он будет продолжать колебаться в той же плоскости, что вы задали в начале. Одновременно с этим Земля под маятником будет делать один оборот вокруг своей оси за 24 часа. Таким образом, если бы вы стояли и наблюдали за маятником, то через некоторое время, вы бы заметили, что плоскость колебания маятника сместилась в сторону (по часовой стрелке). Хотя на самом деле это вы вместе с планетой сместились относительно плоскости колебания маятника.
На северном полюсе один оборот плоскости колебания маятника будет происходить за 24 часа, а вот если отправиться с северного полюса к более южной точке Земли, например, в Москву, то здесь Земля не только вращается под маятником, но и несёт сам город и маятник вокруг своей оси. То есть движение Земли в данном примере сложно смешивается с движением маятника. В данном случае вращения плоскости колебаний маятника будет происходить медленнее, не так, как на полюсе, а гораздо дольше. И чем дальше на юг, тем медленнее происходит видимое вращение, а на экваторе этот эффект вообще не наблюдается. Южнее экватора видимое вращение маятника начинается снова, но уже в обратную сторону.
Создать подобный маятник и провести эксперимент под силу каждому. Чтобы создать маятник Фуко нужен подвес подлиннее и груз потяжелее. Для видимого эффекта должно хватить верёвки длиной 5 метров и груза массой порядка 20 килограмм, но чем больше будет груз и длиннее верёвка, тем большее смещение вам удастся пронаблюдать.
Автор: Алексей Нимчук. Редакция: Фёдор Карасенко.
Ставьте палец вверх, чтобы видеть в своей ленте больше статей о космосе и науке!
Подписывайтесь на мой канал здесь, а также на мои каналы в телеграме и на youtube. Там вы можете почитать большое количество интересных материалов, а также задать свой вопрос. Поддержать наш канал материально можно через patreon.