在17世紀中旬,整個科學(xué)屆逐漸接受了哥白尼提出的《日心說》觀點,但問題也隨之而來:天文學(xué)家們無法在腦子里想象整個地球自轉(zhuǎn)的樣子。為解決這個問題,傅科擺實驗裝置誕生了。
1851年1月3日,萊昂·傅科(Jean Bernard Leon Foucault)在法國巴黎先賢祠的大廳里做了一項有趣的實驗,整個實驗的裝置由一枚尖針、一個28kg的鐵球和一段67m長的擺臂組成,鐵球被擺臂懸掛在空中,尖針鑲在鐵球上,地面上是一片沙地,每當(dāng)這個鐘擺裝置動起來時都會在沙地上留下一道道痕跡,當(dāng)時旁觀的所有人都認為這個鐘擺運動的軌跡應(yīng)該是一條固定的軌道,但現(xiàn)實卻是每經(jīng)過一個周期,鐘擺的軌跡都會偏離原來的軌跡。
17世紀傅科擺實驗時的場景
現(xiàn)代傅科擺裝置場景
因為地球在不斷地自轉(zhuǎn),地球表面的物體都會隨地球繞軸轉(zhuǎn)動,擺下面的沙地也在轉(zhuǎn)動,而懸在空中的擺由于慣性保持原來的運動不變,就這樣,“畫筆”均勻涂抹,“畫布”卻在不斷轉(zhuǎn)動,畫出來的線條自然不會一致。根據(jù)觀測和計算,傅科擺觀察地球自轉(zhuǎn)最好的地方是兩極地區(qū),而在赤道上,幾乎觀測不到地球的自轉(zhuǎn)。
傅科擺的軌跡集合
傅科擺實驗首次證明了地球自西向東的自轉(zhuǎn),這種不通過外太空視角而是物理過程實驗來測得地球自轉(zhuǎn)現(xiàn)象的實驗,遍布于當(dāng)初觀測手段和工具落后的17世紀,這使得基礎(chǔ)物理學(xué)含有無窮的趣味和可能。