フーコーの振り子

ホールに展示された大型装置でフーコーの振り子の動きを観察し、地球の自転に関する理解を深める。

振り子には、一度振れ始めると同じ方向に振れ続ける性質があります。ところがこの展示では、ピンが徐々に倒れていくことから、振り子の軌道が右まわりに回転（1時間に約9°）していることがわかります。これは、地球の自転により地表面が私たちと一緒に左まわりに回転しているため、振り子はその反対の右回りに回転して見えるのです。

フーコーの振り子が「右回りに回転しているように見える」現象は、地球の自転が目に見える形で現れる数少ない例の一つです。この現象をより深く理解するために、地球上の場所による違いについて考えてみましょう。

実は、振り子の振動面が回転する速さは観測地点の緯度によって変わります。最もわかりやすい例が北極点です。振り子は慣性の法則に従い、宇宙空間に対して同じ振動面を保ったまま振り子運動を続けます。一方、その下にある地面は地球の自転によって24時間で一周、反時計回りに回転しています。そのため、地球とともに回転している観測者から見ると、振り子の振動面が24時間で一周、時計回りに回転しているように見えます。このように、回転する座標系（地球上の観測者の視点）で見たときに生じる見かけの力をコリオリ力と言います。

さて、中緯度の地域でもコリオリ力の影響はありますが、その大きさは北極よりも小さくなります。たとえば、北緯36度に位置する宇都宮市では、振り子の振動面が一周するのに約40時間かかります。さらに南へ行くと回転速度は遅くなり、赤道では振動面は回転しません。

たとえば、日本の北海道で北緯40度にある場合、振動面は約37時間で一周します。さらに南の北緯30度にある場合は約48時間かかります。国内でも各地の科学館や教育施設でフーコーの振り子を観察することができますので、緯度による回転速度の違いを確認してみてください。