Instytut Fizyki
Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej UMK






Wahadło Foucaulta, Instytut Fizyki UMK             Mikołaj Kopernik pozbawił Ziemię jej centralnego położenia we Wszechświecie, natomiast Jean Foucault dowiódł przy pomocy prostego, lecz pięknego eksperymentu z wahadłem, że Ziemia rotuje wokół własnej osi i można to wyraźnie zaobserwować.

            Jednym z pierwszych myślicieli, podejrzewających obrót Ziemi, był Aristarch z Samos (III w p.n.e.). Jego następcy, Hipparch (II w p.n.e.) i Ptolemeusz (II w n.e.), zdecydowanie odrzucili ten pomysł argumentując m.in., że nie można poczuć obrotu Ziemi. Ten punkt widzenia przetrwał aż do XVII wieku. Wówczas, Giordano Bruno ogłosił, że Ziemia jednak się kręci. Za to m.in. Święta Inkwizycja oskarżyła go o herezję, a papież Clement VIII skazał w 1600 r. uczonego na spalenie żywcem na stosie. Podobne oskarżenia dotknęły w 1633 r. Galileusza, który także doszedł do wniosku, że Ziemia musi się obracać. Głowę uratował tylko dlatego, że wyrzekł się głoszonej herezji. Watykan oddał sprawiedliwość Galileuszowi dopiero w 1992 r. za pontyfikatu papieża Polaka Jana Pawła II.

            W roku 1837 Poisson opublikował rozprawę, w której dowodził, że pociski wystrzeliwane horyzontalnie na półkuli północnej powinny się odchylać na wschód wskutek obrotu Ziemi. Zauważył także, że obrót Ziemi powinien mieć wpływ na ruch wahadeł, jednak, jego zdaniem, efekt jest zbyt mały by można go zaobserwować. Przemyślenia Poissona oparte były na wcześniejszych (z r. 1831) rachunkach jego studenta Coriolisa, który w swojej rozprawie doktorskiej zajmował się przyspieszeniami w rotujących układach współrzędnych. Foucault znał pracę Poissona i podzielał jego poglądy co do małości efektu odchylenia płaszczyzny wahań wahadła, lecz po serii doświadczeń zrozumiał, że wahadło ma własność kumulowania małych odchyleń w duże odchylenie po wielu oscylacjach. Pierwsze eksperymenty wykonał w swojej piwnicy z wahadłem o długości 2 m i ciężarze 5 kg. Pokaz publiczny, głównie dla kolegów naukowców, odbył się w Obserwatorium Paryskim 3 lutego 1851 r. z wahadłem o długości 11 m. Foucault przywitał gości słowami, które znajdują się na zewnątrz paryskiego Pantheonu - "świątyni" najznamienitszych umysłów Francji - "Vous ętes invités ŕ venir voir tourner la terre...", co oznacza: "Przybądźcie i zobaczcie jak kręci się Ziemia...". Pokaz wywołał ogromne wrażenie i książę Louis Napoleon Bonaparte, przyszły Napoleon III, poprosił Foucaulta o zademonstrowanie eksperymentu szerokiej publiczności. Miało to miejsce 26 marca 1851 r. pod kopułą Pantheonu przy pomocy wahadła o długości 67 m z podwieszoną kulą armatnią o ciężarze 28 kg. Pokaz był sensacją dla uczestników wystawy światowej w Paryżu i wywołał później ogromną liczbę podobnych eksperymentów na całym świecie.

            Od roku 1855 oryginalne wahadło Foucaulta umieszczone było na stałe w Conservatoire des Arts et Métiers. Natomiast jego powtórne zainstalowanie w Pantheonie nastąpiło w październiku 1995 roku.



WYBRANE DUŻE WAHADŁA

            Wahadła Foucaulta zostały umieszczone w licznych, ważnych dla kultury, nauki czy polityki miejscach na całym świecie. Wybór największych instalacji zawiera poniższa tabela. Długości L podane są w zaokrągleniu do pełnych metrów, zaś masy M - do pełnych kilogramów.

Miejsce L[m] M[kg]
Oregon Convention Center in Portland 27 408
University of Colorado 40 300
Museum of Science and Industry, Chicago 20 300
National Museum of American History, Washington, DC 21 105
Indiana State Museum 26 96
ONZ, Nowy Jork 23 91
Instytut Fizyki, Toruń 16 29
Pantheon, Paryż 67 28





Uwagi i komentarze: K. Sluzewski