傅科擺是怎么個原理

1851年，法國物理學(xué)家讓·傅科在巴黎國葬院安放了一個鐘擺裝置，擺的長度為67米，底部的擺錘是重28千克的鐵球，在鐵球的下方鑲嵌了一枚細(xì)長的尖針。這個巨大的裝置是用來做什么的呢？原來，傅科要證明地球的自轉(zhuǎn)。他設(shè)想，當(dāng)鐘擺擺動時，在沒有外力的作用下，它將保持固定的擺動方向。如果地球在轉(zhuǎn)動，那么鐘擺下方的地面將旋轉(zhuǎn)，而懸在空中的擺具有保持原來擺動方向的趨勢，對于觀察者來說，鐘擺的擺動方向?qū)鄬τ诘孛姘l(fā)生變化。原理想通了，實驗卻并不好做。由于鐘擺方向的改變是細(xì)微的，所以稍強一些的氣流就會使實驗結(jié)果發(fā)生變化。由于擺臂越長，實驗效果越明顯，所以為了觀察到方向的改變，實驗地點一定要設(shè)置在頂棚很高的廳堂中，頂棚用來懸掛鐘擺。傅科最后選擇了巴黎高聳的國葬院作為實驗場所，并在擺的下放安置了一個沙盤。在擺運動時，擺尖會在沙盤上劃出一道道的痕跡，從而記錄了擺動方向。
  實驗的結(jié)果與傅科的設(shè)想完全吻合，擺的擺動顯示為由東向西的、緩慢而持續(xù)的方向旋轉(zhuǎn)。傅科的演示直接證明了地球自西向東的自轉(zhuǎn)，所以人們稱呼實驗中的鐘擺為“傅科擺”，當(dāng)時的法國政府還向傅科頒發(fā)了榮譽騎士五級勛章，以表彰他的科學(xué)貢獻(xiàn)。傅科的實驗引發(fā)了全世界的一股實驗熱潮，各地的人們紛紛效仿傅科，用長長的鐘擺來揭示地球的自轉(zhuǎn)。人們發(fā)現(xiàn)，在地球的兩極，傅科擺的擺動平面24小時轉(zhuǎn)一圈，而在赤道上，傅科擺沒有方向旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象；在兩極與赤道之間的區(qū)域，傅科擺方向的旋轉(zhuǎn)速度介于兩者之間。
  地球每24小時自轉(zhuǎn)一周，由于赤道的周長約4萬千米，因此人們有“坐地日行八萬里”的說法。在赤道上的一點，速度是每秒接近500米，這是子彈出膛時的速度。我們像子彈一樣地飛馳，卻沒有一絲感覺，是由于在慣性的影響下，周圍的物體都跟隨地球高速轉(zhuǎn)動，彼此之間倒是不即不離。不識地球的廬山真面目，只緣我們身在此山中。
  前面提到，傅科擺在地球的不同地點旋轉(zhuǎn)的速度是不同的，這說明了地球表面不同地點的線速度不同，因此，傅科擺不僅能夠驗證地球自轉(zhuǎn)，它也可以用于發(fā)現(xiàn)擺所處的緯度。