Доказано: она вертится. Для чего Леон Фуко запустил свой маятник

Ночь на 8 января 1851 года выдалась для французского физика Жана Бернара Леона Фуко бессонной. В 2 часа пополуночи он затеял в погребе своего дома, что на улице Асса в Париже, необычный эксперимент: подвесил на двухметровой проволоке груз, раскачал его и стал наблюдать за колебаниями.

Прошло некоторое время, и учёный удовлетворённо потёр руки. Так 170 лет назад был придуман простой способ доказать, что Земля вращается вокруг своей оси. А устройство, предназначенное для этого, стали называть маятником Фуко.

Как он работает?

Наша планета не только несётся по орбите вокруг Солнца, но и крутится вокруг воображаемой собственной оси. На экваторе линейная скорость вращения составляет 1674 километра в час, на широте Москвы — 936 километров. Всё, что находится на поверхности Земли — люди, дома, машины, деревья, — крутится в космическом пространстве вместе с планетой.

Крутится и наблюдатель, который решил качнуть маятник и посмотреть, что из этого получится. Вот только плоскость колебаний маятника остаётся неизменной. В то время как Земля каждую секунду немного проворачивается относительно неподвижных звёзд (в том числе и главной из них — Солнца), начавший качаться маятник сохраняет стабильность. Он постоянно колеблется в одной и той же плоскости, которая не меняет ориентации в пространстве. Наблюдателю же кажется, что эта плоскость поворачивается в направлении, противоположном движению планеты. На самом деле это он поворачивается вместе с Землёй, но в его системе координат он стоит неподвижно, а подвес с грузом постоянно смещается. Такова физика этого процесса, такова суть опыта и наглядное доказательство вращения Земли.

Если подвесить маятник Фуко над одним из полюсов планеты, он совершит полный оборот на 360 ° ровно за сутки, то есть за 24 часа. Если перемещать его в сторону экватора, отклонения будут всё менее заметными, а продолжительность полного оборота станет возрастать. Наконец, маятник, установленный на экваторе, вообще не будет поворачиваться: там плоскость колебаний останется неподвижной.

Причина в том, что отклонение маятника объясняется инерционной силой, известной как сила Кориолиса. Она максимально проявляется вблизи полюсов и падает до нуля на экваторе.

Жан Бернар Леон Фуко.
Жан Бернар Леон Фуко. Фото: Commons.wikimedia.org/ Léon Foucault

Где маятник-рекордсмен?

В феврале 1851 года Леон Фуко повторил свой эксперимент в Парижской обсерватории, удлинив маятник до 11 метров. А в марте он впервые провёл публичную демонстрацию опыта. Под куполом Пантеона в столице Франции был подвешен металлический шар массой 28 кг. На нём закрепили остриё, которое должно было прочерчивать дорожки на рассыпанном по краю ограждения песке.

Длина маятника в этот раз впечатляла: 67 метров стальной проволоки. Когда пережгли верёвку, которая удерживала шар, он начал качаться с периодичностью 16,4 секунды и при каждом колебании отклонялся от предыдущей траектории по часовой стрелке на 3 миллиметра. За 32 часа маятник совершил полный оборот, вернувшись к той точке, откуда он стартовал.

Впоследствии маятники Фуко были установлены во многих городах и странах. Это один из самых популярных экспонатов в научных музеях по всему миру. Конечно, чем длиннее подвес, тем более впечатляюще выглядят маятник и производимый им эффект. Рекордсменом является тот, что 55 лет провисел под куполом Исаакиевского собора в Санкт-Петербурге (тогда Ленинграде). Длина его подвеса составляла 98 м, масса груза — 54 кг. Во времена СССР храм переделали в музей антирелигиозной пропаганды, и 11 апреля 1931 года в присутствии 7 тысяч зрителей в нём состоялся первый опыт с маятником Фуко. Посетители могли увидеть, как тяжёлый шар при колебаниях постепенно отклоняется по часовой стрелке, а закреплённый на нём стержень сбивает установленные на полу деревянные бруски.

В 1986 году подвесной механизм поизносился и маятник сняли, убрав его в подвал Исаакиевского собора. Под куполом разместили скульптуру голубя, которая находилась там раньше, — символ Святого Духа.

В 2016 году шар извлекли из запасников и вновь выставили как экспонат музея. Разумеется, подвешивать под купол его уже не стали. Но директор ГМП «Исаакиевский собор» Николай Буров не исключил тогда, что опыт может быть воспроизведён на Исаакиевской площади под открытым небом. «Можно летом вывести на площадь строительный кран и на его стреле подвесить маятник, — рассуждал он. — Это прекрасный физический опыт. Если власти пойдут нам навстречу, это будет по-настоящему знаковое событие».

Маятник Фуко, снятый из-под купола Исаакиевского собора.
Маятник Фуко, снятый из-под купола Исаакиевского собора. Фото: www.globallookpress.com

Правда, в тот раз реализовать идею не удалось и маятник вернулся в хранилище. С учётом того, как в мире растёт число верящих в плоскую Землю, ему, бесспорно, стоит дать ещё один шанс.





Оставить комментарий (0)

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *