B***
2016-12-21
在地球上能看到地球在转动了吗？
但是地球并不是直线运功，它在自转，而且绕着太阳公转。这导致很大的不同。虽然匀速直线运动的参照物之间分辨不出哪一个在运动，但是加速运动，尤其是转动是不同的。地球自转还是引起了一些我们可以用实验证明的结果。 有一个结果很难证实：自由落体运动会向东偏移一些；另一个现象要更精彩一些：福柯钟摆。
先来讨论自由落体运动的偏移。像牛顿那样想象一下，一块石头从塔顶落下。由于塔顶的地球自转速度比塔脚下快（因为塔顶离地心更远些）（见下图），因此石头将会落到塔偏东一些。 会偏离多少呢？这个计算并不简单，还得要考虑空气阻力，当然这个值非常微小：下落30米会有4毫米的偏离。这个实验做了很多次都没成功，直到18...全部
但是地球并不是直线运功，它在自转，而且绕着太阳公转。这导致很大的不同。虽然匀速直线运动的参照物之间分辨不出哪一个在运动，但是加速运动，尤其是转动是不同的。地球自转还是引起了一些我们可以用实验证明的结果。 有一个结果很难证实：自由落体运动会向东偏移一些；另一个现象要更精彩一些：福柯钟摆。
先来讨论自由落体运动的偏移。像牛顿那样想象一下，一块石头从塔顶落下。由于塔顶的地球自转速度比塔脚下快（因为塔顶离地心更远些）（见下图），因此石头将会落到塔偏东一些。 会偏离多少呢？这个计算并不简单，还得要考虑空气阻力，当然这个值非常微小：下落30米会有4毫米的偏离。这个实验做了很多次都没成功，直到1831年在一个高达158米的矿井做实验才得到了最终数据。
地球自转的影响不大？对于福柯钟摆来说，可就是另一回事了。 我们来回忆一下这个实验。1851年，在巴黎先贤祠的弯顶上，一根67米长的绳子吊着一个28千克重的球摆动。摆幅是6米，持续16秒。钟摆第一次摆动回来时很奇怪，钢球回到了出发点左边好几毫米的地方。 第二个来回，又产生了偏差：每次摇摆时，钟摆都会有偏差，而且摆动面在转动。
只有两种可能可以解释这些奇妙的现象：不是钟摆在转动，就是地球在转动。我 们不明白钟摆为什么会转动，而且总是向左。所以结论是地球在转动，而摆动面是固 定的。 相对于什么固定呢？福柯总结说是相对于远方的星星。如何理解这种现象？ 想象我们把钟摆吊在北极。使钟摆摆动，让经过巴黎的子午线处在摆动面上。从远 方的星星上看过来，摆动一个来回后，钟摆又回到了出发点。 但是地球在逆时针转 动，我们身处地球，所以看到钟摆回了到出发点的左边。为了便于演示，我们想象一 次摆动持续6分钟——1小时的1/10:在这段时间内，地球会转动1/24周的1/10,也 就是1。 5°,我们将会看到钟摆也发生了同样的变化。
因此，一个身处匀速运动的火车上的物理学家在拉上窗帘的情况下无法设计出 任何实验证明自己在运动。但是，如果他在一根很长的绳子上吊一个球，他就能知 道火车在运动，即使这种运动很慢，身体都感觉不到。收起