傅科摆为什么能够证明地球在自转

文/冯庆

因为惯性。当钟摆摆动时,在没有外力的作用下,它将保持固定的摆动方向。即使摆平面不改变,因为只受重力和拉力,傅科摆的旋转只是相对地表的运动,也就是说傅科摆不旋转,旋转的是地球。

通常,我们说“地球具有自转”的时候,我们并没有明确出它到底相对于什么自转。这是一个非常重要的问题,如果没有参照物,谈论运动是不可想象的。还没有办法在空间中打上一根钉子作为绝对的参照物,因此,我们只能依靠较远的、看起来似乎是静止的天体作为参照物。

事实上,那些天体也绝不是“空间中的钉子”,只不过因为它们实在太遥远了,我们不妨——事实上恐怕也是唯一的选择——把它们作为参照物。以遥远的恒星作为参照物,一个物体不受外力作用的时候,将一直保持它的运动状态。这也是牛顿第一定律的内容。

傅科摆悬挂方法:摆的运动可以超然于地球的自转,但悬挂摆的支架一般却要带动它参与地球的自转。为解决这一问题,傅科采取了一种简单而巧妙的装置-万向节(如图),从而使摆动平面超然于地球的自转。

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