傅科摆原理（傅科摆的观念世界）

尽管我们都知道地球在动，但这项事实的证据不管多么确凿，却全都是由天文观测结果推断而得，没有望远镜，不知道该怎么样用望远镜的人，完全没办法亲眼看到那种运动。近日，有网友对傅科摆和地球自转的关系比较好奇，向小编发出了疑问。今天，我们就一起来看看傅科摆是如何证明地球自转的。

要了解傅科摆的工作原理，我们要先了解一下单摆。

单摆是最简单的摆。理想情况下的单摆摆线要求是没有质量，也不会像弹簧或者皮筋一样会被拉长；而摆球，要求是只具有质量，体积可以忽略不计——如果相对摆线长度，摆球直径相当小，那么就可以忽略掉摆球的体积。这样的情况下，单摆周期仅仅和摆线的长度以及重力加速度有关。

在地球表面，我们一般是无法改变重力加速度的。所以可以说，地面的单摆，摆线越长，摆动的周期也就越长。而且单摆还有一个特性，就是只要我们给它一个恰当的初始作用，单摆将仅仅在一个固定的平面摆动。

所谓固定的平面，必然是有参照物的。在大多数时候，固定平面是指相对于大地固定。其原因是地球自转会带动摆线和摆球，从而一起转动。

傅科摆的一个巧妙之处就是，通过摆线的非常小摩擦力的上端设计，使得地球自转几乎不会对单摆产生影响。

于是摆球的摆动超然于地球自转，也就确定了一个相对于恒星固定的摆动面。而以遥远的恒星为参照物，我们是可以观测到地球的自转的。就这样，摆球摆动的平面和地球自转就有了一个相对运动。

下面我们把傅科摆放在北极点，相对于恒星，我们就会看到，摆动平面不动，但是一个摆动周期之后，地球因为自转，摆球已经离开了原来的位置。

傅科在摆球下端加装了一个针状物，使得摆球摆动时可以在地面的沙子上画下自己的痕迹。而沙子，无疑是跟随随着地球自转同步运动的。这样我们就可以观察到摆的摆动方向为由东向西的、缓慢而持续的旋转，从而印证了地球的自转。

事实上，在北半球，傅科摆都是以此方向转动的，而南边球则相反。其演示效果也是随着纬度提升而提升。在赤道，我们将观测不到摆的转动，因为在赤道上，地面和摆动平面是相对静止的。

我们知道，地球的自转周期约为24小时。我们要观察到明显的方向转动，摆的周期和振幅就都不能太小，所以傅科摆要求摆线尽量长。当年傅科做实验时候，摆线长达67米，摆球重达28公斤！

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