远古时代,人们认为地球是平的,太阳落到地平面下面,天就黑了。也有人认为,地球是不动的,太阳嵌在天幕上,由于天幕不停地转动才引起太阳东升和西落。 现在,人们已经明白:每隔24小时经历的一次白天和黑夜是由于地球自转造成的 1851年,杰出的法国物理学家傅科在巴黎伟人祠巨大的圆穹顶下,通过70米摆长的单摆摆动平面的转动演示,有力地证明了地球的自转。 其实,我们通过浮在水面上的吹塑纸条的旋转也完全能雄辩地证明:地球是自转的。 取直径为50厘米的白色搪瓷面盆1只。为便于观察,用特种铅笔,在面盆边缘沿顺时针方向每隔30°作一标记,将其12等分,分别为0°、30°、60°、90°……360°.为防止外界振动和干扰,将盛满清水的面盆置于底楼的水泥地面上。取一张吹塑纸,用刀片剪裁成宽0.1~0.2厘米,长8厘米的纸条。将吹塑纸条浮于面盆水面上,两端平稳地指向0°和180°。为防止风吹和外界影响,可在面盆上盖一薄板。经过3—4小时,轻轻打开薄板,你会惊奇地发现,吹塑纸条沿顺时针方向“转过”一个角度。由于面盆随着地表作逆时针方向转动,而浮于水面的吹塑纸条并没有转动,其指示的转动角度,恰恰验证了地球的自转。还有参考1.牙签法 先用一只脸盆装满水,放在水平且不易振动的地方,待水静止后,轻轻放下一根木质细牙签,并在牙签的一端做一个记号,记住牙签的位置,过几个小时后(最好在10个小时以上),再去看时你就会发现,牙签已经转动了一定角度,看起来好像是牙签在转动,其实它并没有转动,而是地球在转动.在北半球,牙签作顺时针转动,因为地球自转在北半球看起来是逆时针方向的.南半球则与北半球相反. 2.炮弹法 地球时刻不停地自转,地面上水平运动的物体,必然相对地发生持续的右偏(北半球)或左偏(南半球).根据这种现象,人们分析射出的炮弹运动的方向,就能证明地球在自转. 3.重力加速度法 地球在时刻不停地自转,由于惯性离心力的作用,地面的重力加速度必然是赤道最小,两极最大;地球不可能是正球体,而必然是赤道略鼓,两极略扁的旋转椭球体.重力测量和弧度测量的结果,证实了这些观点的正确性,也就从一个侧面证实了地球的自转. 4.深井测量法 地球时刻不停自转,由于自转速度随高度而增加,物体自高处下落的过程中,必然具有较高的向东的自转速度,而必然坠落在偏东的地点.为了证实这一点,有人曾在很深的矿井中进行试验.试验结果是:自井口中心下落的物体,总在一定的深度同矿井东壁相撞,从另一个侧面证实了地球的自转运动.
傅科摆是演示地球自转的。 证明地球转动的摆 三百多年以前伽利略接受罗马教廷的审判,当他被迫承认地心说的时候,有人记载说,伽利略喃喃自语道:“可是地球仍然在动啊!”伽利略是否说过这句话已经不可考,按理说后人杜撰的成分比较大。很难想象有人听见了伽利略低声说出的“异端”言论,并且把它记录了下来,更何况当时伽利略已经神志不太清醒。圣经说大地是不动的;而现在,即使是小学三年级的学生也知道地球存在自转和公转。那么,一个问题是,如何观察到地球的运动——比如自转呢? 150年前的实验 时间回溯到1851年的巴黎。在国葬院(法兰西共和国的先贤祠)的大厅里,让·傅科(Jean Foucault)正在进行一项有趣的实验。傅科在大厅的穹顶上悬挂了一条67米长的绳索,绳索的下面是一个重达28千克的摆锤。摆锤的下方是巨大的沙盘。每当摆锤经过沙盘上方的时候,摆锤上的指针就会在沙盘上面留下运动的轨迹。按照日常生活的经验,这个硕大无朋的摆应该在沙盘上面画出唯一一条轨迹。 国葬院外观 实验开始了,人们惊奇的发现,傅科设置的摆每经过一个周期的震荡,在沙盘上画出的轨迹都会偏离原来的轨迹(准确地说,在这个直径6米的沙盘边缘,两个轨迹之间相差大约3毫米)。“地球真的是在转动啊”,有的人不禁发出了这样的感慨。 关于1851年傅科摆实验的版画,注意沙盘上画出的痕迹 自转和惯性 傅科的这个摆的是一个演示地球自转的实验。这种摆也因此被命名为“傅科摆”。傅科摆为什么能够演示出地球自转呢?。 简单的说,因为惯性。 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。 摆是一种很有趣的装置。给摆一个恰当的起始作用,它就会一直沿着某一方向,或者说某一平面运动。如果摆的摆角小于5度的话,摆锤甚至可以视为做一维运动的谐振子。
证明地球自转的实例——傅科摆
博科摆就是的