Il 3 febbraio 1851, un francese di 32 anni, che aveva abbandonato la scuola di medicina e si era dilettato nella fotografia, dimostrò definitivamente che la Terra effettivamente ruotava, sorprendendo l'establishment scientifico parigino.
Agendo su un'intuizione, Léon Foucault aveva deciso che poteva usare un pendolo per illustrare l'effetto del movimento della Terra. Chiamò insieme un gruppo di scienziati, attirandoli con una nota che dichiarava: "Siete invitati a vedere la Terra girare". Foucault appese un pendolo al soffitto della Sala Meridiana dell'Osservatorio di Parigi. Mentre attraversava l'aria, tracciava uno schema che dimostrava efficacemente che il mondo ruotava attorno ad un asse.
Un mese dopo, Foucault condivise il suo esperimento con tutta Parigi nel maestoso edificio del Pantheon. Secondo l'American Physical Society, ha sospeso dalla cupola alta del Pantheon un bob in ottone da 61 libbre su un cavo da 220 piedi. Mentre oscillava avanti e indietro, l'estremità appuntita del bob tracciava delle linee nella sabbia che era stata versata su una piattaforma di legno. Nel tempo, l'angolo di queste linee è cambiato, suggerendo ai membri del pubblico che la direzione del viaggio del pendolo stava cambiando sotto l'influenza di un movimento di rotazione non percepito, quello della Terra.
Foucault è stato in grado di dimostrare un concetto scientifico in modo che la persona media potesse facilmente afferrare, afferma Rebecca C. Thompson, responsabile della divulgazione pubblica dell'APS. Per secoli, era opinione diffusa che la Terra ruotasse su un asse. Ma fu Foucault a dissipare i persistenti dubbi una volta per tutte, stabilendo saldamente il fenomeno nel regno dei fatti. "Ha davvero iniziato il passaggio culturale alla comprensione fondamentalmente del nostro universo in modo diverso", afferma Thompson.
L'esperimento fu un successo, attirando stormi di affascinati parigini e catapultando Foucault alla fama. I pendoli basati sui calcoli di Foucault hanno iniziato ad apparire in tutto il mondo e sono ancora elementi iconici di molti musei della scienza negli Stati Uniti e in altri paesi.
La Smithsonian Institution ha fatto di un pendolo un punto focale del suo Museo di Storia e Tecnologia (che in seguito divenne il Museo Nazionale di Storia Americana). L'edificio, inaugurato nel 1964 sul National Mall di Washington, DC, è stato progettato appositamente per ospitare un pendolo. Era appeso al soffitto del terzo piano e si estendeva per 71 piedi attraverso il centro dell'edificio, dove oscillava lentamente e ritmicamente attraverso un cerchio decorato con fantasia al primo piano. Il pendolo smithsoniano doveva essere visto dall'alto, al secondo piano.
Un apparato a pendolo ispirato a Foucault presso il museo CosmoCaixa di Barcellona, in Spagna. Man mano che il percorso del pendolo si sposta a causa della rotazione terrestre, il bob sbatterà gradualmente su tutte le aste verticali attorno alla circonferenza del cerchio. (Wikimedia Commons) Guardando in basso, i visitatori vedrebbero un bob simmetrico di ottone cavo del peso di circa 240 chili e modellato come una lacrima rovesciata. Mentre si muoveva avanti e indietro - facilitato da una spinta elettromagnetica per farlo oscillare continuamente nonostante la resistenza dell'aria e le vibrazioni nel cavo - avrebbe abbattuto perni di circa un centimetro in piedi in punti fissi lungo la circonferenza di un piccolo cerchio. Nel tempo, gli spettatori potevano vedere la direzione dell'oscillazione del pendolo cambiare, il che implica che la Terra stava ruotando sotto di loro.
Il pendolo smithsoniano, come tutti i pendoli, si muoveva secondo la legge sinusoidale di Foucault, che prevede quanto il sentiero di un pendolo distorcerà ogni giorno in base alla sua latitudine. In assenza di forze esterne, un pendolo oscillerebbe avanti e indietro su un unico piano per sempre - non vi sarebbe alcun graduale spostamento angolare. Ma la Terra sta ruotando, quindi la storia non è così semplice.
Poiché tutti i punti sulla superficie terrestre ruotano come un'unità, ne consegue che quelli situati sulle porzioni più ampie del pianeta - più vicini all'equatore - devono coprire più metri al secondo (cioè andare più veloce) per "tenere il passo" con la traccia dei punti cerchi più piccoli ogni giorno alle estreme latitudini nord e sud. Anche se non lo sentono, una persona in piedi a Quito, in Ecuador, si sta muovendo con una velocità sensibilmente più alta di una a Reykjavik, in Islanda.
Poiché ogni oscillazione di un pendolo lo porta da un punto più lontano dall'equatore a un punto più vicino all'equatore e viceversa, e le velocità in questi punti differiscono, il percorso del pendolo è leggermente distorto ad ogni oscillazione, gradualmente serrato da il suo orientamento originale. L'entità di questo effetto dipende da dove sulla Terra oscilla il pendolo.
Al Polo Nord - dove piccoli cambiamenti nella latitudine hanno grandi implicazioni - il percorso tracciato da un pendolo si sposterà di 360 gradi in sole 24 ore, spiega Thompson. All'equatore, nel frattempo, il movimento di un pendolo non verrebbe affatto distorto.
Usando la sua legge sinusoidale, Foucault predisse che il percorso del suo pendolo a Parigi si sarebbe spostato di 11, 25 gradi ogni ora, o 270 gradi in un giorno. E lo ha fatto.
Il pendolo smithsoniano alla fine fu disattivato per il fatto che non aveva molto a che fare con la storia americana, il nuovo focus dell'ex Museo di Storia e Tecnologia. (Smithsonian Institution Archives) La sua legge sinusoidale consente a chiunque abbia una buona conoscenza della trigonometria di usare un pendolo per determinare la propria latitudine. Ma soprattutto, nei musei di tutto il mondo, il pendolo è diventato un oggetto che suscita meraviglia.
Iconico come l'elefante che accoglie i visitatori nella rotonda del Museo Nazionale di Storia Naturale di Smithsonian, il pendolo del Museo di Storia e Tecnologia era un luogo d'incontro, uno sfondo suggestivo per la riflessione e l'educazione. "Era molto simile a una fontana in un parco", afferma Peter Liebhold, un curatore nella divisione del lavoro e dell'industria presso l'American History Museum.
Bambini e adulti fisserebbero il pendolo, meditando sul suo movimento e significato. Una mattina del 1998, prima che il museo si aprisse, il cavo si spezzò, facendo precipitare il massiccio bob verso il pavimento, mancando per poco uno staff.
Invece di riparare il cavo, il museo ha scelto di ritirare il pendolo di Foucault. Il suo direttore all'epoca decise che il dispositivo non aveva molto a che fare con l'America o la storia, dice Liebhold.
La decisione ha diviso il personale. "C'erano hugger pendolari e odiatori di pendoli", dice Liebhold. I dipendenti del Pro-pendolo hanno detto che era bello e divertente da guardare. Il gruppo anti-pendolo credeva che non aggiungesse molto agli sforzi del museo per insegnare al pubblico la storia e la cultura americana.
Anche se Liebhold afferma di essere nel campo degli odiatori, crede che i pendoli abbiano il loro posto, solo altrove. Un pendolo "rende le masse più fiduciose del potere della scienza", afferma.
Thompson è d'accordo e osserva che, mentre il pendolo non è più necessario per dimostrare che la Terra ruota, "è utile se possiamo coinvolgere i bambini nella scienza".
