Einführung in die Astronomie Teil 3 - Einfache astronomische Beobachtungen

3.4 Das Foucaultsche Pendel



Bekanntlich entstehen Tag und Nacht durch die Drehung der Erde. Heute lernt das jedes Kind in der Schule (wenn es das nicht längst wieder vergessen hat). Woher weiß man das? Den Auf- und Untergang der Gestirne kann man auch erklären, wenn man annimmt, daß sich Sonne, Mond und Sterne um die Erde herum drehen. Im der Mitte des 19. Jahrhunderts erdachte sich ein Franzose Namens Jean Bernard Léon Foucault ein Experiment zum Nachweis der Erdrotation: das Foucaultsche Pendel
Foucaultsche Pendel
J.B.L Foucault demonstriert 1851 im Pariser Pantheon mit seinem Pendel die Erdrotation.

Die Idee dahinter ist recht einfach: ein schwingendes Pendes behält die Lage seiner Schwingungsebene stets bei. Wir können das mit einem einfachen Modellversuch überprüfen.

Dazu bauen wir uns aus Sperrholz o.ä. ein mindestens 20cm hohes Gerüst das auf eine drehbare Platte montiert wird. Wird nun das Pendel in Schwingung versetzt un die Platte vorsichtig gedreht, ohne dabei die Platte zu erschüttern, so können wir sehen, daß das Pendel seine auf dem Raum bezogene Schwingungsrichtung beibehält.

An einem Modellpendel erkennt man, daß sich bei Drehung des Pendels die auf dem Raum bezogene Schwingungsrichtung nicht ändert.

Möchte man die Drehung der Erde nachweisen, so braucht man ein sehr langes Pendel, das beispielsweise von der Decke bis zum Fußboden reicht. Außerdem versteht es sich von selbst, daß alle Fenster und Türen geschlssen bleiben müssen, damit kein Luftzug das Experiment berinträchtigt. Daneben braucht man einen schweren Pendelkörper wie z.B. eine mit Sand gefüllte Christbaumkugel (Achtung: aber nicht die normalen Aufhänger für Christbaumkugeln nehmen, denn die halten das Gewicht einer gefüllten Kugel nicht!). Bei jeder Schwingung wird die Kugel durch die Luftreibung immer ein weing abgebremst (sie verliert Energie, wie der Physiker sagt). Eine schwere Kugel hat eine größere Energie als eine leichte. Daher fallen die Reibungsverluste nicht so schnell ins Geweicht wie bei einer leichten Kugel.
Zur besseren Beobachtung der Kugel kann man ein großes Blatt Papier unter die Kugel legen, auf dem mehreren Linien aufgezeichnet sind, die sich in einem Winkel von 2° im Mittelpunkt des Blattes schneidenden.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Schatten des Pendelfadens entlang der Schwingungsebene an die Wand zu projizieren und zu markieren. Anhand der Wanderung des Schatten läßt sich die Drehung der Pendelebene (d.h die Erddrehung) ablesen.

Wie schnell dreht sich nun unser Pendel? Ein Pendel auf dem Nord- oder Südpol der Erde würde sich in 24 Stunden um 360° oder um 15° pro Stunde drehen. Je weiter wir von dem Polen der Erde entfernt sind, desto geringer fällt die Drehung pro Stunde aus. Am Äquator ist keine Drehung mehr zu Beobachten. In Mitteleuropa (d.h. bei 50° Nord) dreht sich die Pendelebebe um etwa 11.5° pro Stunde. Allgemein gilt für die Drehgeschwindigkeit der Pendelebene: 15°/Std·sin(geogr.Breite).


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© Die AVG Internet-Redaktion, letzte Änderung: 08.04.2000