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，它是一个不容置疑的真理，但如果让人们对此作出证明，或许这并不是一个简单的事情。对于人类初次作出的对地球自转的证明来讲，曾发生过下面一个故事。

16世纪时，“太阳中心说”的创始人哥白尼曾依据相对运动原理提出了地球自转的理论。可从他提出这一理论后的相当长一段时间内，这一理论只能停留在让人们从主观上接受的水平，直到19世纪才被法国的一位名叫傅科的物理学家，用他自己设计的一项实验所证实。

傅科是用一种特殊的摆来进行实验的。这个摆由一根长60余米的纤细金属丝悬挂一个27千克重、直径约30厘米的铁球所组成。当时人们把这种从未见过的“超级摆”称之为“傅科摆”。

1851年的一天，傅科在法国巴黎万神庙的圆顶上将他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，成千上万人前来观看这一奇妙的实验。随着时间一分一秒地流逝，他们发现了奇迹，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。这对于围观的人们来讲，他们通过对现象的观测都得出这样的结论，眼看着自己没有移动，那一定是摆平面发生了“移动”。

其实摆动的平面是不会发生移动的。我们知道作为一种物质运动形式，摆是无法摆脱地球自转的。傅科选用较长的金属丝，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，即能够减少地球自转的影响。知道了这一点，我们就不难分析，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。

傅科摆的摆动作为地球自转的有力证据，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。

傅科简介：

傅科（foucault, jeam bernard leon）法国物理学家。1819年9月18日生于巴黎；1868年2月11日卒于巴黎。

傅科学一位出版商的儿子，起先学医，但他见不得出血，根本当不成郎中。他在结识菲佐以后，就和他一起研究物理学，以此作为他的毕生事业。他与菲佐合作，用齿轮测量光速，然后根据阿拉戈十年前提出的建议，研究出他自己的一种新方法。设想光线照到a镜上。然后成某个角度反射到第二面镜b上，b又反射过来将光线反射到a镜上。假如两面镜子均不动，那么从理论上讲，光就会这样来回地永远反射下去。然而，如果使a镜迅速转动，那么当光从b镜回射到a镜时，a镜已发生了轻微移动，而会将光反射到一个新的位置。根据a镜转动的速度，并根据光程的总长度和反射光束移动的角度，傅科能以从未没有的精度测定光速。他的光速值比菲佐的值更加精确，仅稍低于迈克耳孙后来最终求得的值。傅科进一步深入研究。他又用他的旋镜法去测量光在水和其它透明介质中的速度。早在惠更斯和牛顿时期，就有人建议过，解决光倒底是一种波还是一种粒子流的办法之一是测量它在水中的速度。按照波动说，光在水里应减慢速度；按照粒子论，则应加快。

1853年，傅科证明光速在水中比在空气中小，这是有利于波动说的一个有力证据。他把这个研究成果作为博士论文发表。傅科的名字常常和始于1851年的一系列壮观的实验联系在一起。傅科知道，钟摆有保持自己振动面的趋向。但摆的系着点会扭转。于是傅科认为，如使一大型摆摆动，它就会保持其振动面，同时，地球将在摆下扭转。摆如处于北极，地球就会在每24小时扭转一周。处地越往南边去的纬度，地球就似乎扭转得越慢；因为地球在北部区域里运行的速度比在南部区域里稍慢一些。越往南，则速度差越小，而在赤道则完全不转动。由赤道往南，扭转就会重新开始（但方向相反），到了南极则又具有24小时的周期。对观察摆的人来说（他本身也跟着地球运动），就显得好象是摆在缓慢地改变方向。傅科的第一次实验不够明显，需要一个更长的摆。先是阿拉戈将天文台大楼提供给傅科作第二次试验之用，尔后拿破仑三世把巴黎一个大教堂安排给他进行最有名的第三次实验。傅科用一根二百多英尺长的钢丝绳将一个直径约2英尺的大铁球吊在教堂的圆顶下。摆的下一端是一个尖头，正好从地板上掠过，在洒于教堂地板的沙上划出记号来。将铁球高高地拉向一侧，用绳子拴在墙上。采取一切办法使空气和教堂避免一切可能的振动，以免干扰这个巨摆的稳定摆动。当一切都平静后，就放火烧断拴摆的绳子。（如用剪刀或刀子切断绳子，就会产生振动，干扰实验结果。）绳断了，摆开始了摆动，为数众多的观众们都静声屏息。随着时间的推移，摆尖划出的记号明显地改变着方向。它扭转的方向和速率正巧符合巴黎的纬度，即31小时47分扭转一周。旁观者实际上等于观察了地球的摆下的自转。这个实验引起了极大反响。早在二十二个世纪以前，赫拉克雷迪斯就首先提出地球在自转；三个世纪前，哥白尼重申了这一点。自从两个半世纪前的伽利略时代以来，学术界并未怀疑过这件事。不过，关于地球自转的所有证据都是间接的，直到傅科的实验成功，才使地球的自转成为可见的事实，而不单是逻辑的推断。一个转动着的大而重的地球也象摆一样，具有保持其轴线方向的趋势，地球便是这样。傅科用实验证明了理论上已经确立的这一点。

1852年，他使带有一只重缘的轮子快速转动。它不仅保持了轴的取向（这可用来演示地球的转动），而且如使它倾斜，重力作用就使它在垂直的方向上产生一个运动，这正相当于地球的岁差进动。因此，在实验过程中，傅科无意中发明了陀螺仪。傅科也发生过一点闪失，他看到了太阳谱恰在应出现钠光谱亮线的位置上出现暗线，并意识到这一现象有重要意义。实际上，斯托克斯正是根据傅科的研究成果解释了夫琅和费谱线的意义的。但是，傅科和斯托克斯两人都没把问题深入研究下去。基尔霍夫在几年以后发展了光谱学把研究推向前进。傅科又是搞微型摄影的鼻祖之一，研究的时期是十九世纪四十年代。傅科一生生活平静，只对他的研究感兴趣（他显然兴趣太大了，因为，促使他过早去世的原因，看来是过度的劳累而致体弱多病）。