傅科摆出现于1851年,此时距离哥白尼提出日心说已经过去了三个世纪。可以说,我们早就知道地球在运动,只是一直没能证明。
因此,即使在19世纪,仍然有很多人不相信日心说。这些人仍然以感觉不到地球在动为由,坚守地心说的最后堡垒。
毕竟,眼见为实。你说地球在转,你可以证明给我看。
莱昂·傅科的实验以非常巧妙和简洁的方式证明了地球真的又自转了,而且这个实验每个人都可以很容易地重复。
接下来说说为什么这个实验可以证明地球在自转?还有一些关于莱昂·傅科的故事。
莱昂·傅科是1819年出生于巴黎的法国物理学家,一开始他并没有学物理,而是学医,这是父亲对他的期望。
也许出于对父亲的尊重,傅科也成为了一名医生,但他本人对医学并不感兴趣,反而更痴迷于物理学,喜欢搞小发明。
所以他这个医生,三天打鱼两天晒网,完全无所谓。一个人有时候在某些事情面前很难做出选择,以后应该怎么走。
巧合的是,和他同村的一个同学叫阿曼德·菲索。他们属于同一年龄段,有着相同的经历。他们也是医生,但他们喜欢在心理上进行发明和创造。
ArmandeHippolyteLouis1819-1896法国物理学家。斐索干涉最出名的是确定光速和福柯莱昂
但斐索本人更果断,放弃了自己的事业,开始了物理学研究,于是傅科就跟随斐索走上了实验物理学的道路。
前期两人主要专注于摄影技术的提升和光速的测量。斐索开创了在实验室中测量光速的方法。傅科通过改进旋转镜法,将光速的测量误差降低到1%。
斐索还有一个伟大的成就,就是在1848年,他独立发现了光波的多普勒效应,并指出恒星的视向速度可以通过恒星光谱的偏移来测量,所以对于光波由于其运动引起的波长变化也称为多普勒-斐索效应。
傅科最伟大最广为人知的是他设计的傅科摆。
傅科摆其实是一个简单的钟摆,不同的是它的规模非常大,设置在法国巴黎万神殿的穹顶上,钟摆长度达到67米,钟摆直径30厘米,重27公斤。
摆线也必须使用比较细的钢索,摆长这么大的摆只有一个目的,就是减少地球自转对单摆的影响。
你看,我们之所以平时感觉不到地球自转,是因为我们站在地表上,一直跟着地球自转。无论我们做什么,实验多么复杂,我们都无法感知地球的自转运动。
傅科摆的重点是我们可以利用钟摆的惯性来抵抗地球的自转。也就是说,地球自转,傅科摆靠惯性摆动,不跟随地球自转。
傅科摆在一个平面上摆动时,由于只有向下的重力,没有其他外力,所以摆动时只应在一个平面上摆动。
如果地球本身不自转,那么摆动面就不会移动,但真实情况是傅科摆的摆动面在自转。
平面偏差的速度与尺寸有关。按照巴黎的维度,傅科摆所在的平面每小时偏移11°,即转一圈需要31小时47分钟。
如果把傅科摆放在北极,那么傅科摆的平面偏移是每小时15°,转一圈正好需要24小时。即地球自转一圈所需要的时间。
另外,在北半球,傅科摆摆动平面的偏移方向是顺时针方向。如果将实验移动到南半球,偏移方向变为逆时针方向。在赤道,机会不会移动。
上面说过,傅科摆的位面是不会自己动的,唯一能动的就是地球自转。由于我们是站在地球上看傅科摆,傅科摆所在平面的偏移方向正好与地球的自转方向相反。
这个实验简单的证明了地球在转,所以很多人站在傅科摆面前一两个小时,因为只有看着他,才能真正感受到我们所站的地球在转动。
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