图版 22 · 宇宙

一根钢丝证明地球在转

1851 年，傅科在巴黎先贤祠的穹顶下挂起一根 67 米长的钢丝和一个 28 公斤重、外面包着黄铜的铅球。观众看着它来回摆动，没过多久就发现，摆动的方向开始转动了。转动的不是摆，是脚下的地球。

直接动手

章节 · 6

向下滚动

01

一个很长的摆

摆越长，摆一个来回越慢。傅科的摆长 67 米，摆一个来回大约要 16 秒。它又重又长，能一口气摆上好几个小时，而且只要没有东西推它，它就不会自己拐弯。

傅科摆示意 · 摆动被加快，地球的转动被大大加快

02

想象把这个摆挂在北极。摆一直朝着同一个方向摆动，地球却在它下面转，大约 23 小时 56 分转一圈。

站在地板上的人跟着地球一起转，感觉不到自己在转，于是看到的是：摆动的方向在慢慢地顺时针转动，一天转满一圈。

03

离极点越远，地板在摆下面转得越慢。在巴黎，摆动的方向大约 32 小时才转满一圈；在赤道上，它完全不转；到了南半球，它倒过来逆时针转。

转一圈要多久，只取决于你在地球上的纬度，这正是地球自转留下的签名。

04

今天，许多博物馆在摆的周围摆一圈小木桩。摆动的方向每转过一点，摆锤就会碰倒下一根。看着它们一个接一个地倒下，你就是在看地球转动。

05

在傅科之前，人们已经相信地球在转，但证据大多来自天上的星星和太阳。也有人从高塔或矿井里丢下小球，发现它落地时会稍稍偏东，可偏差只有几毫米，很难量准。傅科的摆是第一个简单又直接的证明：在屋子里、不看天空，就能亲眼看见地球在转。

06

把摆搬到不同的纬度，看摆动的方向转得多快；切换“从地板上看”和“从星空看”，看看到底是谁在转。

试一试把摆搬到赤道上，摆动的方向转一圈要多久？

画面里的摆动被加快了好几倍，地球的转动被加快了上千倍，否则要看上一整天。真实的摆还会受空气阻力和悬挂点的影响，需要小心地启动、并定期补一点力。转一圈所需的时间用的是恒星日除以纬度的正弦，这是理想摆在小幅摆动时的结果。

摆并没有自己改变方向。在北极，它相对于星星始终朝着同一个方向摆；是地球带着地板和观众在它下面转动。在其他纬度，情况复杂一些，但道理一样：是地球在转，不是摆在转。画面里的“从星空看”，在两极最准确；在别的纬度，它只显示地板绕自己转动的那一部分。