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傅科擺 每當(dāng)我們走進(jìn)北京天文館老館的大廳，或是在中國(guó)科學(xué)技術(shù)館，都能發(fā)現(xiàn)一個(gè)用很長(zhǎng)的金屬線栓著的大鐵球,，類(lèi)似鐘擺來(lái)回?cái)[動(dòng),，這便是傅科擺。 中國(guó)科學(xué)技術(shù)館館員武佳向《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者介紹：“傅科擺直觀展示了地球的自轉(zhuǎn)現(xiàn)象,。最早發(fā)明這種方法的人是法國(guó)著名物理學(xué)家讓?博納?雷昂?傅科,。160多年前，他用一種簡(jiǎn)單的類(lèi)似鐘擺的器械,，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)測(cè)量過(guò)程,。” 1514年,，波蘭天文學(xué)家哥白尼提出了地球自轉(zhuǎn)的同時(shí)圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的觀點(diǎn),。這一觀點(diǎn)與當(dāng)時(shí)的天文學(xué)觀點(diǎn)是背道而馳的。后來(lái),，科學(xué)家們通過(guò)天文觀測(cè),，逐漸接受了哥白尼的觀點(diǎn)。但是,，他們還是缺少實(shí)際地球運(yùn)行情況的展示,。 傅科偶然發(fā)現(xiàn)了一個(gè)展示地球自轉(zhuǎn)的方法。他首先在自己家中的地下室進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)：用一個(gè)很重的錘子掛在一個(gè)鐘擺上,，擺錘是5千克的黃銅球,，擺線是一根細(xì)線。用另一根線系于末端將其固定在某一位置,，等到擺錘完全靜止,，用火柴燒斷這根線，讓擺自由擺動(dòng),。按照傅科的預(yù)想,，地球自轉(zhuǎn)時(shí)，這一鐘擺就會(huì)在空間的同一平面擺動(dòng),。1851年1月8日下午2時(shí),，傅科進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察到擺動(dòng)平面在地球繞日運(yùn)動(dòng)方向上旋轉(zhuǎn)，這實(shí)質(zhì)上就是用實(shí)驗(yàn)把地球自轉(zhuǎn)的事實(shí)表現(xiàn)出來(lái),。 要研究擺動(dòng)平面旋轉(zhuǎn)的規(guī)律,，必須改善實(shí)驗(yàn)條件，提高實(shí)驗(yàn)的精確程度,，在阿拉果的支持下,，傅科在巴黎天文臺(tái)的大樓上重復(fù)了這個(gè)實(shí)驗(yàn)，這次實(shí)驗(yàn)使傅科有條件將他的擺長(zhǎng)增加到11米,，通過(guò)精心實(shí)驗(yàn)之后,，1851年4月3日,，傅科向法國(guó)科學(xué)院報(bào)告了他的發(fā)現(xiàn)和研究成果：擺動(dòng)平面旋轉(zhuǎn)的角度與緯度的正弦成正比。傅科向科學(xué)院報(bào)告之后,，并沒(méi)有停止實(shí)驗(yàn)而是增加擺長(zhǎng)對(duì)實(shí)驗(yàn)不斷進(jìn)行重復(fù),。 在拿破侖三世贊助下，傅科準(zhǔn)備進(jìn)行他的第三次“傅科擺”實(shí)驗(yàn),。他設(shè)想,，鐘擺擺動(dòng)時(shí)，在沒(méi)有外力的作用下,，將保持固定的擺動(dòng)方向,。如果地球在轉(zhuǎn)動(dòng)，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(lái)擺動(dòng)方向的趨勢(shì),，對(duì)于觀察者來(lái)說(shuō)，鐘擺的擺動(dòng)方向?qū)?huì)相對(duì)于地面發(fā)生變化,。原理找對(duì)了,，實(shí)驗(yàn)卻并不好做。由于鐘擺方向的改變是細(xì)微的,，所以稍強(qiáng)一點(diǎn)的氣流就會(huì)使實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)生變化,。由于擺臂越長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)效果越明顯,，所以為了觀察到方向的改變,，實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)一定要設(shè)置在頂棚很高的廳堂之中，頂棚用來(lái)懸掛鐘擺,。傅科最后選擇了貝利高松的國(guó)葬院作為實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所,。 這次他用一根67米長(zhǎng)的鐵絲懸掛28千克的球做成擺，在鐵球的下方鑲嵌了一枚細(xì)長(zhǎng)的尖針,，并在擺的下方安置了一個(gè)沙盤(pán),。擺運(yùn)動(dòng)時(shí)，擺尖會(huì)在沙盤(pán)上劃出一道道的痕跡,，從而記錄了擺動(dòng)方向,。 實(shí)驗(yàn)當(dāng)天，成千上萬(wàn)人前來(lái)觀看這一奇妙的實(shí)驗(yàn),。隨著時(shí)間一分一秒地流逝,，人們發(fā)現(xiàn)了奇跡，那就是擺在悄悄地發(fā)生著“移動(dòng)”,，并且是沿順時(shí)針?lè)较虬l(fā)生旋轉(zhuǎn)。有的人在擺動(dòng)開(kāi)始時(shí),，明明看到擺球運(yùn)動(dòng)到自己眼前,，又蕩了回去,，可經(jīng)過(guò)一段時(shí)間之后，擺球竟離自己越來(lái)越遠(yuǎn),。這對(duì)于圍觀的人們來(lái)講,，他們通過(guò)對(duì)現(xiàn)象的觀測(cè)都得出這樣的結(jié)論，眼看著自己沒(méi)有移動(dòng),，那一定是擺平面發(fā)生了“移動(dòng)”,。 “實(shí)驗(yàn)的結(jié)果與傅科的設(shè)想完全吻合，擺的擺動(dòng)顯示為由東向西,、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)?！蔽浼颜f(shuō),。 傅科的實(shí)驗(yàn)引發(fā)了全世界的一股實(shí)驗(yàn)熱潮，各地的人們紛紛效仿傅科,，用長(zhǎng)長(zhǎng)的鐘擺來(lái)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(dòng)平面24小時(shí)轉(zhuǎn)一圈,，而在赤道上，傅科擺沒(méi)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。 1855年,，在世界博覽會(huì)上,，傅科表演了他的實(shí)驗(yàn)，這是他的第四次“傅科擺”實(shí)驗(yàn),，這不僅使他的實(shí)驗(yàn)聞名于世,，而且促進(jìn)了物理學(xué)研究的發(fā)展。
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