傅科摆

傅科摆 傅科摆的发明过程是怎么样的？

胡克曾在1679年给牛顿去信，询问地球表面上落体的轨迹。

他问牛顿：如果考虑地球在公转之外还有自转，空中一物体下落的轨迹是怎样的？如果在地球内部物体落在地心附近又会怎样？牛顿在复信中回答：由于地球自西向东转，空中一物体向地心落下的轨迹应向东偏离垂直线，至地心附近沿一螺旋线落向地心。

胡克对牛顿的回答很不满意。

再次去信指出：根本不类似于一螺旋线，不如说是某种椭圆，沿与赤道平面成51°32′的斜面向东南方向落下。

胡克这一提示使牛顿吃了一惊，认识到自己对地球的运动了解得不够清楚。

胡克这一很有分量的提示不是凭空提出来的，他详细研究过落体运动。

据说，他曾做过子d从高处下落的实验，并证明了子d落点总要落到通过垂直悬吊着的同样的子d所求出的垂直点的东南方向。

如果这一传闻属实，胡克的落体实验应该算是最早能证明地球自转的实验了。

这样的实验直到19世纪还有人在做。

因为自从哥白尼提出日心说以来，虽然经过长期的论证，人们对地球的运动已经深信不疑，但还缺少直接的实验以证明地球的自转。

这类实验是很有价值的，因为由此可以进一步研究与地球自转有关的许多自然现象。

不少人致力于用落体证明地球的自转。

例如：1791年加格利耳米尼（G.B.Guglielmini）从波洛尼亚的塔上、1802年本岑伯（J.F.Bengenberg）从汉堡的塔上都做了落体实验，专门研究这个问题。

1833年德国的莱希更进一步找了一个矿井做落体实验。

这个矿井在德国萨克森，井深188米。

莱希在106次独立的观测中得到的平均偏离为28毫米，方向是东偏南。

但是，所有这些实验都无法直接向广大观众演示，因为偏离过于微小，气流的干扰会严重影响实验结果。

以实验方法为地球自转提供直接证据的是傅科（J.B.L.Foucault）的摆锤实验，也就是有名的傅科摆。

傅科是法国著名实验物理学家，他学过医学，当过几年医生，后来转向物理学的实验研究。

1845年任《辩论》报的科学记者，经常为科学专栏撰稿，介绍当代科学的新进展。

同时，他也在自己家中开展物理实验。

他研究过照相术，并用之于天文摄影。

他对摆和地球自转问题的兴趣，正是起因于天文观察。

1845年，他和斐索（A.H.L.Fizeau）合作，曾拍摄到太阳的照片，后来又想拍摄星体照片，这就需要进行长时间的曝光，望远镜系统在拍摄过程应能连续保持指向天空中的目标。

为了控制望远镜系统的运动，使它能跟踪目标，傅科依照17世纪惠更斯未曾实现的圆锥摆钟的设计方案，做了一台特殊的钟。

他用一根钢棒支撑摆锤。

在实验过程中，他注意到，当把钢棒夹在车床的卡子上，用手转动车床时，钢棒振动总是要维持它原来的振动平面，不随车床转动。

这一不期而遇的现象，引起了傅科的兴趣，使他想到可不可以用类似的方法做一个表演来证明地球的自转。

他知道这是一个很有价值的实验。

1851年1月8日，傅科在他家里的天花板下用2米长的钢丝吊一个5千克重的摆锤，组成可沿任意方向摆动的摆。

在摆动的最高处用一根丝线拉住，然后用火烧断丝线，摆就开始摆动。

傅科发现，摆动平面不断旋转，逐渐转向“天球昼夜运动的方向”。

随后，傅科又在巴黎天文台的大厅里，用11米长的摆锤重复这一实验。

1851年2月3日，傅科向法国科学院报告了他的发现，宣布摆动平面所描绘的圆的大小与纬度的正弦成反比。

这个实验不久又按比例扩大规模，搬到巴黎的伟人祠去做。

一个28千克的重球用67米长、1.4毫米粗的金属丝挂起。

伟人祠挤满了观众，这个实验引起人们极大的兴趣。

傅科是一位很有才华的实验物理学家。

他还在光速的测量上有过重大的发明创造。