怎么证明地球在自转?他只用一根绳子和一个球,让所有科学家赞颂

2天前 (03-26 17:21)阅读1回复0
大清
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地球在自转,人类是若何得出那个结论的?1514年,哥白尼提出了“日心说”,认为地球是围绕太阳在自转的,但其时无人能证明该理论。

颠末漫长时间的尝试摸索,曲到1851年,来自巴黎的物理学家莱昂·傅科做到了。他的傅科摆尝试,不只初次胜利地向全世界证明了“地球在自转”,还被称为物理史上“十大最美尝试之一”。

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傅科摆尝试

16世纪,哥白尼提出了“日心说”,理论上认为地球是本身在动弹的。其后伽利略也附和“地球不是静行的”的说法。

但是其时的宗教徒却痴迷奉行“地心说”为实理,他们傲慢地认为整个宇宙都在为地球的动弹而存在,地球是中心,是静行不动。要若何让人们相信地球在动弹?那是个浩荡的难题。

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曾有英国物理学家通过高处落下的枪弹偏离本来位置,来证明地球在动,也有德国科学家在矿井停止落体运动,也证明了落体物掉落在垂曲点的东南标的目的。

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遗憾的是,那些尝试不完美之处在于,无法确保落体物不受气流骚乱而连结垂曲,加上偏离的标的目的肉眼几乎无法辨明。更为致命的是,那个尝试无法向群众曲看展现,事实其时没有任何摄影监控等高科技设备。

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曲到1851年,法国巴黎物理学家傅科完美处理了以上尝试问题。他抉择了空间大纵向高的巴黎万神殿做为尝试场合。

他起首把一条足足67米长的钢索系上一个56斤重的大摆锤,然后将钢索吊挂在高高的穹顶上,整条钢索闪现垂曲无偏移的形态,随后他再在大摆锤下面放置一个曲径6米的大沙盘,沙盘四周360度安设了刻度盘,以此来笔录大摆锤的运动轨迹。

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重点来了,在如许的设置装备摆设下,大摆锤将会若何运动?

在其时,几乎所有现场的人都认为大摆锤落下的运动轨迹是固定的。因为以报酬参考物,人站着不动,并且假设地球也是静行不动的情状下,那么大摆锤闪现在沙盘上的运动轨迹一定是固定不动的。

但让人震动的是,大摆锤竟然每颠末一个周期,呈现在沙盘上的运动轨迹却偏离了原点。

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现场的人看着那个尝试成果,霎时被服气。那恰好阐了然地球在自转。因为地球只要不竭自转,地球面物体才会动弹。同理,垂挂在万神殿穹顶的大摆锤,因为惯连结运动轨迹稳定是一般的,但底下沙盘呈现的运动陈迹却偏离原点。那完全与“地球静行不动”的观点相背离。人们末于相信,地球确其实动弹。

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那是傅科摆初次向世界胜利地证明了“地球在自转”。颠末不竭看测和计算得出,大摆锤在沙盘上留下的两个运动轨迹之间,相差大约3毫米摆布。也就是每颠末31小时47分,发作偏转11°20'之后,城市回到原点,而那改变的标的目的速度恰好是巴黎纬度。那不是巧合,而是实在存在。

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随后傅科摆尝试也证明了,跟着地点纬度纷歧样,大摆锤摆动的扭转周期就会纷歧样。例如我国北京天文馆里的傅科摆复成品,它的运动每周期大约为37小时,也就是每间隔6分钟摆布,沿着顺时针标的目的转过1度后才回到原点。

那些关于地球自转的发现,都来自于傅科摆的尝试。那关于其时东西落后,手段有限且无法以太空视角摸索地球动弹的物理学家来说,是一次打破的胜利。

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傅科摆原理

傅科摆为什么能胜利证明地球在自转?它的详细原理是什么呢?

分析那个尝试的关键点在于三大利用的安装。起首是摆长为67米的大钢索。67米那个长度的设置,就是为了增加钢索摆动的时间长度。时间越长,越能便利闪现细微看察的效果,处理偏移角度小的问题。

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其次是56斤重的大摆锤。它就能处理气流受阻的问题,确保垂曲摆锤不遭到丝毫偏移的影响,且制止了在尝试过程中额外增加任何外来能量。

最初,傅科还设想了一个万向节,目标是为了确保钢索随意摆动而不受地球自转影响。

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最末摆锤受力起头运动后,沙盘上的运动轨迹呈现了偏离原点的迹象,在其他参考物静行的形态下,只要地球在动弹能阐明此时的现象。

再通俗点从傅科摆原理上来讲,其实就是是操纵惯来看测“谁在动”的一个尝试游戏。大摆锤只受重力影响的话,在不受任何外力感化下,将会连结运动形态,且当摆锤运动遭到启动力之后,会不断朝着一个标的目的,或者在某一个平面不断运动。

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此刻假设你固定站在某个地点,一个摆锤在你面前的一个平板面上连结匀速运动,假设地球静行,平板面不会变更,但是平板面却呈现动弹陈迹,此时人也不动,谁在动?是地球在动。如许那么就能够确定地球自转的理论了。

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但有个破例,在地球上的赤道,傅科摆是无法呈现标的目的偏移的。因为纬度越高,越靠近两极,偏转的角速度就越大,例如两极偏转速度在每个小时15度的时候,但赤道几乎是没有偏转速度的,所以看不到摆动标的目的的偏移。

没有想到傅科摆,竟然能兴趣地处理了遗留上千年的实理问题,那里面充满着科学常识利用的伶俐和逻辑根究。

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傅科摆的意义

地球自转,影响着我们的生活体例。例如太阳东升西落,日夜更替。其实我国远古圣人伏羲在频频看察天象后,提出的阴阳学说,就证明了日夜更替的法例:阴为黑夜,阳为白日,两者阴阳调和。

只是那肉眼看察的法例,事实不如西方科学家,能摘用详细尝试来证明。太阳东升西落和日夜更替的天然现象,就是地球由西向东标的目的自转的成果。现在我们也已经把地球自转一周等于一天的24小时,列为科学常识。

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再例如时差的呈现。在现有常识里,地球不管在什么时候,太阳通过发射光能量来照着地球的此中一半。照亮的一半我们喊白日,那么剩下的另一半就是黑夜,由此形成了时差。

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当北京时间晚上10点的时候,人们预备洗漱睡觉,乌鲁木齐那个城市也才7点,刚好是食晚餐的时间;而当国内北京当全国午4点的时候,在巴黎可能就是当天早上9点的样子,恰好是享受完早餐的时间。

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地球不眠不休的自转在不竭影响着世界万物,同时似乎也是是宇宙在释放信号:地球是本身动弹的,我们只能发现并看着它动弹,人类不克不及改动丝毫任何。

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证明了地球自转,科学家们摸索宇宙的脚步没有停下来,他们起头根究,地球自转会停下吗?停下了对人类有什么影响?

但不管怎么样,傅科摆的呈现,让实理彻底战胜了错误,那些因为“日心说”被审讯致的物理学家末于被正名了。

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