书城教材教辅青少年最该读的经典地理故事
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第81章 谁证明了地球自转

提起地球的自转,在科学技术高度发达的今天,已经是一个不容置疑的真理,但如果让人们对此作出证明,就不是一件简单的事情了。

第一个对地球自转做出证明的是法国物理学家傅科。他生于1819年,从很小的时候起,他就显得心灵手巧,特别喜欢做些精致的小玩意儿。他的父母本以为他会成为一个巧手工匠,可是当傅科成年后,却选择了外科和显微医学,最后更令人意外地转向了照相术和物理学方面的实验研究。不过,无论从事哪个方面的研究,聪明勤奋的傅科都能得心应手。他专注于科研事业,取得了不俗的成绩,还曾在1853年由于光速的测定而获得了物理学博士学位,并被拿破仑三世委任为巴黎天文台物理学教授。

1851年,傅科进行了著名的傅科摆实验。他根据地球自转的理论,提出除了赤道以外,地球上的其他地方,单摆的振动面都会发生旋转。为了证明这一点,傅科在法国巴黎万神庙的圆顶上将自己亲手制作的傅科摆吊上,让摆在广场上悠然自得地摆动着。这时,成千上万的人前来观看这一奇妙的实验。随着时间一分一秒地流逝,人们发现了奇迹,那就是摆在悄悄地发生着“移动”,并且是沿顺时针方向发生旋转。有的人在摆动开始时,明明看到摆球运动到自己眼前,又荡了回去,可经过一段时间后,摆球竟离自己越来越远。实验结束后,即使不懂地理学的人也得出了这样的结论:眼看着自己没有移动,那一定是脚下的地球发生了“移动”。地球在一刻不停地做着自转。

为了加强说服力,这一实验又被傅科移到巴黎天文台重做,也得到了相同的结论。后来傅科又在不同地点进行实验,发现摆的振动面的旋转周期随地点而异,其周期正比于单摆所处地点的纬度的正弦,在两极的旋转周期为24小时。振动面旋转方向,北半球为顺时针,南半球为逆时针。这些实验无疑成为地球自转的最好证明。为此,傅科被授予荣誉骑士五级勋章。

傅科摆的摆动现已为世界所公认。我国北京天文馆的大厅里就有一个傅科摆,一个金属球在一根系在圆穹顶上的长长细线下来回摆动着。下面是一个刻着度数的像铁锅似的大圆盘,人们可以由此读取摆动平面旋转的度数。前去参观的人们都喜欢在这里停留一段时间,亲眼看一看地球是怎样自转的。

实际上,摆动的平面是不会发生移动的,因为在地球上,无论什么物体都无法摆脱地球自转。而傅科选用了较长的金属丝,是为了让摆动的时间达到足够的长度,这样便于观察摆动的变化,同时选用较重的摆球,是为了增加摆本身的惯性和动量,以克服空气的阻力。一旦它摆动起来,作为一种运动状态,有滞后于地球自转的惯性,就能够减少地球自转的影响,但也不是脱离了地球自转。

知道了这一点,我们就不难分析出这样的结论:由于地球的自转,每一个观测者都被地球带着运动,尽管观测者站在原地没有动,可脚下的地面是动了,也就等于把观测者悄悄地带离了原地。因此,真正没有移动的是摆动平面。