Comptes Rendus
The Comptes rendus de l'Académie des sciences throughout history / Les Comptes rendus de l'Académie des sciences à travers l'histoire
Foucault and the rotation of the Earth
Comptes Rendus. Physique, Volume 18 (2017) no. 9-10, pp. 520-525.

In February 1851, Léon Foucault published in the Comptes rendus his famous pendulum experiment performed at the “Observatoire de Paris”. This ended two centuries of quest for an experimental demonstration of Earth rotation. One month later, the experiment was reproduced at larger scale in the Panthéon and, as early as the summer of 1851, it was being repeated in many places across the world. The next year, Foucault invented the gyroscope to get a still more direct proof of Earth rotation. The theory relied on the masterpiece treatise of Laplace on celestial mechanics, published in 1805, which already contained the mathematical expression of the force that would be discovered by Gustave Coriolis 30 years later. The idea of a fictitious inertial force proposed by Coriolis prevailed by the end of 19th century, as it was conceptually simpler than Laplace's approach. The full theory of the Foucault pendulum, taking into account its unavoidable imperfections, was not obtained until three decades later by Kamerlingh Onnes, the future discoverer of liquid helium and superconductivity. Today, Foucault's exceptional creativity is still a source of inspiration for research and the promotion of science through experimental proofs widely available to the public.

En février 1851, Léon Foucault publiait dans les Comptes rendus sa fameuse expérience du pendule réalisée à l'Observatoire de Paris. Cela mettait fin à deux siècles de quête d'une preuve expérimentale de la rotation de la Terre. Un mois plus tard, l'expérience fut reproduite à plus grande échelle au Panthéon et, dès l'été 1851, elle fut répétée dans de nombreux endroits du monde. L'année suivante, Foucault inventait le gyroscope pour obtenir une preuve encore plus directe de la rotation de la Terre. La théorie s'appuyait sur le traité de Laplace sur la mécanique céleste. Publié en 1805, celui-ci contenait déjà l'expression mathématique de la force qui sera découverte par Gustave Coriolis 30 ans plus tard. L'idée d'une force d'inertie fictive proposée par Coriolis a cependant prévalu à la fin du XIXe siècle, car elle était conceptuellement plus simple que les calculs de Laplace. La théorie complète du pendule de Foucault, tenant compte ses inévitables imperfections, n'a été élaborée que 30 ans plus tard par Kamerlingh Onnes, le futur découvreur de l'hélium liquide et de la supraconductivité. De nos jours, la créativité exceptionnelle de Foucault est encore source d'inspiration pour la recherche et la promotion de la science par des preuves expérimentales largement accessibles au public.

Published online:
DOI: 10.1016/j.crhy.2017.11.003
Keywords: Coriolis, Pendulum, Gyroscope, History, Inertia
Mot clés : Coriolis, Pendule, Gyroscope, Histoire, Inertie

Joël Sommeria 1

1 Laboratoire des écoulements géophysiques et industriels, Université Grenoble Alpes & CNRS, Grenoble, France
@article{CRPHYS_2017__18_9-10_520_0,
     author = {Jo\"el Sommeria},
     title = {Foucault and the rotation of the {Earth}},
     journal = {Comptes Rendus. Physique},
     pages = {520--525},
     publisher = {Elsevier},
     volume = {18},
     number = {9-10},
     year = {2017},
     doi = {10.1016/j.crhy.2017.11.003},
     language = {en},
}
TY  - JOUR
AU  - Joël Sommeria
TI  - Foucault and the rotation of the Earth
JO  - Comptes Rendus. Physique
PY  - 2017
SP  - 520
EP  - 525
VL  - 18
IS  - 9-10
PB  - Elsevier
DO  - 10.1016/j.crhy.2017.11.003
LA  - en
ID  - CRPHYS_2017__18_9-10_520_0
ER  - 
%0 Journal Article
%A Joël Sommeria
%T Foucault and the rotation of the Earth
%J Comptes Rendus. Physique
%D 2017
%P 520-525
%V 18
%N 9-10
%I Elsevier
%R 10.1016/j.crhy.2017.11.003
%G en
%F CRPHYS_2017__18_9-10_520_0
Joël Sommeria. Foucault and the rotation of the Earth. Comptes Rendus. Physique, Volume 18 (2017) no. 9-10, pp. 520-525. doi : 10.1016/j.crhy.2017.11.003. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/physique/articles/10.1016/j.crhy.2017.11.003/

[1] L. Foucault Démonstration physique du mouvement de rotation de la terre au moyen du pendule, C. r. hebd. séances Acad. sci. Paris, Volume 32 (1851), pp. 135-138

[2] W. Tobin; W. Tobin The Man Who Proved the World Turned Round, Léon Foucault, Cambridge University Press, Paris, 2002 (French translation:, 2002, EDP Sciences)

[3] P.S. Laplace Traité de Mécanique Céleste, t. IV, Courcier, Paris, 1805 (an XIII)

[4] V. Antinori Anciennes observations faites par les Membres de l'Académie del Cimento sur la marche du pendule, C. r. hebd. séances Acad. sci. Paris, Volume 32 (1851), pp. 635-636

[5] A. Koyré; A. Koyré, Trans. Am. Philos. Soc. (Chute des corps et mouvement de la terre – de Kepler à Newton), Volume 45, J. Vrin, Paris, 1955 no. 4, pp. 329-395 (French version:, 1973)

[6] S.D. Poisson Extrait de la première partie d'un Mémoire sur le Mouvement des projectiles dans l'air, en ayant égard à leur rotation et à l'influence du mouvement diurne de la Terre, C. r. hebd. séances Acad. sci. Paris, Volume 5 (1837), pp. 660-667

[7] J.F. Benzenberg Versuche über das Gesetz des Falls, über den Widerstand der Luft und über die Umdrehung der Erde nebst der Geschichte aller früheren Versuche von Galiläi bis auf Guglielmini, Mallinckbodt, Dortmund, 1804

[8] F. Reich Fallversuche über die Umdrehung der Erde, Engelhardt, Freiberg, 1832

[9] L. Foucault Sur une nouvelle démonstration expérimentale du mouvement de la Terre, fondée sur la fixité du plan de rotation, C. r. hebd. séances Acad. sci. Paris, Volume 35 (1852), pp. 421-427

[10] L. Foucault Démonstration expérimentale du mouvement de la Terre, addition dans les communications faites dans les précédentes séances, C. r. hebd. séances Acad. sci. Paris, Volume 35 (1852), pp. 469-470

[11] L. Foucault Sur la tendance des rotations au parallélisme, C. r. hebd. séances Acad. sci. Paris, Volume 35 (1852), pp. 602-603

[12] J. Binet Note sur le mouvement du pendule simple en ayant égard à l'influence de la rotation diurne de la terre, C. r. hebd. séances Acad. sci. Paris, Volume 32 (1851), pp. 157-160

[13] J. Binet Suite de la note sur le mouvement du pendule simple en ayant égard à la révolution diurne de la terre, C. r. hebd. séances Acad. sci. Paris, Volume 32 (1851), pp. 197-205

[14] G. Coriolis Sur les équations du mouvement relatif des systèmes de corps, J. Éc. Polytech. XXIVe Cahier, Volume XV (1835), pp. 142-154

[15] W. Ferrel An essay on the winds and the currents of the Oceans, Nashville J. Med. Surg., Volume 11 (1856) no. 4

[16] T. Gerkema; L. Gostiaux A brief history of the Coriolis force, Europhys. News, Volume 43 (2012) no. 2, pp. 14-17 (French version: Reflets de la Physique, 17, 2009, pp. 18-21) | DOI

[17] M. Perrot Nouvelle expérience pour rendre manifeste le mouvement de rotation de la Terre, C. r. hebd. séances Acad. sci. Paris, Volume 49 (1859), pp. 637-638

[18] O. Tumlirz Ein neuer physikalischer Beweis der Achsendrehung der Erde, Sitz.ber. Wiener Akad. Wiss. Abt. IIa, Volume 117 (1908), pp. 819-841

[19] M. Babinet Influence des mouvements de rotation de la Terre sur le cours des rivières, C. r. hebd. séances Acad. sci. Paris, Volume 49 (1859), pp. 638-641

[20] J.G. Hagen La rotation de la Terre, ses preuves mécaniques anciennes et nouvelles, Tipografia Poliglotta Vaticana, Rome, 1911 (with an Appendix by J. Stein, Les preuves de M. Kamerlingh Onnes)

[21] E.O. Schulz-DuBois Foucault pendulum experiment by Kamerlingh Onnes and degenerate perturbation theory, Am. J. Phys., Volume 38 (1970), pp. 173-179

[22] H.R. Salva; R.E. Benavides; J.C. Perez; D.J. Cuscueta Rev. Sci. Instrum., 81 (2010)

Cited by Sources:

Comments - Policy