傅科摆是怎样证明地球在自转的（地球自转如何证明）

1851年1月3日，法国巴黎的先贤祠人头攒动，著名物理学家傅科将要在众人面前展示一个物理实验，而实验的目的则是证明：“我们脚下的地球是在时刻转动着的”。

傅科

实验并不复杂，核心器材只有一根绳子，下面系着一颗摆锤，而摆锤下面则放有一个沙盘，摆锤是用来摆动的，同时摆锤下的指针会在沙盘上留下运行痕迹。唯一令人吃惊的是这些器材都是非常“巨大”：绳子长67米、摆锤重28公斤（也就是56斤）、沙盘的直径达到了6米。

而傅科唯一要做的就是，让这个摆锤从一侧落下，摆动起来，让它在沙盘上留下运动痕迹，之后的一切就交给地球和时间了。按照常理，这个摆锤的运动应该是直来直去的（也就是说，它在沙盘上留下的痕迹都应该在同一条直线上），但随着时间的推移，人们吃惊的发现，沙盘上竟然慢慢的出现了多条轨迹！

这说明了什么？那就是地球在转动啊！可能有读者有疑问了，出现多条轨迹不是说明摆锤除了单面摆动之外，还发生了其它方向的偏移吗?怎么和地球自转关联上了？下面我们就来通俗的介绍一下这个实验背后的原理。

开头实验说到的那个大摆被称为“傅科摆”（这名称就是为了纪念傅科），实际上就是一个放大版的单摆，因此我们就以单摆为例来说明这个实验。

我们将单摆上的细线一端在支架上系牢，然后将下面的摆锤拉到一侧，从一定摆角处释放（注意细绳必须拉直），显而易见这个单摆将会摆动起来，而且还是在一个平面内摆动（如果下面放上一个沙盘，那么单摆留下的轨迹将是在同一条直线上），这是惯性导致的必然结果。

但傅科摆实验中，为什么摆锤的轨迹会逐渐偏移逐渐增多呢？很简单，一定是支架（地球），或者单摆（大摆锤）这两者出现了问题。

既然刚才已经说了单摆的运动必须是在一个平面内，那么显而易见问题出现在了支架上，如果支架也在转动，那么问题就迎刃而解了。而这样的结论如果应用在傅科摆身上，那么结论就是地球在转动。

比如下面的动图

红线和红点代表绳子和摆锤，而不断增多的绿线则是摆锤在沙盘上留下的痕迹，而这一切背后的原因就是那个转动这的框子。（那个转动的框子就是代表了地球在转动）

当然啦，这里咱们并没有考虑到空气阻力和绳子顶部摩擦的因素，否则单摆将会随着时间推移，摆动幅度变的越来越小；而绳子因为要与支架连接，必然这两者在摆动时会产生力的作用，从而导致轨迹变化。

而这些因素我们得想办法将其带来的负面影响降到最低。于是傅科就将绳子、摆锤的长度和重量放大，一来可以将轨迹的细微变化更明显的展现出来，二来也能将空气阻力的影响降到最低；至于绳子和支架的连接问题，傅科则是在先贤祠房顶上装了一个万向节，这样一来绳子和支架的影响就很小了。

实际上这个实验从相对运动的角度考虑，则非常容易理解。首先观众、先贤祠、地球，这三者是相对静止的，而傅科摆是时刻摆动着，这时地上出现了众多不同的轨迹，直观上着好像就是因为傅科摆产生其它方向的偏移所致，但实际上由于惯性，傅科摆的摆动面一直是不变的，那么这只能说明：地球在自转。

让我们将时间再次往前推移三百多年，来看一看为什么傅科的这一实验能引起那么大的轰动，而且最终还被咱们现代人选作十大最美物理实验的行列中。

1543年，哥白尼的《天体运行论》终于出版，虽然历经种种困难，但日心说的学说却终于由此逐渐走上正轨。而在此之前，地心说一直统治了人们的思想观念长达数千年，它认为地球是全宇宙的中心，天上的太阳、月亮，以及众多其它星星都是围绕着地球进行运动。

而日心说却认为太阳才是中心，我们的地球则是绕着太阳进行公转（这就很容易的解释了地心说中关于行星本轮周期的问题），而地球不但一边公转，还在一边自转，这对于天体的周日运动也有了简单的解释（比如太阳每天的东升西落等等）

虽然日心说提出了咱们的地球是在自转，但一直没有相关的实验能够直接的证实地球真的是在自转，虽然在傅科之前也有科学家设计过其它的证明实验，但都是因为不够直观不够明显，并且对实验环境的要求也较为苛刻，从而没有被大众所广泛的认可。

但傅科做到了，他用简单的实验，在大众面前直观清晰的证明了：咱们脚底下的地球是在转动着的。

本篇文章的内容到此结束。

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