Kas yra Fuko švytuoklė?

Foucault švytuoklė, kaip ir kitos švytuoklės, susideda iš svarmens, kabančio ant virvės ar vielos. Svoris pakeliamas, tada atleidžiamas, o švytuoklė svyruoja pirmyn ir atgal vertikalioje plokštumoje, kol trintis su aukščiau esančiu tvirtinimo tašku arba jį supantis oras jį sulėtina. Tada švytuoklei, kaip sūpuoklei, reikia dar vieno postūmio, kad ji vėl pradėtų veikti. Kažkada prieš XIX amžiaus vidurį fizikas Leonas Foucault suprato, kad jei pavyktų pailginti švytuoklės svyravimo laiką, kol ji sustos, ir pašalinti trintį nuo jos pritvirtinimo viršuje, būtų galima pamatyti, kaip Žemė sukasi iš apačios, taip parodydama, kad ji Žemė sukasi po dangumi, o ne atvirkščiai.

Foucault žinojo, kad kuo ilgesnė viela pritvirtinta prie svarmens, tuo lėčiau svyruos jo švytuoklė. Jis galėjo pritvirtinti aukščiau esančią virvę prie beveik nesitrinančio kaiščio, o jei naudotų labai didelį svorį, švytuoklė siūbuotų taip lėtai, kad atrodytų, kad ji keičia kryptį, kai Žemė pajudėjo iš po jos. Trūkumas buvo tas, kad kadangi Foucault švytuoklė buvo didžiausia kada nors sukurta švytuoklė, Foucault reikėjo pastato su labai aukštomis lubomis. Buvo pasiūlytas Panteonas, milžiniškas mauzoliejus su kolonų įėjimu ir aukštomis kupolinėmis lubomis, o Foucault švytuoklė turėjo namus.

Foucault švytuoklė ne tik įrodo, kad Žemė sukasi apie savo ašį, bet kaip giroskopas – laisvai besisukanti mašina, kuri nekeičia krypties, nebent stumiama, iliustruoja pirmąjį Niutono judėjimo dėsnį. Priežastis, dėl kurios Žemė gali pasitraukti iš po švytuoklės, yra ta, kad švytuoklė juda ir nepakeis savo judėjimo taip, kad atitiktų Žemės judėjimą, nebent ją veiktų tam tikra papildoma jėga. Tačiau demonstruojant kilo problema. Fuko švytuoklei Panteone Paryžiuje, Prancūzijoje, prireikė daugiau nei trisdešimties valandų, kad pasiektų pradinę padėtį, daugiau nei reikia laiko, kad Žemė apsisuktų vieną kartą.

Paprasta lygtis tyrėjams nurodo platumą, reikalingą, kad Fuko švytuoklė būtų efektyviausia, o lygtis numato, kad ties pusiauju Žemė nesisuks iš po švytuoklės. Jei Leonas Foucault būtų atlikęs savo eksperimentą ties pusiauju, jis nebūtų matęs jokio švytuoklės krypties pasikeitimo, tik judėjimą pirmyn ir atgal. Šiaurės ir Pietų ašigaliai taip pat yra ideali vieta eksperimentui. Šiaurės ašigalyje, tarsi pakibusi nuo Šiaurinės žvaigždės, Fuko švytuoklė leistų Žemei iš po jos apsisukti lygiai per 24 valandas. Internete galima rasti vaizdo įrašų, iliustruojančių Foucault švytuoklės judėjimo tarp pusiaujo ir ašigalių gradacijas.

Šiandien visame pasaulyje yra tūkstančiai Foucault švytuoklių, daugiausia laikomų universitetuose ir mokslo institucijose. Šios švytuoklės nejudės nuolat, nes dėl energijos praradimo svoris kils į žemesnį ir žemesnį lygį, kol nukreips žemyn į Žemės centrą ir sustos. Norėdami paleisti švytuoklę, iš pradžių buvo naudojama virvė, skirta pakelti svorį iki didžiausio aukščio. Tada virvė buvo padegta, kad jai perdegus jokios papildomos jėgos nepaveiktų švytuoklės judėjimo paleidžiant. Šiuolaikinėse švytuoklėse paprastai naudojami magnetiniai įtaisai, skirti švytuoklei paleisti ir judėti.