フーコーの振り子

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この項目では、物理学の振り子について記述しています。ウンベルト・エーコの小説については「フーコーの振り子 (小説)」をご覧ください。

フーコーの肖像と南半球における振り子の動作

フーコーの振り子（仏語 Pendule de Foucault）とは、長い（通常10m以上の）振り子の底に質量の大きいおもりをつけたもの。地球が自転していることの証明に使用される。レオン・フーコーが1851年 1月8日にパリのパンテオンで公開実験を行って、地球の自転を証明した。

[編集] 概要

フーコーの振り子が北極におかれた場合のイメージ。気象条件を無視すれば、振り子は地球の自転に影響されることなく単振動を繰り返す。

フーコーの時代、地球の自転は常識となりつつあったが、それを物理的に証明する方法は開発されていなかった。フーコーは、振り子を振れさせると、赤道以外の場所では、地球の自転によって振り子の振動方向がみかけ上少しずつ回転するようにずれていく（北半球では右回りに、南半球では左回りに）はずだと考えた。1851年にまず自宅地下室で2mの振り子を用いて実験を行い、同年2月パリ天文台にて公開実験を行って、成功を収めた。さらにナポレオン3世の好意により、同年3月から12月にかけてパンテオンにて公開実験が行われた。このとき用いた振り子は、パンテオンの大ドームから全長67mのワイヤーで28kgのおもりを吊るしたものであった。この振り子のオリジナルは、パリのメチエ博物館に保存されている。また公開実験が行われたパンテオン内でも振り子の展示を見ることができる。

フーコーの振り子は、コリオリの力が関係している。このため、この振り子の発明者はフーコーではなくガスパール＝ギュスターヴ・コリオリだと言われることがあるが、実際にはコリオリは自身の発見したコリオリ力が地球の自転の証明に使えるとは考えなかった。

フーコーは在野の研究者で、いわゆる職業科学者ではなかったため、公開実験を見た科学者たちは、このような簡単な実験は既に誰かが思いついて行っているはずだと考え、過去の記録をあたったが、そのようなものは存在しなかった。

フーコーの振り子が1周するのに必要な時間は、次の式で表される。この式もフーコーが発見した。

1周に必要な時間 = 1 日 /sin θ （ここでθは振り子の場所の緯度）

この式が正しいことは、後に他の科学者によって証明された。フーコー自身は式は提示したが証明は行っていない。