傅科摆

中国社会科学报/2012年/1月/9日/第A08版

科学与人文

傅科摆

邵航中国科学技术馆

地球每时每刻都在进行着公转和自转。公转给我们带来了春夏秋冬，自转让我们拥有了白昼与黑夜。对于今天的人类而言，这些都是基本的常识。然而，400多年前的人们坚信，地球是宇宙的中心。哥白尼经过长达20多年的观测和计算，推翻了当时权威的地心说，建立了日心说。哥白尼告诉我们，地球的形状是球形，而且它在不断地进行公转和自转。1851年，法国物理学家傅科做了一个非常有趣的实验，证明地球确实在自转。傅科在巴黎国葬院大厅的穹顶上悬挂了一条67米长的绳索，绳索的下端挂着一个重达28干克的摆锤，摆锤的下方是巨大的沙盘。每当摆锤经过沙盘上方的时候，摆锤上的指针就会在沙盘上面留下运动的轨迹。按照日常生活的经验，这个硕大的摆应该在沙盘上面画出唯一的一条轨迹。然而，实验开始后，观看实验的人们惊奇地发现，傅科设置的摆每经过一个周期的摆动，在沙盘上画出的轨迹就会偏离原来轨迹一定角度，摆动过程中摆动平面在沿顺时针方向缓缓转动。经验告诉我们，对于一般的单摆，摆在摆动平面方向上没有受到外力作用，其摆动的空间方向是不会改变的。使用这样的摆有一个前提，就是不考虑地球自转的影响。

傅科用的摆有两点是非常特殊的，一是摆线的长度非常长，这样便于显示出轨迹的差异；二是摆锤的重量足够大，以减少空气阻力的影响，保证摆在不增加外力的情况下能进行长时间摆动。在实验的过程中，摆动方向的变化是由于观察者所在的地球沿着自西向东方向转动的结果，地球上的观察者看到相对运动现象，从而有力地证明了地球是在自转。正是因为傅科演示了这个有趣的实验，因此这种可以证明地球自转的摆被称为“傅科摆”。

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