傅科摆能够证明地球在自转的原因在于 科里奥利力的作用。科里奥利力是一种惯性力,当物体在旋转的参考系中运动时,会感受到这种力的作用。在地球自转的背景下,科里奥利力导致傅科摆的摆动平面发生偏转。具体来说,地球自转使得地球表面上的物体相对于遥远的恒星产生旋转运动,而傅科摆的摆锤由于惯性作用,会保持其原有的运动方向。这种运动方向的改变,即摆动平面的偏转,是地球自转的直接证据。
傅科摆的实验设计巧妙,通过减少摆线上端的摩擦力,使得地球自转对摆球的影响几乎可以忽略不计。这样,摆球的摆动就仿佛超脱了地球自转的限制,确定了一个相对于恒星固定的摆动面。当地球自转时,观察者会发现摆球的摆动方向相对于地面发生了偏转,这种偏转现象就是地球自转的直接表现。
傅科摆的摆动平面偏转的角度与地球的自转速度和所处纬度有关。在北半球,摆动平面顺时针转动;在南半球,摆动平面逆时针转动。而且纬度越高,转动速度越快。在赤道上的摆几乎不转动,而在两极极点旋转一周的周期则为一恒星日(23小时56分4秒)。
总之,傅科摆通过其摆动平面的偏转现象,为人们提供了一种直观感知地球自转的方式,从而有力地证明了地球是在自转。