В Париже, под куполом Пантеона, медленно покачивается стальной шар. Он описывает круг, но, кажется, будто поворачивается не он, а что-то большее. Это – маятник Фуко. В 1851 году он стал первым убедительным доказательством того, что Земля вращается. Не в учебнике, не в расчетах, а прямо здесь – перед глазами.
Автор этого научного спектакля – Жан Бернар Леон Фуко, французский физик. Именно он придумал наглядный эксперимент, доказавший вращение Земли: маятник Фуко стал научной и культурной иконой.
Кто он такой, что сделал – и почему до сих пор важен
Человек без университетского диплома, но с поразительной способностью видеть физику в действии. Он родился 18 сентября 1819 года, планировал стать врачом, но не вынес вида крови на практических занятиях – и ушел в науку. Хорошо, что ушел: иначе кто бы объяснил нам вращение Земли не через астрономию, а через инженерную смекалку?
Маятник, который он сконструировал, был прост: тяжелый шар на длинном тросе. Но если подвесить его в высокой башне и толкнуть – он будет колебаться в одной плоскости, а под ним медленно повернется Земля. Именно это и произошло в Париже – на глазах изумленной публики. Вращение планеты впервые стало видимым.
Как это работает:
Фуко сделал и другие важные вещи. Он точно измерил скорость света в лаборатории. Показал, что в воде свет идет медленнее, чем в воздухе – что поддержало тогда еще спорную волну теорий. А еще он изобрел первые модели гироскопа – устройства, без которых невозможно представить ни авиацию, ни космические спутники.
Как он измерил скорость света
До Фуко скорость света измеряли довольно грубо – с погрешностью в тысячи километров в секунду. Фуко предложил оптический метод с вращающимся зеркалом. Световой луч отражался от быстро вращающегося зеркала, проходил к неподвижному зеркалу и возвращался. Пока луч шел туда-обратно, зеркало поворачивалось, и точка возврата смещалась. По этому отклонению он вычислил скорость света с точностью до ±1 %.
Как вообще измеряли скорость света:
Это было радикальное улучшение. Его результат – около 298 000 км/с – был поразительно близок к современному значению (299 792 км/с). И главное – эксперимент стал воспроизводимым в лаборатории, а не зависел от наблюдений спутников или звезд.
Свет замедляется в воде
Фуко также провел ключевой эксперимент, который опроверг корпускулярную теорию Ньютона. Он показал: если пропускать свет через воду, его скорость снижается. Это соответствовало волновой теории света, которую в то время поддерживали далеко не все.
Фуко фактически закрепил триумф волновой теории, за полвека до того, как Максвелл окончательно оформит ее математически.
Изобретение гироскопа
Чтобы дополнительно доказать вращение Земли, Фуко разработал прибор, который сохранял направление в пространстве – гироскоп. Он был первым, кто использовал его не просто как игрушку или курьез, а как научный инструмент. Гироскоп Фуко мог показывать вращение Земли так же, как маятник – но в замкнутом пространстве.
Как это было:
Сегодня без гироскопов не обойдутся ракеты, самолеты, смартфоны и даже космические зонды.
Эффект, который носит его имя
И наконец – эффект Фуко, о котором знают метеорологи и океанологи. Это то, почему течения и ветры на Земле закручиваются – по часовой стрелке в одном полушарии и против – в другом. Это связано с тем же самым вращением планеты. И снова – мы говорим об этом на языке, который предложил Фуко.
Про индукционные токи Фуко:
Он не был академиком, не писал трактатов. Но стал легендой. Его маятники сегодня – не только в музеях, но и в школах, планетариях, университетах. Их запускают снова и снова. И каждый раз кто-то видит: Земля действительно вращается. Спасибо Жану Фуко за то, что наука может быть видимой, как маятник.
