验证地球自转的傅科摆实验

◎文/图 中国科学院国家天文台 郭红锋

验证地球自转的傅科摆实验

1851年，法国物理学家傅科为了验证地球自转，在巴黎的一个大厅里做了一个成功的实验。他用一根长67米的绳子和一个重28公斤的摆锤，在一个巨大的沙盘上空摆动。摆锤下面是尖的，摆动时就会在沙盘上划出摆线。

很多人屏住呼吸观看，过了一段时间，摆锤划的摆线真的慢慢偏转了！在场的人们不禁惊呼起来：地球真的转动了（见图1）！

这个实验是根据单摆的特点设计的。单摆就是用一根细长的线（ι）吊着一个重锤，使重锤在一个很小的角度（θ小于5°）下摆动。如果不加外力，根据单摆定理，摆动的方向（摆动面）应该保持初始方向不变（见图2）。现在，摆线方向发生了偏转，这充分说明大地（地球）在旋转。

图1　傅科的实验

图2　单摆原理图

图3　北京天文馆里的傅科摆

傅科的实验条件符合单摆定理条件（绳子很长，摆动角度很小，几乎不受外力），所以当摆锤在沙盘上划的线偏转时，人们相信这是地在转动。傅科的实验令人信服地证实了地球自转的事实，被后人评价为史上最完美的十大物理实验之一。傅科做的摆也被人们称作傅科摆。

现在，全世界很多天文馆和科技馆里都有精美的傅科摆展示给观众。北京天文馆里也有一个傅科摆（见图3）。

动手做个傅科摆

学习了傅科摆的故事，你受到什么启发了吗？原来科学家并不是听到什么就信什么，而是要做实验去证实的。既然傅科能做一个摆来证实地球自转，天文馆里也有人做出一个跟傅科一样的摆。……