Und die Erde dreht sich doch!
Im Takt der Zeit
WORUM GEHT ES?
Mit dem nach ihm benannten Pendel gelang es dem französischen Physiker Léon Foucault im Jahre 1850 die Drehung der Erde direkt, also ohne Zuhilfenahme astronomischer Methoden, nachzuweisen.
Das Foucault’sche Pendel ist ein sehr langes sogenanntes Fadenpendel, das in der PHÄNOMENTA aus einem festen Faden von 27 m Länge und eine angehängten Pendelmasse von 30 kg besteht. Ein stabiler dreibeiniger Innenturm in Lüdenscheids Wahrzeichen, dem PHÄNOMENTA-Turm, sorgt für einen ruhigen Aufhängepunkt. Der Außenturm hält Witterungseinflüsse, vor allem Wind, fern. Die Schwingungsdauer beträgt rund 10 s, der Ausschlag aus der Ruhelage in beide Richtungen je 1,50 m. Die Drehung der Erde bezüglich der Pendelebene wird durch zwei teilweise mit Sand gefüllte Kugeln angezeigt. Diese werden vom Pendel Stück für Stück auf einer kreisförmigen Schiene verschoben, und zwar in einer Stunde um etwa 11,5 Grad, was man bei einem längeren Aufenthalt in der Phänomenta gut beobachten kann.
WARUM IST DAS SO?
Betrachten wir die Schwingung eines Fadenpendels etwas genauer: Um das Pendeln anzuregen, muss man die Masse am unteren Ende des Fadens seitlich auslenken und dann loslassen. Sogleich schwingt sie (aufgrund der Trägheit) über die ursprüngliche Ruhelage, die senkrecht unter dem Aufhänge Punkt liegt, hinaus zur gegenüberliegenden Seite, wo sie fast die gleiche Auslenkung erreicht. Wenn man gut beobachtet, fällt auch auf, dass die Masse unten in der Mittellage die höchste Geschwindigkeit hat und oben an den Umkehrpunkten kurz stehenbleibt. Betrachtet man das Hin- und Herfahren eines Skaters in der Half-Pipe als Schwingung, lässt sich Ähnliches beobachten: Am Boden ist der Skater am schnellsten, an den Umkehrpunkten bleibt er kurz stehen, um sich umzudrehen oder kleine Kunststückchen zu vollführen.
Nehmen wir nun an, wir stehen mit unserem Foucault’schen Pendel direkt auf dem Nordpol. Wenn wir das Pendel schwingen lassen, wird es aufgrund der Trägheit die ganze Zeit die einmal vorgegebene Schwingungsrichtung bzw. -ebene beibehalten. Für uns als auf dem Erdboden mitrotierende Beobachter scheint es, als drehte sich die Pendelebene, in Wirklichkeit ist es die Erde, die sich unter dem Pendel dreht. Am Nordpol dauert die Drehung genau 24 Stunden, also einen Tag, am Äquator dreht es sich überhaupt nicht, man könnte sagen, die Drehung dauert unendlich lang. Hier in Lüdenscheid (ca. 51 Grad nördlicher Breite) dauert ein Umlauf rund 31 Stunden.