Kann ein Pendel beim Schwingen die Erdrotation beweisen?

Die Erde dreht sich um die Sonne. Für eine Umdrehung braucht sie ein Jahr. Die Erde dreht sich aber auch um sich selbst. Für eine Umdrehung braucht sie einen Tag. Die Rotation der Erde ist also dafür verantwortlich, dass die Sonne jeden Tag auf- und wieder untergeht. Dass sich die Erde um die Sonne dreht und um sich selbst, habe ich in der Schule gelernt. Überprüft habe ich das nie, weil ich dachte, dass dies mit den Dingen, die ich zu Hause habe, nicht möglich sei.

Doch nun bin ich in dem Buch von

Philip Ball: Experimente. Versuch und Irrtum in der Wissenschaft

über die Information gestolpert, dass sich die Erdrotation mit Hilfe eines Pendels beweisen lässt. Der erste Mensch, der diesen Beweis erbrachte, war Jean-Bernard-Léon Foucault im Jahr 1851 in Paris. Das Buch erklärt das Experiment, das Jean damals ausgeführt hat auf zwei Seiten. Leider habe ich trotz des Textes und der Bilder nicht begriffen, wie genau das Experiment funktioniert. Doch zum Glück gibt es das Internet, das uns hoffentlich im Rahmen unserer heutigen Recherche jene Informationen liefern wird, die mir zum Verständnis noch fehlen.

Schritt 1: Jean fotografiert den Nachthimmel mit Hilfe eines Pendels

Der Physiker Jean-Bernard-Léon Foucault wurde 1819 geboren und verstarb 1868. Als er sieben Jahre alt war entstand das erste Foto, das je gemacht wurde. Als er selbst zur Kamera griff, um den Nachthimmel zu fotografieren, steckte die Fotografie noch immer in den Kinderschuhen. Dies hatte ungewollte Auswirkungen auf seine Nachthimmelbilder:

„Doch da die Sterne sich aufgrund der Erdrotation über den Himmel zu bewegen scheinen, erschienen sie dank der langen Belichtungszeiten, die die Fotoplatten damals erforderten, als Streifen auf den Bildern.“

S. 16.

Als waschechter Physiker nahm sich Jean des Streifenproblems an und entwickelte

„ein pendelgetriebenes Uhrwerk, das die Kamera mit den Schwingungen des Pendels sanft nachführte.“

S. 16.

Leider habe ich trotz längerer Suche im Internet nicht herausgefunden, wie genau das pendelgetriebene Uhrwerk dafür sorgte, dass auf Jeans Fotos Sterne statt Streifen zu sehen waren. Doch wer weiß, vielleicht finden wir die Antwort, wie das mit dem Foto funktionierte, wenn wir uns das Pendel anschauen, mit dem Jean die Erdrotation bewies.

Schritt 2: Jean beweist die Erdrotation mit Hilfe eines Pendels

Philip schreibt in seinem Buch, dass Jean ein Pendel nutzte, um die Erdrotation zu beweisen. Ähnlich wie bei der Geschichte mit der Fotografie habe ich aufgrund meines mangelhaften physikalischen Wissens nicht verstanden, wie das Ganze funktionieren soll. Zu meiner großen Freude habe ich dieses Mal ein YouTube Video gefunden, mit dessen Hilfe ich die Funktionsweise des Foucaultschen Pendels verstanden habe.

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Der entscheidende Punkt bei dem Experiment ist laut Alexander, dem Sprecher aus unserem YouTube Video, dass sich die Schwingung eines Pendels nicht verändert, wenn sich dessen Aufhängung dreht. Um mir das zu beweisen habe ich mir schnell eine Halskette mit einem Anhänger geschnappt und den Anhänger von rechts nach links schwingen lassen. Während der Anhänger sich bewegte, habe ich die Hand, mit der ich die Kette hielt, gedreht. Dem schwingenden Anhänger, war das egal, er schwang weiter von rechts nach links und drehte sich kein bisschen mit.

So wie die Schwingung meines Kettenanhängers sich nicht von meiner Handdrehung beeindrucken lässt, lässt sich die Schwingung des Foucaultschen Pendels nicht von der Erdrotation beeindrucken. Das Spannende ist, dass die Erdrotation an unterschiedlichen Punkten der Erde unterschiedlich ist. Am Nord- und Südpol dreht sich die Erde jeden Tag um ganz genau 360 Grad. Am Äquator dagegen dreht sich die Erde um 0 Grad.

Mit Hilfe des Foucaultschen Pendels lassen sich die Gradzahlen feststellen. An den Polen macht das Pendel im Verlauf des Tages eine volle Kreisbewegung, am Äquator bewegt es sich um 0 Grad. Mit ein bisschen Mathematik kannst Du wie in dem YouTube Video zu sehen, allein durch die Beobachtung eines Foucaultschen Pendels errechnen, auf welchem Breitengrad der Erde Du Dich befindest.

In diesem YouTube Video erklärt Philip in noch leichter verständlicher Form, wie das Pendel funktioniert. Deshalb weiß ich nun, dass das Pendel auch beweist, dass die Erde keine Scheibe, sondern rund ist, weil sich das Pendel nördlich des Äquators im Uhrzeigersinn dreht und südlich gegen den Uhrzeigersinn. Wäre die Erde eine Scheibe würde das Pendel immer in die gleiche Richtung schwingen. 

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Fazit

Dank der beiden YouTube Videos verstehe ich nun, wie Jean mit Hilfe seines Pendels die Erdrotation bewiesen hat. Dank unserer heutigen Recherche habe ich etwas über die Schwingung eines Pendels gelernt, das mir bis heute nicht bewusst war. Ich dachte bis jetzt, die Schwingung eines Pendels würde sich drehen, wenn sich die Aufhängung des Pendels dreht. Trotz dieses neuen Wissens bin ich leider noch immer nicht in der Lage, mir zu erklären, wie es Jean mit Hilfe eines Pendels gelang, den Nachthimmel streifenfrei zu fotografieren. Solltest Du dies erklären können, würde ich mich sehr darüber freuen, wenn Du Dein Wissen mit uns teilst.