L'esperimento di Léon Foucault per dimostrare la rotazione terrestre
Quando si nomina il pendolo di Foucalt molti pensano al romanzo di Umberto Eco, ma si tratta in realtà di un famoso esperimento che si svolse nel 1851. La finalità dello strumento era quella di dimostrare la rotazione terrestre, e per maggiore scenografia Léon Foucault lo appese alla cupola del Pantheon di Parigi. E qui lo si può ammirare ancora nella sua unicità.
Ad autorizzare questo esperimento di risonanza internazionale fu Napoleone Bonaparte, incuriosito dai progressi della scienza nella sua epoca. Il fisico a cui lo strumento deve il suo nome ebbe però un collaboratore. l’ingegnere Gustave Froment. Il nome di Froment è noto però per i suoi motori elettrici, poiché fu tra i primi a progettarne uno.
La storia del pendolo di Foucault
L’oggetto consiste in una sfera di ottone con un puntale del peso di 28 kg appesa a un cavo d’acciaio lungo 67 metri appeso al soffitto del Pantheon. Al di sotto di questo strumento inoltre i due scienziati posizionarono un contenitore di legno pieno di sabbia. In questo modo la punta inferiore del pendolo poteva descrivere la sua traiettoria lasciando un segno nella sabbia.
All’inaugurazione dell’esperimento accorse una folla di parigini all’interno del Pantheon per assistere alla novità. Il pendolo di Foucault oscillò per la prima volta il 31 marzo 1851. Dopo il colpo di Stato però lo strumento venne dimenticato fino a cinquant’anni dopo, quando a ripeterlo fu Camille Flammarion. Era l’astronomo fondatore della Société astronomique de France.
Questa seconda esposizione pubblica vide più di 2.000 persone radunarsi all’interno dell’edificio, ma solo nel 1995 il pendolo tornò a essere stabile nel Pantheon. In Europa e negli USA esistono però altri pendoli costruiti sullo stampo di quello originale, di cui due si trovano in Italia. Uno nel Palazzo della Ragione a Padova e uno a Siena, all’interno del liceo scientifico Galileo Galilei.
Oltre a questi se ne conoscono altri due. Negli USA è famoso quello della Pennsylvania, che si trova all’interno del Franklin Institute della città di Philadelphia. Ma non bisogna dimenticare quello di Valencia, posizionato all’interno della Città delle Arti e delle Scienze.
Come funziona lo strumento
Durante l’esperimento il pendolo di Foucault si mette in oscillazione per osservare il suo movimento. Se la Terra fosse ferma ci si aspetterebbe un moto armonico lungo la stessa traiettoria. Sulla sabbia quindi dovrebbe apparire, disegnata dal puntale, un solo segno, ma dall’esperimento si osservò che la sfera cambiava direzione, portandosi verso destra.
A spostarsi però non era il pendolo, bensì il punto di ancoraggio dove era fissato il cavo. Dato che l’edificio monumentale non poteva certo spostarsi da solo l’unica conclusione possibile era che fosse la Terra a muoversi. Oltre a girare intorno al Sole come sappiamo ruota anche attorno al proprio asse, alternando fase di buoi e di luce.
A provocare i cambiamenti di direzione del pendolo di Foucault è per la precisione la forza di Coriolis. La si osserva in tutti i sistemi non inerziali che effettuano una rotazione, esattamente come i pianeti in orbita attorno al sole. Nell’emisfero boreale tende a spostare i corpi verso destra, mentre in quello australe verso sinistra.
Dato che Parigi si trova nell’emisfero boreale questo coincide con la variazione di traiettoria osservata. All’epoca era già noto il moto rotazionale della terra ma non era mai stato dimostrato pubblicamente in questo modo. Inoltre chiunque avesse voluto avrebbe potuto replicarlo procurandosi pochi materiali accessibili a tutti.
La forza di Coriolis
Pensiamo per esempio alla traiettoria che seguono i venti, che non viaggiano lungo linee rette ma curve. Il caso degli alisei è emblematico proprio perché la loro direzione cambia fra i due emisferi. In quello boreale soffiano da nord-est, mentre in quello australe da sud-est verso nord-ovest. Sempre la forza di Coriolis fa ruotare le correnti d’aria intorno ai poli.
Il pendolo di Foucault naturalmente non è in grado di dimostrare questi fenomeni di circolazione dell’aria. Per capire il ruolo di questa forza però si può pensare allo studio che precede il lancio di razzi nell’atmosfera o di proiettili a lunga gittata. L’effetto Coriolis infatti è in grado, anche se di poco, di deviare la traiettoria di questi mezzi. Anche pochi centimetri possono dare problemi.
Un aspetto interessante è che questa forza non è in grado di influenzare la velocità di un corpo facendolo accelerare o rallentare. Si limita a variarne la direzione.
Il pendolo di Foucault a Brescia
Per celebrare l’esperimento originale lo slogan dell’evento è risultato una copia carbone di quello del 1851, solo tradotto in italiano. Vale a dire “Venite a vedere la terra che gira”. Una differenza semmai ha riguardato il materiale con cui gli organizzatori hanno costruito la sfera. Invece dell’ottone si è ricorsi alla ghisa e il peso finale era di 23 kg contro i 28 del pendolo di Foucault vero e proprio.
La ragione per cui si è scelta proprio questa chiesa deriva dal fatto che si tratta di una delle cupole più alte d’Italia (la terza ad essere precisi). Il Pantheon di Parigi dopotutto fu selezionato proprio la sua monumentalità che avrebbe reso più evidente la deviazione della sfera.
