Op 3 februari 1851 toonde een 32-jarige Fransman - die de medische school had verlaten en zich met fotografie bezighield - definitief aan dat de aarde inderdaad roteerde en het Parijse wetenschappelijke establishment verraste.
Léon Foucault had met een ingeving vastgesteld dat hij een slinger kon gebruiken om het effect van de beweging van de aarde te illustreren. Hij riep een groep wetenschappers samen en lokte hen met een briefje waarin stond: 'U bent uitgenodigd om de aarde te zien draaien.' Foucault hing een slinger aan het plafond van de Meridian Room van het Observatorium van Parijs. Terwijl het door de lucht veegde, volgde het een patroon dat effectief bewees dat de wereld om een as draaide.
Een maand later deelde Foucault zijn experiment met heel Parijs in het majestueuze Pantheon-gebouw. Volgens de American Physical Society hing hij aan de verheven koepel van het Pantheon een 61-pond koperen bob op een kabel van 220 voet. Terwijl het heen en weer zwaaide, trok het puntige uiteinde van de bob lijntjes in zand dat op een houten platform was gegoten. In de loop van de tijd veranderde de hoek van deze lijnen, wat de leden van het publiek suggereerde dat de richting van de slingerbeweging verschoof onder invloed van een niet waargenomen roterende beweging - die van de aarde.
Foucault was in staat om een wetenschappelijk concept aan te tonen op een manier die de gemiddelde persoon gemakkelijk kon begrijpen, zegt Rebecca C. Thompson, hoofd van de openbare outreach voor de APS. Eeuwenlang geloofde men dat de aarde om een as draaide. Maar het was Foucault die voor eens en altijd de twijfels wegnam en het fenomeen stevig in de realiteit vestigde. "Het is echt de culturele verschuiving begonnen om ons universum fundamenteel anders te begrijpen, " zegt Thompson.
Het experiment was een hit en trok kuddes gefascineerde Parijzenaars en katapulteerde Foucault naar roem. Slingers gebaseerd op de berekeningen van Foucault begonnen wereldwijd te verschijnen - en zijn nog steeds iconische kenmerken van vele wetenschapsmusea in de VS en andere landen.
Het Smithsonian Institution maakte van een slinger een centraal punt in het Museum of History and Technology (dat later het National Museum of American History werd). Het gebouw - dat in 1964 opende in de National Mall in Washington, DC - werd speciaal ontworpen om een slinger te huisvesten. Het hing aan het plafond van de derde verdieping en strekte 71 voet door het midden van het gebouw, waar het langzaam en ritmisch over een fantasierijk versierde cirkel op de eerste verdieping slingerde. De Smithsoniaanse slinger was bedoeld om van bovenaf op de tweede verdieping te worden bekeken.
Een op Foucault geïnspireerd slingerapparaat in het CosmoCaixa-museum in Barcelona, Spanje. Terwijl het pad van de slinger verschuift als gevolg van de rotatie van de aarde, zal de bob geleidelijk alle verticale staven om de omtrek van de cirkel omgooien. (Wikimedia Commons) Naar beneden kijkend, zouden bezoekers een symmetrische holle koperen bob zien die ongeveer 240 pond weegt en de vorm heeft van een omgekeerde traan. Terwijl het heen en weer bewoog - gefaciliteerd door een elektromagnetische duw om het continu te laten slingeren ondanks luchtweerstand en trillingen in de kabel - zou het centimeters centimeter of zo hoog neerhalen die op vaste punten langs de omtrek van een kleine cirkel staan. Na verloop van tijd konden kijkers de richting van de slingerschommeling van de slinger zien, wat inhield dat de aarde onder hen draaide.
De Smithsoniaanse slinger bewoog, zoals alle slingers, in overeenstemming met de sinuswet van Foucault, die voorspelt hoeveel het slingerpad elke dag zal verstoren op basis van zijn breedtegraad. Bij afwezigheid van externe krachten, zou een slinger voor altijd heen en weer zwaaien in een enkel vlak - er zou geen geleidelijke hoekverschuiving zijn. Maar de aarde draait, dus het verhaal is niet zo eenvoudig.
Aangezien alle punten op het aardoppervlak als een eenheid roteren, volgt daaruit dat die op de bredere delen van de planeet - dichter bij de evenaar - elke seconde meer meters moeten afleggen (dat wil zeggen sneller gaan) om de punten te volgen kleinere cirkels elke dag op de uiterste noordelijke en zuidelijke breedtegraden. Hoewel ze het niet voelen, beweegt iemand in Quito, Ecuador, met een aanzienlijk hogere snelheid dan iemand in Reykjavik, IJsland.
Omdat elke slinger van een slinger het van een punt verder van de evenaar naar een punt dichter bij de evenaar brengt en vice versa, en de snelheden op deze punten verschillen, wordt het pad van de slinger subtiel vervormd bij elke slingering, geleidelijk weggetrokken van zijn oorspronkelijke oriëntatie. De omvang van dit effect hangt af van waar op aarde de slinger slingert.
Op de Noordpool - waar kleine breedteveranderingen grote implicaties hebben - zou het door een slinger getraceerde pad in slechts 24 uur 360 graden verschuiven, legt Thompson uit. Ondertussen zou op de evenaar de beweging van een slinger helemaal niet worden vervormd.
Met behulp van zijn sinuswet voorspelde Foucault dat het pad van zijn slinger in Parijs elk uur 11, 25 graden zou verschuiven, of 270 graden per dag. En dat deed het.
De Smithsoniaanse slinger werd uiteindelijk buiten gebruik gesteld omdat hij niet veel te maken had met de Amerikaanse geschiedenis, de nieuwe focus van het voormalige Museum voor Geschiedenis en Technologie. (Smithsonian Institution Archives) Zijn sinuswet staat iedereen met een behoorlijke aarding in trigonometrie toe om een slinger te gebruiken om hun breedtegraad te bepalen. Maar meestal, in musea over de hele wereld, is de slinger een object geworden dat verwondering opwekt.
Zo iconisch als de olifant die bezoekers begroet in de rotonde van het Smithsonian's National Museum of Natural History, was de slinger in het History and Technology museum een ontmoetingsplaats, een opvallende achtergrond voor reflectie en educatie. "Het leek heel erg op een fontein in een park", zegt Peter Liebhold, curator in de verdeling van werk en industrie in het American History Museum.
Zowel kinderen als volwassenen staarden naar de slinger en mediteerden over de beweging en betekenis ervan. Op een ochtend in 1998, voordat het museum was geopend, brak de kabel, waardoor de enorme bob naar de vloer werd geslingerd en een medewerker nauwelijks miste.
In plaats van de kabel te repareren, koos het museum ervoor om de slinger van Foucault terug te trekken. De toenmalige directeur besloot dat het apparaat niet veel te maken had met Amerika of de geschiedenis, zegt Liebhold.
De beslissing verdeelde medewerkers. "Er waren slingerhuggers en slingerhaters", zegt Liebhold. Pro-pendulum-medewerkers zeiden dat het cool en leuk was om naar te kijken. De anti-slingergroep geloofde dat het niet veel bijdroeg aan de inspanningen van het museum om het publiek te onderwijzen over de Amerikaanse geschiedenis en cultuur.
Hoewel Liebhold zegt dat hij in het kamp van de haters was, gelooft hij dat pendels hun plaats hebben, gewoon ergens anders. Een slinger 'maakt de massa meer vertrouwd op de kracht van de wetenschap', zegt hij.
Thompson is het daarmee eens en merkt op dat hoewel de slinger niet langer nodig is om te bewijzen dat de aarde draait, "het handig is als we kinderen aan de wetenschap kunnen binden."
