Foucault Sarkacı Dünya'nın Döndüğünü Nasıl Kanıtlar?

3 Şubat 1851'de, tıp fakültesini bırakan ve fotoğrafçılıkla uğraşan 32 yaşındaki bir Fransız, Paris'teki bilim kurumunu şaşırtarak, Dünya'nın gerçekten de döndüğünü kesin olarak gösterdi.

Bir önseziyle hareket eden Léon Foucault, Dünya'nın hareketinin etkisini göstermek için bir sarkaç kullanabileceğine karar vermişti. Bir grup bilim insanını, "Dünya'nın döndüğünü görmeye davetlisiniz." diyen bir notla cezbetti ve bir araya topladı. Foucault, Paris Gözlemevi'nin Meridyen Odası'nın tavanına bir sarkaç astı. Sarkaç havada salınırken, Dünya'nın bir eksen etrafında döndüğünü etkili bir şekilde kanıtlayan bir desen çizdi.

Bir ay sonra, Foucault deneyini görkemli Pantheon binasında tüm Paris ile paylaştı. Amerikan Fizik Topluluğu'na (APS) göre, Pantheon'un yüksek kubbesinden 67 metrelik bir kablo üzerindeki 28 kilogramlık pirinç ucu sarkıttı. İleri geri sallanırken, sarkacın sivri ucu ahşap bir platform üzerine dökülen kumda çizgiler çizdi. Zamanla bu çizgilerin açısı değişti ve izleyicilere sarkacın hareket yönünün algılanmayan bir dönme hareketinin, Dünya'nın, etkisi altında değiştiğini düşündürdü.

Foucault Sarkacı'nı gösteren gravür.

 

APS'nin halk katılımı başkanı Rebecca C. Thompson, Foucault'nun, bilimsel bir kavramı ortalama bir insanın kolayca kavrayabileceği bir şekilde gösterebildiğini söylüyor. Yüzyıllar boyunca, Dünya'nın bir eksen etrafında döndüğü yaygın bir inanıştı. Ancak, olguyu gerçekler alanına sağlam bir şekilde oturtarak, kalıcı şüpheleri kesin olarak ortadan kaldıran Foucault oldu. Thompson, “Gerçekten evrenimizi temelde farklı bir şekilde anlamaya yönelik kültürel değişimi başlattı.” diyor.

Deney, büyülenmiş Parislileri çeken ve Foucault'yu şöhrete taşıyan bir başarı oldu. Foucault'nun hesaplamalarına dayanan sarkaçlar dünya çapında görünmeye başladı ve hala birçok bilim müzesinin simgesel özellikleri.

İspanya, Barselona'daki CosmoCaixa müzesindeki Foucault'dan ilham alan bir sarkaç aygıtı. Sarkaçın yolu, Dünya'nın dönüşü nedeniyle yer değiştirirken, ucu, dairenin çevresindeki tüm dikey çubukları kademeli olarak devirecektir.

 

Sarkaç, enlemine bağlı olarak bir sarkacın yolunun her gün ne kadar bozulacağını tahmin eden, Foucault'nun sinüs yasasına göre hareket eder. Herhangi bir dış kuvvet yokluğunda, bir sarkaç tek bir düzlemde sonsuza dek ileri geri sallanır - kademeli açısal kayma olmaz. Ancak Dünya dönüyor, bu yüzden sistem bu kadar basit değil.

Dünya yüzeyindeki tüm noktalar bir birim olarak döndüğünden, gezegenin daha geniş kısımlarında (ekvatora daha yakın) bulunanların, aşırı kuzey ve güney enlemlerinde her gün daha küçük daireler çizen noktalara "ayak uydurmak" için her saniyede daha fazla metre kat etmesi (yani daha hızlı gitmesi) gerektiği sonucu çıkar. Hissetmeseler de, Ekvador Quito'da duran bir kişi, İzlanda'nın Reykjavik kentindeki bir kişiden kayda değer ölçüde daha yüksek bir hızla hareket eder.

Bir sarkacın her dönüşü, onu ekvatordan daha uzaktaki bir noktadan ekvatora daha yakın bir noktaya, ve tam tersi, götürdüğünden ve bu noktalardaki hızlar farklı olduğundan, sarkacın yolu her salınımda hafifçe bozulur ve kademeli olarak orijinal yöneliminden uzağa döndürülür. Bu etkinin kapsamı, sarkacın Dünya'nın neresinde sallandığına bağlıdır.

Hizmet dışı bırakılan Smithsonian sarkacı.

 

Thompson, enlemdeki küçük değişikliklerin büyük etkileri olduğu Kuzey Kutbu'nda, bir sarkaç tarafından izlenen yolun yalnızca 24 saat içinde tam 360 derece kayacağını açıklıyor. Bu arada ekvatorda, bir sarkacın hareketinin bozulduğu görülmez.

Foucault sinüs yasasını kullanarak, sarkacının Paris'teki yolunun saatte 11.25 derece veya günde 270 derece değişeceğini tahmin etti. Ve öyle oldu.

Foucault'nun sinüs yasası, trigonometride iyi bir temele sahip olan herkesin enlemlerini belirlemek için bir sarkaç kullanmasına imkan verir. Ancak çoğunlukla, sarkaç, dünyanın dört bir yanındaki müzelerde merak uyandıran bir nesne haline geldi.

Bu içerik Smithsonian Magazine’den derlenmiştir.