【科學哪裡來】 傅科擺 證實地球在自轉

文/怪醫鳥博士 |2021.07.26
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地球是圓的,而且周長是4萬公里左右,這在上回已經證明給大家看過了。地球自轉一天24小時,所以同學們想想看,赤道位置的自轉速度是多快?我們可以按照地球實際的周長40075公里除以24小時,如此一來就能得知地球自轉時速達1670公里!這已經是超音速的水準了(音速=時速1230公里)。圖/怪醫鳥博士
地球是圓的,而且周長是4萬公里左右,這在上回已經證明給大家看過了。地球自轉一天24小時,所以同學們想想看,赤道位置的自轉速度是多快?我們可以按照地球實際的周長40075公里除以24小時,如此一來就能得知地球自轉時速達1670公里!這已經是超音速的水準了(音速=時速1230公里)。圖/怪醫鳥博士
巴黎萬神殿 圖/怪醫鳥博士
地球是圓的,而且周長是4萬公里左右,這在上回已經證明給大家看過了。地球自轉一天24小時,所以同學們想想看,赤道位置的自轉速度是多快?我們可以按照地球實際的周長40075公里除以24小時,如此一來就能得知地球自轉時速達1670公里!這已經是超音速的水準了(音速=時速1230公里)。圖/怪醫鳥博士

文/怪醫鳥博士

地球是圓的,而且周長是4萬公里左右,這在上回已經證明給大家看過了。地球自轉一天24小時,所以同學們想想看,赤道位置的自轉速度是多快?我們可以按照地球實際的周長40075公里除以24小時,如此一來就能得知地球自轉時速達1670公里!這已經是超音速的水準了(音速=時速1230公里)。

但除了到太空能看到地球自轉以外,日常生活裡怎樣看都是日升日落,到底有什麼方法可以證明,地球真的是自轉嗎?

欲拍恆星 運用單擺



這問題到了19世紀,才由里昂•傅科(Léon Foucault)用一個巧妙的方法加以證明!傅科於1819年9月18日出生在巴黎,一開始他是就讀醫學,但他很快發現自己有個很大的弱點—— 他極度怕血!

於是傅科和另一位也怕血的醫科中輟生改研究物理!當時他們想嘗試拍攝恆星的照片,但是攝影技術不發達,而且需要長時間曝光,他們萌生起利用「鐘表單擺原理」,讓相機可以追蹤恆星。在這研究的過程,傅科突然領悟如何證明地球自轉了!

地非靜止 弧形軌跡



1851年2月3日,傅科公開展示了一個實驗:他從萬神殿的拱頂,垂下一個巨大的單擺,這單擺16秒往返擺動一次,擺錘夠重,使單擺可以克服摩擦力而長時間擺動,錘球下方有針可以在底下沙盤留下軌跡。

結果傅科擺呈現了這樣的擺動軌跡,證明了地面是轉動的!同學可能會疑惑為何這樣就知道地球在自轉?因為若是地球為靜止狀態,那麼擺應該只會呈現直線來回擺動。

但是單擺卻是不斷改變角度擺動著,這顯示了其實轉動的是地面;但因為人和地面同步,所以從人的視角看起來,彷彿單擺是自己在轉動。

傅科用最簡單的儀器和設備,發現了最根本、最單純的科學概念,這個後來被稱為「傅科擺」的實驗,被譽為十大最美的物理實驗之一。

現在世界各地天文館,大部分都設置了傅科擺。當觀眾看到傅科擺緩慢地移動,展現出自然無形的力量,觀賞者無不打從內心產生感動,傅科追求科學真理的精神,值得同學們效法!

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