Як маятник Фуко показує, що Земля обертається під ним

16 Жовтня, 2026 3 хв читання

Другого лютого 1851 року паризькі вчені отримали записку: «Вас запрошують побачити, як обертається Земля». Її розіслав 32-річний Леон Фуко (Léon Foucault), який кинув медичне навчання й захоплювався фотографією. У Меридіановій залі Паризької обсерваторії він підвісив до стелі маятник, і той креслив візерунок, що доводив обертання планети навколо осі. ¹ Як вантаж на тросі може показати рух цілої планети?

Маятник зберігає площину свого гойдання, а Земля разом із підлогою та спостерігачем повертається під ним. Через це здається, що напрямок гойдання змінює сам маятник. За місяць Фуко повторив дослід у Пантеоні, де підвісив під куполом латунно-свинцеву кулю масою близько 28 кг на тросі завдовжки 67 м. Вістря кулі креслило лінії в піску на дерев’яній платформі, і з часом кут цих ліній змінювався.

Жодна сила не повертає площину гойдання

Коли маятник розгойдано, він рухається у вертикальній площині, яку задають траєкторія кулі й трос. Сила тяжіння тягне кулю вниз, натяг троса тримає її, але жодна сила не змінює напрямок гойдання. Це наслідок першого закону Ньютона: тіло зберігає напрям руху, доки його не штовхнуть в інший бік.

Найпростіше це уявити на полюсі. Якщо підвісити маятник точно над Північним полюсом, Земля робитиме під ним повний оберт за 24 години, а площина гойдання лишатиметься на місці. Для спостерігача на підлозі це виглядатиме як поворот на 360° за добу, тобто приблизно на 15° за годину.

Foucault pendulums in CosmoCaixa Barcelona — Прилад у вигляді маятника, створений за мотивами ідей Фуко, у музеї «CosmoCaixa» в Барселоні, Іспанія. У міру того як траєкторія руху маятника змінюється внаслідок обертання Землі, він поступово збиватиме всі вертикальні стрижні, розташовані по колу.

Людина на підлозі будівлі природно вважає її стійкою, доки очі чи відчуття рівноваги не підказують іншого. Якщо основа рухається повільно й плавно, легко повірити, що рухається інший предмет. Так буває в потязі чи авто, що рушає дуже плавно: на мить здається, що зрушив сусідній транспорт або навіть будівля.

Реклама - Прибрати та підтримати сайт

У Пантеоні це було видно за слідами в піску. Глядачі бачили, що напрямок руху маятника зсувається під впливом непоміченого обертання. У сучасних музеях куля поступово збиває невисокі стрижні чи кеглі, розставлені по колу, і за ними можна стежити за поворотом площини.

Дослід Фуко став першою задовільною демонстрацією обертання Землі лабораторним приладом, а не астрономічними спостереженнями.

Чим ближче до екватора, тим повільніше повертається площина

Швидкість видимого повороту залежить від широти. На полюсі це близько 15° за годину. У Києві площина коливань повертається приблизно на 11,5° за годину, тобто робить повний оберт приблизно за 31 годину. Що далі на південь, то повільніше, а на екваторі повороту немає взагалі. Південніше екватора поворот з’являється знову, але в протилежний бік.

Цю залежність описує «закон синуса» Фуко: кут повороту за годину дорівнює приблизно 15°, помноженим на синус широти. Для Парижа Фуко передбачив 11,25° за годину, або 270° за добу, і маятник так і поводився. У Сан-Дієго повне коло площина гойдання робить за 44,5 години. Хто знає тригонометрію, може за швидкістю повороту маятника навіть визначити широту місця.