Наука Великі вчені, їх винаходи та відкриття: цікаві факти та цифри Маятник Фуко: як французький фізик виміряв точну швидкість світла та довів обертання Землі
18 вересня 1819 року народився один із найвидатніших вчених XIX століття — Жан Бернар Леон Фуко.
Жан Бернар Леон Фуко (1819 — 1868) — видатний французький фізик, механік і астроном, який увійшов в історію науки завдяки експериментальному доведенню добового обертання Землі та низці фундаментальних відкриттів у галузі оптики та механіки. Був членом Паризької академії наук, а також іноземним членом Лондонського королівського товариства. Одним із найвідоміших винаходів Жана Фуко є маятник, названий на його честь. Що це за пристрій, а також які ще відкриття зробив французький фізик, пише "Фокус".
Хоча Жан Фуко найвідоміший завдяки маятнику, названому на його честь, про який детальніше йтиметься нижче, дослідження французького вченого стосувалися не стільки механіки, скільки оптики та електрики.
Швидкість світла
Наразі відомо, що швидкість світла становить майже 300 000 км/с, але вона дещо відрізняється залежно від середовища, через яке рухається світло. Отож, Фуко вперше визначив швидкість світла, яка була максимально наближеною до реальної. У 1850 році розрахунки фізика показали, що швидкість світла в повітрі становить 298 000 км/с ±500 км/с, що було на 10 000 км/с менше, ніж показували попередні вимірювання інших вчених.
Фуко вперше довів, що швидкість світла в повітрі та воді відрізняється: у воді світло рухається повільніше. Це дослідження дало змогу краще вивчити поведінку світла в різних середовищах, а також стало основою для майбутніх розробок в оптиці.
Дослідження, які проводив Фуко, поклали кінець корпускулярній теорії світла, згідно з якою світло складається виключно з частинок. Було отримано важливий аргумент на користь того, що світло також має хвильову природу. Пізніше було доведено, що світло поводиться і як частинка, і як хвиля, що тепер відомо як корпускулярно-хвильовий дуалізм.
Вихрові струми
Фуко відкрив індукційні вихрові струми (їх ще називають струмами Фуко). Це замкнуті електричні струми, які виникають усередині масивних провідників під час зміни магнітного поля, що діє на них
Коли магнітне поле навколо провідника змінюється, воно створює всередині металу електричне поле. Струм тече в металі по замкнутих вихрових траєкторіях. Вихрові струми завжди спрямовані так, щоб перешкоджати зміні магнітного поля, яке їх створило. Це спричиняє сильне нагрівання металу.
Індукційні вихрові струми, наприклад, використовують в індукційних плитах, де відбувається швидке нагрівання дна посуду за допомогою змінного магнітного поля.
Гіроскоп
Фуко створив пристрій, який змінив навігацію. У 1852 році вчений створив прилад, здатний зберігати орієнтацію в просторі незалежно від обертання Землі, і назвав його "гіроскоп". Цей винахід став основою для розвитку сучасних систем навігації. Гіроскоп дозволяє стабілізувати рух літаків, кораблів і космічних апаратів, які використовують його для орієнтації в просторі.
Маятник Фуко
Як уже зазначалося вище, Жан Фуко відомий багатьом завдяки маятнику Фуко. За допомогою цього пристрою французький фізик у 1851 році вперше науково довів факт обертання Землі навколо своєї осі — або добове обертання нашої планети. Саме завдяки тому, що Земля обертається навколо своєї осі, відбувається зміна дня і ночі.
Фуко провів експеримент із маятником спочатку в Паризькій обсерваторії, а потім у паризькому Пантеоні на початку 1851 року. Він використовував важкий, довгий і повільний маятник, що складався з важкої кулі, підвішеної до стелі на сталевому дроті, і продемонстрував доказ обертання Землі навколо своєї осі.
Площина коливань кулі поверталася відповідно до обертання Землі, зафіксованого в точці підвішування. Фуко довів, що якби поверхня Землі не оберталася, маятник не демонстрував би зміни площини коливань. Наявність добового обертання нашої планети зумовлює поступовий поворот площини коливань маятника відносно орієнтирів, пов’язаних із Землею.
