«Το Εκκρεμές του Φουκώ – Η ιστορία του»
Την ονομασία του την πήρε από τον Γάλλο φυσικό Ζαν Μπερνάρ Λεόν Φουκώ
Τον Φεβρουάριο του 1851, ο Φουκώ παρουσίασε στην Μεσημβρινή Αίθουσα του Αστεροσκοπείου του Παρισιού, το πείραμα που αποδείκνυε την κίνηση της Γης γύρω από τον άξονά της.
Η κατασκευή ήταν απλή. Μία μεταλλική σφαίρα κρεμόταν από ένα σκοινί πολλών μέτρων. Σε αδρανή κατάσταση, η μεταλλική μπάλα κρεμόταν κατακόρυφα.
Η μπάλα σε κίνηση, περιστρεφόταν γύρω από την θέση ηρεμίας της σε συγκεκριμένες κατευθύνσεις.
Εάν η Γη δεν περιστρεφόταν, η σφαίρα θα κινούταν στην πάντα στην ίδια θέση. Με αυτό τον τρόπο ο Φουκώ έδειξε και απτά πλέον ότι η Γη κινείται.
Εξαιτίας της κίνησης της Γης, το εκκρεμές ταλαντώνεται συνέχεια σε συγκεκριμένες κατευθύνσεις. Αν θέσουμε την θέση εκκίνησης του εκκρεμούς στον Βόρειο Πόλο, η σφαίρα θα επιστρέψει στην θέση της έπειτα από 12 ώρες.
“Το πείραμα”
Για την κατασκευή του εκκρεμούς του Φουκώ αρκεί ένα αρκετά μακρύ σχοινί, ώστε να ελαττώνεται το φαινόμενο της μείωσης των ταλαντώσεων, και ένα βάρος, τέτοιο, ώστε να κρατάει το σχοινί τεντωμένο. Θέτουμε το εκκρεμές σε ταλάντωση στο Βόρειο πόλο. Αν η γη δεν έκανε περιστροφή τότε το εκκρεμές θα ταλαντώνονταν ακριβώς στο ίδιο κάθετο επίπεδο. Επειδή η γη κινείται, το κάθετο επίπεδο του εκκρεμούς στρέφεται αντίθετα από τη φορά κίνησης της γης, λόγω των δυνάμεων Κοριόλις. Εμφανίζεται σαν η γη να γυρίζει κάτω από το εκκρεμές, πράγμα που ακριβώς συμβαίνει. Η στροφή αυτή του επιπέδου θα κάνει έναν πλήρη κύκλο σε διάστημα μιας ημέρας ή μισό (οπότε θα φαίνεται σαν να έχει επανέλθει στην αρχική του θέση) σε 12 ώρες.
Το πείραμα αυτό το παρουσίασε για πρώτη φορά το Φεβρουάριο του 1851, στη Μεσημβρινή Αίθουσα του Αστεροσκοπείου του Παρισιού ο Φουκώ. Το πείραμα επαναλήφθηκε μετά από μερικές εβδομάδες στο Πάνθεον του Παρισιού. Το 1851 ήταν πλέον αρκετά γνωστό ότι η γη κινείται, όμως το εκκρεμές του Φουκώ ήταν η πρώτη δυναμική απόδειξη.
Στους πόλους η κίνηση του επιπέδου ταλάντωσης εκτελεί έναν πλήρη κύκλο σε μία αστρονομική μέρα. Στα υπόλοιπα σημεία της γης ο πλήρης κύκλος ολοκληρώνεται σε χρόνο μεγαλύτερο από τους πόλους ανάλογα με το γεωγραφικό πλάτος στο οποίο βρίσκεται.
-
ημ(φ)
όπου:
– περίοδος περιστροφής του εκκρεμούς (μοίρες ανά αστρονομική ώρα),
– συχνότητα περιστροφής της γης (περίπου 15° την ώρα),
– πλάτος της ταλάντωσης του εκκρεμούς,
– μήκος του εκκρεμούς,
– γεωγραφικό πλάτος.
Αν το πλάτος της ταλάντωσης ( ) είναι αρκετά μικρότερο από το μήκος() τότε ο τύπος απλοποιείται σε:
-
- = ω*ημ(φ)
Από τον τύπο φαίνεται ότι στον ισημερινό δεν υπάρχει περιστροφή του εκκρεμούς καθώς το γεωγραφικό πλάτος είναι μηδέν και το ημίτονο της γωνίας είναι μηδέν.
“Ποιος ήτα ο Φουκώ”
Ο Φουκώ γεννήθηκε στη Γαλλία στις 18 Σεπτεμβρίου το 1819.
Ο πατέρας του ήταν εκδότης και είχε γίνει ιδιαίτερα δημοφιλής για την πετυχημένη έκδοση μιας πολυτελούς σειράς βιβλίων που αφορούσε την ιστορία της Γαλλίας.
Καθώς η υγεία του ήταν ιδιαίτερα ασταθής, ο πατέρας του Φουκώ αποφάσισε να συνταξιοδοτηθεί νωρίτερα και να μετακομίσει μαζί με την οικογένειά του στην εξοχή, μακριά από την αποπνικτική ατμόσφαιρα του Παρισιού.
Δυστυχώς, δεν κατάφερε να ξεπεράσει τα προβλήματα υγείας του και όταν ο Φουκώ έκλεισε τα 9, ο πατέρας του πέθανε.
Η μητέρα του τότε αποφάσισε να επιστρέψουν στον Παρίσι.
Ο Φουκώ δεν ήταν ιδιαίτερα επιμελής στις σπουδές του και μάλλον τεμπέλιαζε παρά μελετούσε. Τα χέρια του «έπιαναν» και περνούσε πάρα πολλές ώρες συναρμολογώντας μεγάλες και πολύπλοκες κατασκευές.
Εξαιτίας της υγείας και της μάλλον άχαρης νεανικής του εμφάνισης, προτιμούσε να μένει στο σπίτι του και να γεμίζει την μοναξιά του με ευφάνταστες δημιουργίες.
Είχε στραβισμό, από το ένα μάτι έβλεπε μακριά και από το άλλο κοντά. Ήταν κοντός και ασθενούσε πολύ συχνά.
Ο ντροπαλός χαρακτήρας του και η έφεση στις χειροτεχνίες τον οδήγησαν να σπουδάσει Ιατρική στο Παρίσι, συγκεκριμένα χειρουργική. Ήταν κάτι που προτιμούσε και η μητέρα του.
Από την πρώτη κιόλας μέρα που επισκέφτηκε το χειρουργείο, συνειδητοποίησε ότι η χειροτεχνία και η χειρουργική δεν ήταν το ίδιο. Μόλις αντίκριζε αίμα, χλόμιασε και ζαλιζόταν! Παράτησε την Ιατρική και σπούδασε Οπτική.
“Φουκώ και Φιζό – Η γνωριμία και η φιλία τους”
Τον καιρό που σπούδαζε Ιατρική, ο Φουκώ γνώρισε τον Ιπολίτ Φιζό, επίσης φοιτητή Ιατρικής και μαζί ασχολήθηκαν με πολλά πειράματα.
Ένας καθηγητής του, βλέποντας την ιδιαίτερη κλίση του νεαρού για τις κατασκευές, του πρότεινε να φτιάξει έναν φωτογραφικό οδηγό, που θα χρησίμευε στην μικροσκοπική Ιατρική.
Η εξαιρετική δουλειά Φουκώ με τη συνδρομή του Φιζό, κίνησε το ενδιαφέρον του Φρανσουά Αραγκό, διευθυντή του αστεροσκοπείου του Παρισιού, και έτσι ακολούθησαν πολλές φωτογραφίες και διάφορα πειράματα.
Οι Φουκώ και Φιζό μέτρησαν για πρώτη φορά την ταχύτητα του φωτός με ακρίβεια το 1862. Ύστερα από αυτές τις επιτυχίες, δεν επαναπαύτηκε.
Ένα χρόνο μετά το διάσημο εκκρεμές του, κατασκεύασε το γυροσκόπιο, άλλο ένα μηχάνημα που επιβεβαίωνε ότι η Γη κινείται γύρω από τον εαυτό της.
Και στον τομέα της οπτικής η προσφορά του ήταν ιδιαίτερα σημαντική, γιατί έφτιαξε μεγάλα τηλεσκοπικά κάτοπτρα, καταργώντας την χρήση φακών.
“Η ασθένεια του Φουκώ και ο θάνατος του”
Ο Φουκώ έπασχε από σκλήρυνση κατά πλάκας. Τον Οκτώβριο του 1867, έπαψε να αισθάνεται τα χέρια του. Στις 11 Φεβρουαρίου του 1868, ο Φουκό πέθανε. Ήταν μόλις 49 χρόνων.
Ορισμένοι ιστορικοί θεώρησαν ότι τα χημικά που χρησιμοποιούσε ο Φουκώ στην διεξαγωγή των πειραμάτων του, αύξησαν τις συνέπειες της ασθένειάς του.
Ο Φουκώ τιμήθηκε με το Μετάλλιο Κόπλεϊ για τα πειράματα του, που αποδείκνυαν την περιστροφική κίνηση της Γης.
Το εκκρεμές του Φουκώ βρίσκεται στο Πάνθεον του Παρισιού και ταλαντώνεται από το 1852:
