方法一：晝夜更替.
方法二：傅科擺
1851年,法國物理學(xué)家讓·傅科在巴黎國葬院安放了一個(gè)鐘擺裝置,擺的長(zhǎng)度為67米,底部的擺錘是重28千克的鐵球,在鐵球的下方鑲嵌了一枚細(xì)長(zhǎng)的尖針.這個(gè)巨大的裝置是用來做什么的呢?原來,傅科要證明地球的自轉(zhuǎn).他設(shè)想,當(dāng)鐘擺擺動(dòng)時(shí),在沒有外力的作用下,它將保持固定的擺動(dòng)方向.如果地球在轉(zhuǎn)動(dòng),那么鐘擺下方的地面將旋轉(zhuǎn),而懸在空中的擺具有保持原來擺動(dòng)方向的趨勢(shì),對(duì)于觀察者來說,鐘擺的擺動(dòng)方向?qū)?huì)相對(duì)于地面發(fā)生變化.原理想通了,實(shí)驗(yàn)卻并不好做.由于鐘擺方向的改變是細(xì)微的,所以稍強(qiáng)一些的氣流就會(huì)使實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)生變化.由于擺臂越長(zhǎng),實(shí)驗(yàn)效果越明顯,所以為了觀察到方向的改變,實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)一定要設(shè)置在頂棚很高的廳堂中,頂棚用來懸掛鐘擺.傅科最后選擇了巴黎高聳的國葬院作為實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所,并在擺的下放安置了一個(gè)沙盤.在擺運(yùn)動(dòng)時(shí),擺尖會(huì)在沙盤上劃出一道道的痕跡,從而記錄了擺動(dòng)方向.
實(shí)驗(yàn)的結(jié)果與傅科的設(shè)想完全吻合,擺的擺動(dòng)顯示為由東向西的、緩慢而持續(xù)的方向旋轉(zhuǎn).傅科的演示直接證明了地球自西向東的自轉(zhuǎn),所以人們稱呼實(shí)驗(yàn)中的鐘擺為“傅科擺”,當(dāng)時(shí)的法國政府還向傅科頒發(fā)了榮譽(yù)騎士五級(jí)勛章,以表彰他的科學(xué)貢獻(xiàn).傅科的實(shí)驗(yàn)引發(fā)了全世界的一股實(shí)驗(yàn)熱潮,各地的人們紛紛效仿傅科,用長(zhǎng)長(zhǎng)的鐘擺來揭示地球的自轉(zhuǎn).人們發(fā)現(xiàn),在地球的兩極,傅科擺的擺動(dòng)平面24小時(shí)轉(zhuǎn)一圈,而在赤道上,傅科擺沒有方向旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象；在兩極與赤道之間的區(qū)域,傅科擺方向的旋轉(zhuǎn)速度介于兩者之間.
地球每24小時(shí)自轉(zhuǎn)一周,由于赤道的周長(zhǎng)約4萬千米,因此人們有“坐地日行八萬里”的說法.在赤道上的一點(diǎn),速度是每秒接近500米,這是子彈出膛時(shí)的速度.我們像子彈一樣地飛馳,卻沒有一絲感覺,是由于在慣性的影響下,周圍的物體都跟隨地球高速轉(zhuǎn)動(dòng),彼此之間倒是不即不離.不識(shí)地球的廬山真面目,只緣我們身在此山中.
前面提到,傅科擺在地球的不同地點(diǎn)旋轉(zhuǎn)的速度是不同的,這說明了地球表面不同地點(diǎn)的線速度不同,因此,傅科擺不僅能夠驗(yàn)證地球自轉(zhuǎn),它也可以用于發(fā)現(xiàn)擺所處的緯度.