3. februar 1851 demonstrerte en 32 år gammel franskmann - som droppet fra medisinsk skole og dyppet i fotografering - definitivt at jorden faktisk roterte, overraskende den parisiske vitenskapelige virksomheten.
Léon Foucault hadde handlet om en fange, og hadde bestemt at han kunne bruke en pendel for å illustrere effekten av jordens bevegelse. Han kalte sammen en gruppe forskere og lokket dem med en lapp som erklærte: ”Du er invitert til å se Jorden snu.” Foucault hengte en pendel fra taket i Meridian Room of Paris Observatory. Da den feide gjennom luften, sporet den et mønster som effektivt beviste at verden snurret rundt en akse.
En måned senere delte Foucault sitt eksperiment med hele Paris i den majestetiske Pantheon-bygningen. I følge American Physical Society suspenderte han en pund på 61 pund av messe på en 220 fot kabel fra Pantheons høye kuppel. Mens den svingte frem og tilbake, sporet den spisse enden av boblinjene i sand som hadde blitt helt på en treplattform. Over tid endret vinkelen på disse linjene seg, og antydet for publikum at retningen på pendelens ferd forskjøvet under påvirkning av en uopplevd rotasjonsbevegelse - Jordens retning.
Foucault var i stand til å demonstrere et vitenskapelig konsept på en måte som den gjennomsnittlige personen lett kunne forstå, sier Rebecca C. Thompson, leder for offentlig oppsøkende virksomhet for APS. I århundrer var det en vanlig tro at Jorden roterte på en akse. Men det var Foucault som fjernet dvelende tvil en gang for alle og etablerte fenomenet fast i riket. "Det startet det kulturelle skiftet til å forstå vårt univers på en annen måte, " sier Thompson.
Eksperimentet var en hit, og tegnet flokker med fascinerte parisiere og katapulterte Foucault til berømmelse. Pendler basert på Foucaults beregninger begynte å vises over hele verden - og er fremdeles ikoniske trekk ved mange vitenskapsmuseer i USA og andre land.
Smithsonian Institution gjorde et pendel til et samlingspunkt for dets museum for historie og teknologi (som senere ble National Museum of American History). Bygningen - som åpnet i 1964 på National Mall i Washington, DC - ble designet med hensikt å imøtekomme en pendel. Den hang fra taket i tredje etasje og strakk seg 71 fot gjennom sentrum av bygningen, der den svingte sakte og rytmisk over en nydelig emblazonert sirkel i første etasje. Smithsonian-pendelen var ment å bli sett ovenfra, i andre etasje.
Et Foucault-inspirert pendelapparat på CosmoCaixa-museet i Barcelona, Spania. Når pendelbanen skifter på grunn av jordens rotasjon, vil boben gradvis slå over alle de vertikale stavene rundt sirkelens omkrets. (Wikimedia Commons) Når man ser nedover, ville besøkende se en symmetrisk hul messingbob som veide rundt 240 kilo og formet som en omvendt tårnstråle. Da den beveget seg frem og tilbake - forenklet med et elektromagnetisk trykk for å holde den kontinuerlig svingende til tross for luftmotstand og vibrasjoner i kabelen - ville den slå ned tomme eller så høye tapper som sto på faste punkter langs omkretsen av en liten sirkel. Over tid kunne seerne se retningen på pendelens svingforandring, noe som antydet at jorden roterte under dem.
Smithsonian-pendelen beveget seg, som alle pendler, i samsvar med Foucaults sinuslov, som forutsier hvor mye en pendels bane vil forvrenge hver dag basert på breddegrad. Fraværende noen ytre krefter, ville en pendel svinge frem og tilbake i et enkelt plan for alltid - det ville ikke være noen gradvis vinkelforskyvning. Men Jorden roterer, så historien er ikke så enkel.
Siden alle punkter på jordens overflate roterer som en enhet, følger det at de som er plassert på de bredere delene av planeten - nærmere ekvator - må dekke flere meter hvert sekund (dvs. gå raskere) for å "følge med" med poengene som spores mindre sirkler hver dag på de ekstreme nordlige og sørlige breddegrader. Selv om de ikke føler det, beveger en person som står i Quito, Ecuador, med betydelig høyere hastighet enn en i Reykjavik, Island.
Fordi hver sving i en pendel tar den fra et punkt lenger fra ekvator til et punkt nærmere ekvator og omvendt, og hastighetene på disse punktene er forskjellige, blir pendulens vei forvridd subtilt med hver sving, gradvis dreiemoment bort fra dens opprinnelige orientering. Omfanget av denne effekten avhenger av hvor på jorden pendelen svinger.
På Nordpolen - der små endringer i breddegrad har store implikasjoner - ville banen sporet av en pendel skifte gjennom hele 360 grader på bare 24 timer, forklarer Thompson. Ved ekvator kunne man i mellomtiden ikke se at en pendelbevegelse forvrenger.
Ved hjelp av sinusloven forutså Foucault at banen til pendelen hans i Paris ville skifte 11, 25 grader hver time, eller 270 grader på en dag. Og det gjorde det.
Smithsonian-pendelen ble til slutt tatt ut på grunn av at det ikke hadde mye å gjøre med amerikansk historie, det nye fokuset til det tidligere Museum of History and Technology. (Smithsonian Institution Archives) Sinusloven gjør at alle med en anstendig forankring i trigonometri kan bruke en pendel for å bestemme breddegrad. Men stort sett, på museer over hele verden, har pendelen blitt et objekt som vekker undring.
Så ikonisk som elefanten som hilser besøkende i rotunden til Smithsonian's National Museum of Natural History, var pendelen ved Historie- og teknologimuseet en møteplass, et slående bakteppe for refleksjon og utdanning. "Det lignet veldig på en fontene i en park, " sier Peter Liebhold, en kurator i arbeids- og industriinndelingen ved American History Museum.
Både barn og voksne vil stirre på pendelen og meditere på bevegelse og betydning. En morgen i 1998, før museet hadde åpnet, knakk kabelen og sendte den enorme boben som surret mot gulvet, og savnet en ansatt.
I stedet for å reparere kabelen, valgte museet å trekke seg Foucaults pendel. Dets direktør bestemte den gang at enheten ikke hadde så mye å gjøre med verken Amerika eller historie, sier Liebhold.
Avgjørelsen delte ansatte. "Det var pendulkrammere og pendelhatere, " sier Liebhold. Pro-pendulansatte sa at det var kult og morsomt å se på. Anti-pendelgruppen mente den ikke ga mye til museets innsats for å lære publikum om amerikansk historie og kultur.
Selv om Liebhold sier at han var i hatersleiren, mener han pendler har sin plass, bare andre steder. En pendel "gjør massene mer tillit til vitenskapens kraft, " sier han.
Thompson er enig, og bemerker at mens pendelen ikke lenger er nødvendig for å bevise at jorden roterer, "er det nyttig hvis vi kan få barn engasjert i vitenskap."
