傅科摆为什么能够证明地球在自转

傅科摆是因为惯性能够证明地球在自转。
傅科摆是一个单摆，底板有一个量角器。
单摆振动时，振动面依理应保持不变，但因地球在自转，在地面上的观察者，不能发觉地球在转，但在相当长的时期内，却发现摆的振动面不断偏转。
从力学的观点来看，这也是由于受到了科里奥利力影响的缘故。
这项显示地球自转的装置，是1851年傅科在巴黎首先制成的，虽然早在1650年，已有人观察到摆的振动面在缓慢地旋转，但却未能对此现象作出正确的解释。所以我们现在把用来显示地球自转的这种装置叫傅科摆。

傅科摆（英语：Foucault pendulum），是依据法国物理学家莱昂·傅科命名的，是证明地球自转的一种简单设备。傅科的这个摆的是一个演示地球自转的实验。这种摆也因此被命名为“傅科摆”。傅科摆为什么能够演示出地球自转呢？简单的说，因为惯性。

通常，说“地球具有自转”的时候，并没有明确出它到底相对于什么自转。这是一个非常重要的问题，如果没有参照物，谈论运动是不可想象的。还没有办法在空间中打上一根钉子作为绝对的参照物，因此，我们只能依靠较远的、看起来似乎是静止的天体作为参照物。事实上，
那些天体也绝不是“空间中的钉子”，只不过因为它们实在太遥远了，我们不妨——事实上恐怕也是唯一的选择——把它们作为参照物。以遥远的恒星作为参照物，
一个物体不受外力作用的时候，将一直保持它的运动状态。这也是牛顿第一定律的内容。

摆是一种很有趣的装置。给摆一个恰当的起始作用，它就会一直沿着某一方向，或者说某一平面运动。如果摆的摆角小于5度的话，(高中物理书允许在10°之内)摆锤甚至可以视为做一维运动的谐振子。

考虑一种简单的情况，假如把傅科摆放置在北极点上，那么会发生什么情况呢？很显然，地球在自转——相对于遥远的恒星自转。同样，由于惯性，
傅科摆的摆锤相对于遥远恒星的运动方向（平面）是不变的。（你可以想象，有三颗遥远的恒星确定了一个平面，而傅科摆恰好在这个平面内运动。由于惯性，当地
球以及用来吊起摆锤的架子转动的时候，摆锤仍然在那个平面内运动）那么什么情况发生了呢？你站在傅科摆附近的地球表面上，显然会发现摆动的平面正在缓缓的
转动，它转动的速度大约是钟表时针转动速度的一半，也就是说，每小时傅科摆都会顺时针转过15度。摆在同一平面内运动，这里所说的平面是由远方的恒星确定
的

如果把傅科摆放置赤道上呢？那样的话，我们将观察不到任何转动。把摆锤的运动看做一维谐振（单摆），由于它的运动方向与地轴平行，而地轴相对遥远的恒星是静止的，所以我们观测不到傅科摆相对地面的转动。

在把傅科摆移回巴黎。摆锤的运动可以分解为沿地轴方向的和与之垂直方向上的两个分运动。后者会产生相对地面的旋转（正如北极的傅科摆）。这两个分运动合成的结果是，从地面上的人看来，傅科摆以某种角速度缓慢的旋转——介于傅科摆在北极和赤道的角速度之间。（也可以从科里奥利力的角度解释，得出的结论是一样的）如果在北极的观测到傅科摆旋转一周的时间是A（A=24h），那么在任意纬度γ上，傅科摆旋转一周所需的时间是A/sinγ。对于巴黎，这个数字是31.8小时。

傅科摆就是用来证明地球的自转的
1851年,法国物理学家让.傅科在巴黎国葬院安放了一个钟摆装置,
摆的长度为67米,底部的摆锤是重28千克的铁球,在铁球的下方镶嵌了一枚细长
的尖针.这个巨大的装置是用来做什么的呢?原来,傅科要证明地球的自转.他
设想,当钟摆摆动时,在没有外力的作用下,它将保持固定的摆动方向.如果地
球在转动,那么钟摆下方的地面将旋转,而悬在空中的摆具有保持原来摆动方向
的趋势,对于观察者来说,钟摆的摆动方向将会相对于地面发生变化.原理想通
了,实验却并不好做.由于钟摆方向的改变是细微的,所以稍强一些的气流就会
使实验结果发生变化.由于摆臂越长,实验效果越明显,所以为了观察到方向的
改变,实验地点一定要设置在顶棚很高的厅堂中,顶棚用来悬挂钟摆.傅科最后
选择了巴黎高耸的国葬院作为实验场所,并在摆的下放安置了一个沙盘.在摆运
动时,摆尖会在沙盘上划出一道道的痕迹,从而记录了摆动方向.
实验的结果与傅科的设想完全吻合,摆的摆动显示为由东向西的、缓慢而持
续的方向旋转.傅科的演示直接证明了地球自西向东的自转