科学万象 傅科摆

我们每天看到太阳东升西落，夜晚星辰移动，这些现象都与地球的自转有关。那么，在早期没有精密仪器的情况下，人类是如何证明地球自转的呢?接下来的科学万象板块，我们将走进山东省科技馆，通过傅科摆的展示，揭开地球自转这一谜题。

唐代诗人李白对于时间的流逝做出“青春须作好时节，一日不见白头人。”的感慨。“离离原上草，一岁一枯荣。”白居易送别诗中是这样感叹着季节的变化。这些诗句展示着中国古代诗人对时间流逝和季节变化的反思，更代表着古人对地球自转，对自然界运行的敏锐观察和深刻感悟。那么，你是否想过这样一个问题，在早期没有任何精密仪器的情况下，人类究竟是如何证明地球的自转运动呢?

自古以来，人类就对宇宙的结构不断地进行着思考。在古代欧洲，亚里士多德和托勒密主张地心学说。随着天文观测的精确度渐渐提高，人们逐渐发现了地心学说的破绽。波兰天文学家哥白尼，写成了《天体运行论》，成为了第一个提出完整的日心说宇宙模型的人。【主持人】我们看着太阳每天东升西落，好像太阳绕着地球旋转。深夜我们望向天空，夜空里那些闪烁的星星，也会东升西落。似乎所有的天体都遵循相同的运行规律，日月穿梭其中。其实，日月星辰的东升西落，都是地球自转的缘故。

地球自转是指，地球绕着地轴的旋转运动，它的方向是自西向东。地球自转的周期是23小时56分钟4秒，在日常生活中，我们将一天计为24小时，24小时我们会经历一个完整的昼夜。地球自转已经成为了人人皆知的基本常识，那么如何能够证明地球在自转呢。

“太阳中心说”的创始人哥白尼依据相对运动原理提出了地球自转的理论，可惜的是，哥白尼拿不出证据证明自己的论断。英国物理学家胡克曾做过子弹从高处下落的实验，并证明了子弹的落点总要"落到通过垂直悬吊着的同样的子弹所求出的垂直点的东南方向。德国学者莱西，利用矿井做落体实验检验到了地球的自转。但是，这些实验是无法直接向观众演示的。那么，怎样才能让观众亲眼看到并证实地球自转呢?现在我们就穿越回巴黎，如何验证地球自转这一问题，在1851年的巴黎先贤祠里得到了完美的解决。

法国物理学家傅科，选用了一个直径为30 厘米、重28千克的摆锤,摆线长67 米，悬挂在大厅屋顶的中央，并且可以在任何方向自由摆动，摆锤的下面放有直径6 米的巨大沙盘。如果摆锤经过沙盘上方,摆锤下面的指针就会在沙盘上面留下运动的轨迹。

傅科将摆锤高高地拉向一侧，松开摆锤，摆锤顺势开始做单摆运动。按照惯性定律，摆锤会在同一平面内运动，在沙盘上画出唯一轨迹。可是随着时间的推移，摆锤持续发生着轻微的偏移，摆动不断划出着如同花瓣样的轨迹。经现场科学家测量，每经过一个周期的振荡，两个轨迹之间就会相差大约3 毫米每小时偏转11度20分，约31 小时47 分摆锤回到原处。在受到的外力没有变化的情况下，摆动方向却发生了转动，是谁改变了它呢?这正是由于地球自身旋转造成的。所以，这个单摆有力的证明了地球的自转状态。

傅科摆的摆动作为地球自转的有力证据，现已为世界所公认。都说坐地日行八万里，可你真的知道怎样证明地球是怎样自转的吗?大家不妨来山东省科技馆亲自感受一下吧。

在北半球时，傅科摆的摆动平面顺时针转动，在南半球则是逆时针。而且，纬度越高，傅科摆转动的速度越快。千百年来，地球上的人们跟随地球自转的节奏，日出而作，日落而息。向日葵追逐温暖，向阳而生，夜来香守候黑夜，静静绽放。地球自转像是一双无形的手，指挥着大自然的节律在时间的轨迹上不断向前。