https://frosthead.com

Hogyan bizonyítja a Foucault inga, hogy a föld forog?

1851. február 3-án egy 32 éves francia - aki kikerült az orvosi iskolából és elkerült a fényképezést - véglegesen bebizonyította, hogy a Föld valóban forog, meglepve a párizsi tudományos intézményt.

Léon Foucault úgy döntött, hogy egy inga segítségével az inga segítségével szemlélteti a Föld mozgásának hatását. Összehívta a tudósok egy csoportját, és felhívta őket egy olyan jegyzettel, amely kijelenti: „Felhívjuk Önt, hogy lássa a Föld fordulatát.” Foucault lógott egy ingot a Párizsi Obszervatórium Meridian szobájának mennyezetéről. Ahogy a levegőbe söpört, nyomon követte a mintát, amely hatékonyan bizonyította, hogy a világ egy tengely körül forog.

Egy hónappal később Foucault megosztotta kísérletét Párizs egész területén a fenséges Pantheon épületben. Az Amerikai Fizikai Társaság szerint a Pantheon magasztos kupolájából 61 fontos rézfúrót függesztett egy 220 láb hosszú kábellel. Amint előre-hátra fordult, a bob hegyes vége homokba vonta a vonalakat, amelyet egy fapadlóra öntöttek. Idővel ezeknek a vonalaknak a szöge megváltozott, ami a közönség tagjaira utal arra, hogy az inga mozgásának iránya nem észlelhető forgási mozgás - a Föld - hatására változott.

Rebecca C. Thompson, az APS nyilvános tájékoztatójának vezetõje Foucault tudta bebizonyítani egy tudományos koncepciót, amelyet az átlagember könnyen megérthet. Az évszázadok óta általános vélemény volt, hogy a Föld egy tengelyen forog. De Foucault volt az, aki egyszer és mindenkorra eloszlatta a kétségeket, és a jelenséget szilárdan a tények birodalmába helyezte. "Valóban megkezdte a kulturális elmozdulást, hogy univerzumunkat alapvetően megértsük" - mondja Thompson.

A kísérlet találat volt, lenyűgözött párizsi állományokat vonzva és Foucaultot hírnévvel katapultálva. A Foucault számításán alapuló ingak világszerte kezdtek megjelenni - és ezek továbbra is ikonikus jellemzői az Egyesült Államok és más országok számos tudományos múzeumának.

A Smithsonian Intézet az ingát a történelem és technológia múzeumának (amely később az Amerikai Történelem Nemzeti Múzeuma) fókuszpontjává tette. Az 1964-ben a Washington DC-ben, a Nemzeti Bevásárlóközponton megnyílt épületet szándékosan úgy alakították ki, hogy inga beilleszkedjen. A harmadik emelet mennyezetéből lógott, és 71 méternyire átnyúlt az épület közepén, ahol lassan és ritmikusan az első emeleten egy fantáziadúsan felcímkézett körbe haladt. A Smithsonian ingot felülről, a második emeletről kellett megtekinteni.

Foucault-ihletésű ingakészülék a CosmoCaixa múzeumban, Barcelona, ​​Spanyolország. Ahogy az inga pályája a Föld forgása miatt eltolódik, a bob fokozatosan kopogtat a kör kerülete mentén levő összes függőleges rudakon. Foucault-ihletésű ingakészülék a CosmoCaixa múzeumban, Barcelona, ​​Spanyolország. Ahogy az inga pályája a Föld forgása miatt eltolódik, a bob fokozatosan kopogtat a kör kerülete mentén levő összes függőleges rudakon. (Wikimedia Commons)

Lefelé nézve a látogatók szimmetrikus, üreges sárgaréz bobot látnak, amelynek súlya körülbelül 240 font, és fordított könnycsepp alakú. Ahogy előre-hátra mozgott - amelyet egy elektromágneses nyomás megkönnyített, hogy folyamatosan lengje a kábel levegõ ellenállása és rezgései ellenére -, egy kis kör kerülete mentén rögzített pontokban leüti a hüvelyk-vagy-magasságú csapokat. Az idő múlásával a nézők láthatták az inga lengésváltozásának irányát, ami arra utal, hogy a Föld alatt forogtak.

A Smithsonian inga, akárcsak az összes inga, Foucault szinusz törvényének megfelelően mozogott, amely megjósolja, hogy az inga pályája mennyire fogja torzítani minden nap a szélessége alapján. Bármilyen külső erő hiányában az inga örökre egy síkban lenne előre-hátra - nem lenne fokozatos szögeltolódás. De a Föld forog, tehát a történet nem olyan egyszerű.

Mivel a Föld felszínén lévő összes pont egységként forog, ebből következik, hogy a bolygó szélesebb részein elhelyezkedő pontokhoz - közelebb az Egyenlítőhöz - másodpercenként több métert kell lefedniük (azaz gyorsabban kell menniük), hogy "lépést tartsanak" a pontok nyomon követésével kisebb körök minden nap a szélsőséges északi és déli szélességeken. Noha nem érzik ezt, az Québec-ben (Ecuadorban) álló személy észrevehetően nagyobb sebességgel halad, mint az izlandi Reykjavikban.

Mivel az inga minden egyes ingadozása az Egyenlítőtől az Egyenlítőhöz közelebb eső pontig, és fordítva áll, és ezekben a pontokban a sebességek különböznek, az inga finoman eltorzul minden egyes lengéssel, fokozatosan elforgatva az eredeti iránya. Ennek a hatásnak a mértéke attól függ, hogy a Földön hol ingadozik.

Az északi póluson - ahol a szélesség kisebb változásai nagy következményekkel járnak - az inga által követett út mindössze 24 óra alatt teljes 360 fokon átmegy át, magyarázza Thompson. Közben az Egyenlítőn az inga mozgása egyáltalán nem lenne torzító.

Szinusz törvényével Foucault azt jósolta, hogy az inga Párizsban az útja óránként 11, 25 fokot, vagyis egy napi 270 fokot fog eltolni. És meg is történt.

A Smithsonian inga végül leszerelésre került azon az alapon, hogy nem volt sok köze az amerikai történelemhez, amely a korábbi Történeti és Technológiai Múzeum új központja volt. A Smithsonian inga végül leszerelésre került azon az alapon, hogy nem volt sok köze az amerikai történelemhez, amely a korábbi Történeti és Technológiai Múzeum új központja volt. (Smithsonian Intézet Archívum)

Szinusz törvénye lehetővé teszi, hogy mindenki, aki megfelelő trigonometriai földeléssel rendelkezik, ingát használjon szélességének meghatározásához. De leginkább a világ múzeumainál az inga olyan objektummá vált, amely csodát vált ki.

Ugyanolyan ikonikus, mint az elefánt, amely a Smithsonian Nemzeti Természettudományi Múzeum környékén üdvözli a látogatókat, a Történeti és Technológiai Múzeumban lévő inga találkozóhely volt, lenyűgöző háttere a reflexiónak és az oktatásnak. „Nagyon hasonlított egy szökőkúthoz egy parkban” - mondja Peter Liebhold, az Amerikai Történeti Múzeum munka- és iparágainak kurátora.

A gyermekek és a felnőttek egyaránt bámulnák az ingot, meditálva annak mozgására és jelentésére. Egy reggel 1998-ban, mielőtt a múzeum megnyílt, a kábel bepattanott, és a hatalmas bobot a padló felé sújtotta, szűkösen hiányzott az alkalmazott.

A kábel javítása helyett a múzeum úgy döntött, hogy visszavonja Foucault ingját. Akkor az igazgató úgy döntött, hogy az eszköznek semmi köze sem az Amerikához, sem a történelemhez - mondja Liebhold.

A döntés megosztotta az alkalmazottakat. „Volt inga ölelés és inga gyűlölő” - mondja Liebhold. Az inga alkalmazottai szerint hűvös és szórakoztató volt nézni. Az ingaellenes csoport úgy vélte, hogy ez nem járul hozzá a múzeum azon törekvéseinek, hogy a közönséget az amerikai történelemről és kultúráról tanítsák.

Noha Liebhold azt állítja, hogy a gyűlölet táborában volt, úgy véli, hogy az inganak megvan a helyük, csak másutt. Az inga „a tömegeket jobban bízik a tudomány hatalmában” - mondja.

Thompson egyetért azzal, és megjegyzi, hogy amíg az ingara nincs szükség annak bizonyításához, hogy a Föld forog, „hasznos, ha a gyerekeket tudományba vehetjük”.

Hogyan bizonyítja a Foucault inga, hogy a föld forog?