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1月3日|怎样才能证明脚下地球在转动?你只需要一个傅科摆就够了

2020-01-03  博采简纳

1月3日傅科摆实验证明地球自转,这一实验被称为史上设计最巧妙的实验之一。

根据科里奥利提出的科里奥利力,地球自转使得北半球物体的运动向右偏,傅科摆的轨迹于是发生转动。这一现象反过来也证明了地球在自转。

本期扮演中,丁主播出演傅科。

今天的节目时长大概27分钟,适合上学路上或临睡前家长和小朋友一起收听。

1月3日|怎样才能证明脚下地球在转动?你只需要一个傅科摆就够了

傅科摆

1月3日是傅科摆实验证明地球自转的日子。

1851年的今天,傅科用自己的设计的傅科摆实验向前来观看的巴黎市民现场演示了地球在转动,这一实验也被称为史上设计最巧妙的实验之一。

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傅科演示地球自转实验

早在古希腊和中国战国时代,学者们就提出了地球自转的猜想。哥白尼认为地球的运动包括公转和自转,伽利略在面对宗教裁判所时也嘟囔着地球确实在动。天文学家们为证明地球自转做了大量的观测、运算和证明,但直到傅科摆之前,一直没有一个有效直观的方法来证明和演示这一点。

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哥白尼认为地球在自转

傅科的装置是一个重29公斤的大摆锤,用长达67米的绳子悬挂在巴黎万神殿大厅天花板下,其下的沙盘可以记录摆锤摆动的轨迹。当摆锤摆动一段时间之后,原本应该是一条直线的轨迹,发生了轻微的旋转。而31小时47分钟之后,轨迹又重新转回原位。目睹这一结果的人群当中,有人惊呼,我真的感觉地球在动。的确,导致傅科摆轨迹转动的原因,只可能解释为地球自己在转动。

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傅科摆原理图

在傅科实验之前,法国气象学家科里奥利已经提出“科里奥利力”的假说,也就是说在地球这样的旋转体系中,如果加上一个假想的力,就能解释很多现象,而这个力,在北半球使得物体的运动向右偏。比如,北半球的季风不是正南正北,而是偏东北、西南;比如,热带气旋在北半球是逆时针旋转,而在南半球则是顺时针旋转。但是,抽水马桶的水在北半球一定是逆时针旋转,这却是误传,因为马桶的体积太小,所受到的科里奥利力作用非常微弱。当然,傅科摆的旋转,无疑就是科里奥利力最好的体现。

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科里奥利力

本期的角色大扮演中,丁主播出演傅科。除了傅科摆的方法可以证明地球自转,还有水平炮弹法、矿井坠物法,但这些好像都没有傅科摆那么安全。

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关于聊百

聊个百科是丁丁和丁爸父子俩的百科类音频聊天节目。

丁丁,10后小男生,梦想是当一名科学家,最爱看各种百科全书。

丁爸,70后理工男,兼有一颗文青的心,解得了方程、写得了文章。

好奇的丁丁和同样好奇的丁爸,喜欢用好玩的语言,各自的视角,聊我们这个世界的过去、当下和未来。有一天,父子俩开始把聊天录成音频。

每一次聊天就是一次知识探险,也是一场重新学习。丁丁开始谈论黑洞里的高维空间、感叹莫扎特与萨列里的相爱相杀……丁爸也开始啃原著的《相对论》、恶补基本的乐理知识……

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