フーコーの振り子の原理について。

質問

フーコーの振り子を科学博物館で見て、
実際に説明も書いてあったのですが、
何故、地球が自転していることの証明になっているのか
よく分かりませんでした。

過去の質問にあったので、回答を読んでみましたが、
それでもよくわからないんです。

なぜ振り子が振れつつもどんどん向きが変わっていくのでしょう？
地球って傾いて自転してますよね？
丁寧に教えてもらえませんか？
よろしくおねがいします。

回答No.1

noname#15943 · ベストアンサー

地球の傾きについては無視してもそんなに問題ありません。おおめにみれば傾いていないと思ってください。

慣性ってありますね。動いてるものは、ほかの力が加わらなければそのままの向きで動き続ける。これはもう確認されているとしていいですね。

振り子のおもりも、ふつう同じ向きに行ったりきたりしますね。おもりが静止する位置を０の点とします。おもりを南側に引いて放すと、おもりは０の点を通って北側に振れて、また０の点を通って南へ戻ってきます。（振り子が重力で振動する理屈は省略。）

さて、この振り子がほかの力を受けないで振れ続けると、その向きは変わらないはずですね。いつまでも南北に動く。もし地球が動いていなければ。

でも実際には振り子のゆれる向きがだんだん変わる。（実験なんですから、これは認めてください。）

なにが振り子の向きを変えているのか。目に見えない謎の力が振り子におよんでいるのかな？　どんな力だそれは。

そこでこう推論します：「振り子の向きがだんだん変わるのは地球が自転していることと関係がある」。
すると、回っているのは地球のほうで、振り子は実はずっと同じ向きに動いている。私たちも地球と一緒にまわっているから「止まっている」つもりになっているので、逆に振り子のほうが回るように見えるということか。
これなら「目に見えない謎の力」を探さないですみます。回っている地球の上で同じ向きに振れつづける振り子が、地球に乗っかって見ている我々には「向きを変える」ように見える。

あとは緯度によって振り子の向きの変わり方がちがうことを説明できれば完全な証明になるわけです。
（その点については他の解答が参考になるとおもいます。）

お礼

ありがとうございます。
大分わかってきました。

ずーっと振り子を見てたんですが、
もしかして、見てる自分達と、その建物自体が回っちゃってるってことですか？
ってことは、私が同じ地点に一日朝から突っ立ってたら、
知らず知らずのうちに、３６０°回ってるってことになるんでしょうか？

あと、自転って一体どんな向きにどんな風にして回ってるのでしょう？
質問ばかりですみません。

回答No.4

dreamplaza

新婚旅行のときに、ロスの天文台でフーコー振り子を見た男です。
いやね、嫁さんに説明するのも一苦労でしたよ（汗）。
まあ、学のないおじさんの戯言だと思って読み流してください。（←とは言うものの、ほんとに読み流すと分かりません。図で説明できるといいんですがね。）

＞なぜ振り子が振れつつもどんどん向きが変わっていくのでしょう？

地球が自転しているからです。
１日経過すると、北極点と南極点では、フーコー振り子は３６０度回転したように見えます。
実際には地球が回転していて、フーコー振り子は回転していません。
赤道上では、最初にフーコー振り子が南北に振れ始めたとすると、いつまでたっても南北に振れていますから（←ここのイメージがなかなか難しいです。）、回転したように見えません。

＞地球って傾いて自転してますよね？丁寧に教えてもらえませんか？

はい。傾いて自転しています。
この傾きは、地球が太陽の周りを回る公転軌道面に対してです。
２３．４度傾いています。
この回転の中心に、北極点と南極点があります。
地球は、北極点と南極点を中心にして自転しているのです。
（つまり、２３．４度傾いて自転していることになります。地球儀が傾いているのは、この理由からです。）

今度は＃１のお礼の補足です。

＞ずーっと振り子を見てたんですが、もしかして、見てる自分達と、その建物自体が回っちゃってるってことですか？ってことは、私が同じ地点に一日朝から突っ立ってたら、知らず知らずのうちに、３６０°回ってるってことになるんでしょうか？

そういうことになりますね。
ただし、緯度によってフーコー振り子の向きの感じ方が違うんですがね。

＞あと、自転って一体どんな向きにどんな風にして回ってるのでしょう？

地球の北極側の上空から見て、反時計回りに回っています。
約２４時間で１回転します。
（ですから、毎朝だいたい同じ時刻に太陽が昇り、夕方だいたい同じ時刻に沈みます。）

フーコー振り子は、地球の自転のため北半球では時計回りに向きを変えていくように見えるのです。
（南半球では反時計回りになります。）
その見え方は緯度によって違っています。
このへんで勘弁してください。
（これ以上は説明できんわと、嫁さんに泣きを入れました。）

お礼

お礼が遅くなってしまってごめんなさい。

丁寧に説明してくださってありがとうございます。

回答No.3

siegmund

http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=115427
をご覧下さい(No.1，No.2 のご回答と同じ趣旨ですが)．
振り子の振動面の回転の緯度依存性も書かれています．

参考URL：

http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=115427

お礼

ありがとうございます。
お礼が遅くなってしまってごめんなさい。

回答No.2

・・・・ リナ（@engelrina）

何十メートルもの長さの丈夫な糸に何十キロもの重さの鉄球を結びつけて振り子を作ると、ゆっくり動き、なかなか止まらない振り子が出来る。
(物体のもつ運動エネルギーは質量×速度である。
速度は振り子の長さによって決まるから、運動エネルギーを大きくするには振り子の球を重くすればよい。)

振り子は慣性の法則に則って同じ軌道を前後し続ける。

この振り子が北極点上にあるとして、振り子は北極点を通過して、経度０度と１８０度の経線に沿って前後して動き出したとする。
振り子はそのまま同じ軌道を動き続ける。
地球は自転する。
一時間後、軌道は東経１６５度と西経１５度を結ぶ経線に沿って動いているであろう。
そして２４時間で軌道は元に戻る。

この振り子が赤道上にあった場合、振り子は経線に沿って北極方向と南極方向を行ったり来たりしている。
地球が自転する。
振り子の軌道は変わらない。
地球の自転方向と常に９０度の角度を保って動き続ける。

それ以外の場所にあった場合はちょっとイメージはしにくいけれども、その場所の緯度によって２４時間より長い周期で一回転する。
もちろん、極点に近いほど（つまり緯度が９０度に近いほど）周期は２４時間に近くなる。

この振り子を３０分程も見続けると、振り子の往復する軌道がわずかにずれてきているのに気付くであろう。

正確な言い方をすると、振り子の軌道はずれていない。
振り子は慣性の法則にのっとり同じ軌道を前後し続けている。ずれたのは、実は大地のほうである。

フーコーが振り子を使って行った実験こそ、地球が自転していることを証明する手段であったというわけです。

おわかりいただけましたでしょうか。

参考URL
http://www.h3.dion.ne.jp/~harvest/foucault.htm

参考URL：

http://www.h3.dion.ne.jp/~harvest/foucault.htm

お礼

お礼が大変遅くなってしまってごめんなさい。

詳しく説明してくださってありがとうございます。