История

Пять храмов с маятниками Фуко

18 сентября 1819 года, родился выдающийся французский физик и астроном Жан Фуко. В 1851 году он экспериментально продемонстрировал суточное вращение Земли, подвесив маятник под куполом Пантеона. Мы рассказываем о пяти известных храмах, где был установлен маятник Фуко.

 

Давайте сперва разберёмся, как работает маятник Фуко. Подвесим к высокому (метров эдак 67) потолку шар на тросе. На нижней стороне шара — тонкий стержень. Отметим точку прямо под грузом: это центр.

Теперь отойдём от маятника метра на 3 и обойдём его по кругу, оставляя за собой дорожку из песка. Вуаля: мы получили окружность с маятником в центре.

Начнём опыт! Отведём маятник в сторону и мягко отпустим: он начёт колебаться, оставляя стержнем полоски на песке.

Но странное дело: маятник вроде бы движется строго взад-вперёд, но при каждом махе металлическое острие сметает песок примерно в 3 мм от предыдущей отметины. Плоскость качения поворачивается по часовой стрелке относительно пола — а за 32 часа совершает полный оборот!

Почему? На круге из песка есть точка, максимально близкая к северному полюсу — а значит, она ближе к земной оси, чем центр. Это значит, что при повороте Земли на 360° северный край кольца будет двигаться по кругу меньшего радиуса, чем центр, и за сутки пройдет меньше. Эти разницу и отражает маятник, который придумал Жан Фуко.

 

 

Пантеон, Париж

Жан Фуко впервые продемонстрировал свой эксперимент 8 января 1851 года. В погребе своего дома в Париже физик выполнил опыт с маятником длиной 2 метра. Эксперимент вызвал повышенный интерес и уже в марте того же года он был осуществлен публично. Под куполом Пантеона на стальной проволоке, длина которой достигала 67 метров, был подвешен 28-килограммовый груз с острием.

Под маятником оградили круг, по периметру которого насыпали песок. Примерно за 32 часа маятник совершил полный оборот и очертил на песке траекторию своего вращения. С помощью этого эксперимента было наглядно продемонстрировано суточное вращение Земли.

 



 

Исаакиевский собор, Санкт-Петербург

На пасхальную ночь с 11 на 12 апреля 1931 года в Исаакиевском соборе впервые был установлен маятник Фуко. Около 7 тысяч зрителей стали свидетелями научного триумфа. Бронзовый шар, подвешенный к куполу, был приведен в действие для наглядной демонстрации вращения Земли. Маятник сняли в 1986 году, а в центр купола, где раньше крепился трос, вернули голубя — символ Святого Духа. В свою очередь маятник Фуко поместили в хранилище Исаакиевского собора.

Фукусайдзи, Нагасаки

В портовом японском городе Нагасаки на острове Кюсю находится необычный храмовой комплекс, который имеет форму черепахи. Фукусайдзи был основан китайскими монахами в 17 веке, но во время атомного взрыва 1945 года был уничтожен. В память о погибших храм был восстановлен в 1979 году. Ежедневно ровно в 11:02 звонит колокол — это время взрыва атомной бомбы. В храме над останками 16 500 погибших во время Второй мировой войны подвешен 25-метровый маятник Фуко.

Базилика Сан-Петронио, Болонья

Пожалуй, самым подходящим местом для демонстрации маятника Фуко стал итальянский «город наук», где был основан старейший университет Европы (1088 год). Кафедральный собор Болоньи, который посвящен епископу и покровителю города святому Петронию, строился несколько столетий, начиная с 1390 года. Предполагалось, что по размеру он должен был превзойти собор Святого Петра в Риме, но папа Римский вовремя вмешался в амбициозный план.

Тем не менее, базилика поражает своими размерами. Длина здания составляет 132 метра, ширина — 66 метров, высота сводов — 45 метров.

Костел Святых Иоаннов, Вильнюс

Названный в честь Святого Иоанна Крестителя и Святого Иоанна Евангелиста, костел был построен в XVIII веке по проекту Иоганна Кристофа Глаубица (первое деревянное здание, заложенное в 1387 году, сгорело). В 1960-х годах он был передан Вильнюсскому государственному университету, с которым составляет архитектурный ансамбль. В костеле находится единственный в Литве маятник Фуко.

Увидеть его можно, поднявшись на второй этаж 68-метровой колокольни, которая была открыта для посещения в 2011 году после её капитальной реставрации. Там, в Музее науки, над мраморным циферблатом вращается маятник.

В чем суть эксперимента Фуко?

Первый эксперимент с маятником Фуко поставил в 1851 году в Парижском Пантеоне. Он подвесил металлический шар массой 28 килограммов на стальной проволоке длиной 67 метров. Крепление позволяло маятнику свободно колебаться во всех направлениях. Перед запуском маятника его отводили в сторону и привязывали веревкой, которую потом пережигали. Это позволяло избежать бокового толчка. Под металлическим шаром было закреплено острие, а по краям огороженной в целях безопасности территории, над которой вращался маятник, была насыпана песчаная дорожка. Таким образом маятник при своем движении прочеркивал на песке отметки.

Чтобы публика смогла ощутить вращение Земли, требовалось некоторое время. За один цикл маятник Фуко в самом первом эксперименте перемещался на незаметные для наблюдателя 3 мм (это перемещение можно было заметить по засечкам на песчаной дорожке). Но уже через несколько минут по отметкам на песке можно было легко заметить, что плоскость маятника изменилась.

К слову, в Московском планетарии, где сейчас тоже установлен небольшой маятник Фуко (длина нити 16 метров, масса шара — 50 килограммов), проводят более зрелищный эксперимент. У края траектории движения маятника ставят какой-нибудь предмет. Маятник в ходе эксперимента изменяет плоскость вращения и в какой-то момент, наконец, достигает этот предмет и сбивает его.

Каким же образом изменения плоскости вращения маятника доказывали вращение Земли? На самом деле все просто. Маятник в действительности не вращается и не меняет свою плоскость вращения — по законам физики, маятники не меняют плоскости своего раскачивания. А изменения плоскости вращения в ходе эксперимента Фуко наблюдалось только потому, что наблюдатели вращались вместе поверхностью Земли в ходе ее суточного кругового движения. Предмет в эксперименте Московского планетария, в конце концов, сбивался маятником не потому, что последний менял плоскость вращения, а потому что этот предмет вращался вместе с поверхностью Земли и в какой-то момент оказывался в плоскости вращения маятника.

 

Загрузка...

Почему маятники Фуко стараются вешать в самых высоких храмах? Все просто. Увеличения длины нити, на которой подвешен металлический шар, увеличивает поворот, совершаемый плоскостью вращения за один период. Соответственно при демонстрации работы маятника Фуко в высоких храмах вращение Земли будет ощутимей, а сам эксперимент зрелищней.

фото: nat-geo.ru

Наталия Майборода​

Раздел "Авторы" является площадкой свободной журналистики и не модерируется редакцией. Пользователи самостоятельно загружают свои материалы на сайт. Мнение автора материала может не совпадать с позицией редакции. Редакция не отвечает за достоверность изложенных автором фактов.
Загрузка...
Загрузка...