Foucault' pendel

Esimene Foucault’ pendel

Foucault’ pendlit demonstreeriti esimest korda 1851. aastal Pariisi observatooriumis. Mõni nädal hiljem ehitas Foucault oma kuulsaima pendli, riputades 67-meetrise messingiga kaetud tinapommiga pendli Pariisi Panthéoni kupli alla. Pendli võnkumistasand pöördus hoone suhtes 11° tunnis ja tegi täisringi 32,7 tunniga. 1855. aastal viidi pendel Conservatoire national des arts et métiers`i (rahvuslik kunsti ja käsitöö konservatoorium) Pariisis.
Muuseumi rekonstrueerimise ajal riputati pendel ajutiselt uuesti Pariisi Panthéoni (1995), kuid pärast Musée des arts et métiers (kunsti ja käsitöö muuseum) taasavamist 2000. aastal viidi pendel muuseumisse tagasi. 6. aprillil 2010 katkes pendli tross. Pendli kukkumise tagajärjel purunesid nii originaalpendel kui ka muuseumi marmorpõrand. Alates 1995. aastast ripub originaalpendli täpne koopia Pariisi Panthéoni kupli all.

Sarnased füüsikalised süsteemid

Paljude füüsikaliste süsteemide pöörlemistelje asend muutub samal viisil kui Foucault’ pendlil. 1851. aastal kirjeldas Charles Wheatstone seadet, mis kujutas endast keerleva ketta külge kinnitatud võnkuvat vedru. Vedru ja ketta vahel on fikseeritud nurk . Vedru liikumist on piiratud selliselt, et ta võnguks ühel tasandil. Kui ketast keerata, muutub ka võnkumistasand ketta suhtes sarnaselt Foucault’ pendli võnkumistasandi muutumisega Maa suhtes laiuskraadil .
Sellise katse saab teha täiuslikult tasakaalus oleva algselt mittepöörleva jalgratta rattaga, mis on omakorda asetatud pöörlevale kettale nii, et nende pöörlemisteljed moodustavad nurga . Kui ketas teeb päripäeva täispöörde, siis ratas oma algpositsiooni tagasi ei jõua, vaid tema pöörlemistelg on läbinud pöörde suurusega .
Foucault’ pendli võnkumistasandiga sarnaselt pretsesseerib ka ringorbitaalil liikuv pöörlev relativistlik osake. Relativistliku kiiruse paiknemist Minkowski aegruumis saab vaadelda kui sfääri S³ neljamõõtmelises eukleidilises ruumis, kus raadius ja ajakoordinaat on imaginaarsed. Paralleelse lükke polarisatsiooni vektorid mööda sfääri (Maa pinda) moodustavad Thomase pretsessiooni, mis on analoogne Foucault’ pendli võnkumistasandi pöörlemisega, kui vaadata paralleelset kulgemist sfääri S² kolmemõõtmelises eukleidilises ruumis.
Füüsikas on selliste süsteemide areng määratud geomeetriliste faaside, matemaatikas paralleellükke kaudu.

Foucault’ pendel lõunapoolusel

Maailmas on palju Foucault` pendleid. Enamasti asuvad need ülikoolides, teadusmuuseumides ja planetaariumides. Eriti kuulus ja esinduslik pendel asub ÜRO kontoris Manhattanil.
Selle pendliga korraldati katse lõunapoolusel. Lõunapooluse pendliprojekti, nagu seda on kirjeldatud ajalehes The New York Times ja tsiteerituna raamatust "Seven Tales of the Pendulum", püstitasid ja katsetasid lõunapoolusel asuvas Amundsen-Scotti polaarjaamas seiklushimulised John Bird, Jennifer McCallum, Michael Town ja Alan Baker. Nende mõõtmised on tõenäoliselt täpseimad, mis iial Maa poolustel teostatud. Pendel püstitati poolusele ehitatava jaama kuuenda korruse trepile. Tingimused olid keerulised: kõrgust umbes 3300 meetrit, atmosfäärirõhk vaid umbes 65% merepinnal olevast. Temperatuur kütmata trepil oli umbes −68 °C. Pendli pikkus oli 33 meetrit ja pommi raskus 25 kg.
Ainult poolusel tõestab Foucault' katse Maa tegelikku pöörlemiskiirust: pendel pöörleb vastupäeva ühe täisringi iga 24 tunni jooksul. Seega võlgnesid nad teadusele selle lugupidamisavalduse. Uus jaam pakkus Foucault` pendlile häid tingimusi. Selle kõrgus kindlustas täpse tulemuse, mida ei saanud häirida õhu liikumine. Nädalavahetustel tagas inimtegevuse vähesus vibreerimise peaaegu täieliku puudumise. Lisaks tagab poolusel madal õhurõhk väiksema õhutakistuse. Isegi algelise pendli sellistes tingimustes püstitamine oleks olnud keeruline. Kuid kui takistused ületati, kinnitasid uurijad, et võnkumistasandi pöörlemise periood on umbes 24 tundi.