Наука из простых вещей · 1 из 10. Можно ли увидеть вращение Земли, не глядя на звёзды? В 1851 году Леон Фуко предложил неожиданно наглядный ответ: подвесить тяжёлый груз на длинной нити и дать ему качаться. Земля повернётся под маятником, и это постепенно станет заметно прямо на полу.
Париж, 1851 год: что висело под куполом
Первые опыты Фуко провёл в подвале своего дома в Париже. Для публичного показа в Пантеоне он вместе с инженером Гюставом Фроманом подвесил шар массой около 28 килограммов на стальной проволоке длиной 67 метров. Под маятником рассыпали песок: острие на шаре оставляло след после каждого прохода. Длинный подвес и тяжёлый груз помогали качанию длиться достаточно долго, чтобы изменение стало видно посетителям.
Схема 1. Длина проволоки и масса шара относятся к парижскому показу; устройство изображено условно. Открыть крупнее →
Почему след смещался
Маятник стремится продолжать качаться примерно в той же плоскости относительно далёких звёзд. Но пол здания, на котором наблюдатель отмечает направление его движения, вращается вместе с Землёй. Поэтому для стоящего в Пантеоне человека линия качания медленно меняет направление. За один или два взмаха сдвиг почти не заметен; за многие часы последовательные следы расходятся.
Схема 2. Вид сверху: рисунок сравнивает направление качания с метками на вращающемся полу. Открыть крупнее →
Что доказал опыт — и что стоит уточнить
Это было прямое земное свидетельство суточного вращения планеты. При этом маятник не совершает поворот относительно пола одинаково быстро повсюду: скорость зависит от широты. На полюсе направление сделало бы полный оборот относительно пола за сутки, на экваторе такого поворота не было бы. Париж расположен между ними, поэтому эффект есть, но медленнее, чем на полюсе.
Сила истории в устройстве опыта: нет необходимости лететь в космос или ждать сложных астрономических наблюдений. Достаточно подобрать подвес, дать маятнику свободно качаться и сравнивать его движение с земными отметками.
Источники
- Пантеон: история и устройство публичного опыта Фуко.
- Смитсоновский институт: принцип опыта и зависимость от широты.