Kas ir Fuko svārsts?

Fuko svārsts, tāpat kā citi svārsti, sastāv no svara, kas karājas pie virves vai stieples. Svars tiek pacelts, pēc tam atlaists, un svārsts svārstās uz priekšu un atpakaļ vertikālā plaknē, līdz berze ar augšpusē esošo stiprinājuma punktu vai to apņemošais gaiss to palēninās. Tad svārstam, tāpat kā šūpolēm, ir nepieciešams vēl viens grūdiens, lai tas atkal iedarbotos. Kaut kad pirms 19. gadsimta vidus fiziķis Leons Fuko saprata, ka, ja viņš varētu pagarināt svārsta šūpošanās laiku, pirms tas apstājas, un noņemt berzi no tā stiprinājuma augšpusē, varētu redzēt, ka Zeme griežas no tās apakšas, tādējādi parādot, ka tā ir Zeme griežas zem debesīm, nevis otrādi.

Fuko zināja, ka, jo garāks ir vads, kas piestiprināts pie atsvara, jo lēnāks būs viņa svārsta šūpošanās. Viņš varēja piestiprināt augšējo virvi pie gandrīz bezberzes tapas, un, ja viņš izmantotu ļoti lielu atsvaru, svārsts šūpoties tik lēni, ka, Zemei izvirzoties no apakšas, šķita, ka tas maina virzienu. Trūkums bija tāds, ka, tā kā Fuko svārsts bija lielākais jebkad radītais svārsts, Fuko bija vajadzīga ēka ar ļoti augstiem griestiem. Tika piedāvāts Panteons, milzīgs mauzolejs ar kolonnu ieeju un augstiem kupolveida griestiem, un Fuko svārstam bija mājvieta.

Fuko svārsts ne tikai pierāda, ka Zeme griežas ap savu asi, bet kā žiroskops, brīvi rotējoša mašīna, kas nemaina virzienu, ja vien netiek stumts, tas ilustrē Ņūtona pirmo kustības likumu. Iemesls, kāpēc Zeme var izkļūt no svārsta apakšas, ir tāds, ka svārsts ir iekustināts un nemainīs savu kustību atbilstoši Zemes kustībai, ja vien uz to neiedarbojas kāds papildu spēks. Tomēr ar demonstrāciju radās problēma. Fuko svārstam Panteonā Parīzē, Francijā, vajadzēja vairāk nekā trīsdesmit stundas, lai sasniegtu sākotnējo stāvokli, kas ir vairāk nekā laiks, kas nepieciešams, lai Zeme veiktu vienu apgriezienu.

Vienkāršs vienādojums pētniekiem norāda platuma grādus, kas nepieciešami, lai Fuko svārsts būtu visefektīvākais, un vienādojums paredz, ka pie ekvatora Zeme negriezīsies no svārsta apakšas. Ja Leons Fuko eksperimentu būtu veicis pie ekvatora, viņš nebūtu redzējis svārsta virziena izmaiņas, tikai kustību uz priekšu un atpakaļ. Ziemeļu un Dienvidpols ir arī ideāla vieta eksperimentam. Ziemeļpolā, it kā piekārts no Ziemeļzvaigznes, Fuko svārsts ļautu Zemei pagriezties no tā apakšas tieši 24 stundu laikā. Tiešsaistē ir pieejami video, lai ilustrētu Fuko svārsta kustības gradācijas starp ekvatoru un poliem.

Mūsdienās ir tūkstošiem Fuko svārstu, kas atrodas galvenokārt universitātēs un zinātniskajās institūcijās visā pasaulē. Šie svārsti nebūs mūžīgā kustībā, jo, zaudējot enerģiju, svars pieaugs uz zemāku un zemāku līmeni, līdz tas vērsīsies uz leju uz Zemes centru un apstāsies. Lai iedarbinātu svārstu, sākotnēji tika izmantota virve, lai paceltu svaru līdz maksimālajam augstumam. Pēc tam virve tika aizdedzināta, lai pēc tam, kad tā izdegtu, nekādi papildu spēki neietekmēja svārsta kustību palaišanas laikā. Mūsdienu svārsti parasti izmanto magnētiskas ierīces, lai iedarbinātu un uzturētu svārstu kustībā.