Ein Pendel für die ganze Welt

24 Stunden am Tag, 365 Tage im Jahr schwingt es hin und her und verdeutlicht dabei die Drehung der Erde – das Foucault'sche Pendel im Kirchhoff-Institut für Physik der Heidelberger Ruprecht-Karls-Universität.

Das Besondere daran: Die ganze Welt, zumindest die mit einem Internetanschluss, kann zuschauen. Denn über eine Webcam wird die Pendelbewegung aufgenommen und ist, einen schnellen Internetanschluss vorausgesetzt, in Echtzeit am heimischen Bildschirm zu verfolgen. Das führte dieser Tage auch dazu, dass die das Foucault'sche Pendel aufnehmende Webcam:
http://www.kip.uni-heidelberg.de/OeffWiss/Pendel-Internetauftritt/index.html
zu einer der zehn besten der Welt gekürt wurde und zwar von „EarthCam“, einem der führenden Anbieter von Webcam-Software und -Technik, der mehrmals im Jahr diese Auszeichnung vergibt (http://www.earthcam.com/topten.php).

Die Juroren von „Earthcam“ rieten die Website des Foucault'schen Pendels alle paar Stunden zu besuchen und nachzudenken. Denn es ist vor allem die ständige Aktivität des Pendels, die einen besonderen Reiz ausübt. Es schwingt nämlich nicht nur einfach hin und her, sondern wirft dabei auch noch kleine, in einem Kreis rund um das Pendel aufgestellte Metallstifte um. Damit wird verdeutlicht, dass sich die Schwingungsebene des Pendels entsprechend der Erddrehung verändert. So werden etwa alle 40 Minuten zwei der 48 kleinen Stifte umgekippt. Damit aber nicht irgendwann die Stifte darniederliegen und ein Institutsmitarbeiter sie wieder aufstellen muss, werden sie alle zwölf Stunden durch einen elastischen Faden automatisch aufgerichtet.

Die Theorie und deren praktische Umsetzung, die hinter dem Foucault'schen Pendel steckt, gehen auf das Jahr 1851 zurück. Damals baute der französische Physiker Jean Bernard Léon Foucault ein 67 Meter langes Pendel mit einem 28 Kilogramm schweren Pendelkörper, an dessen unteren Ende sich eine Spitze befand, die mit jeder Schwingung eine Spur in einem Sandbett markierte. Dabei zeigte sich bald, dass sich die Schwingungsebene des Pendels scheinbar veränderte, denn im Sand entstand eine Art Rosette. Da die Lage der Schwingungsebene des Foucault'schen Pendels aber fest stand, musste sich die Erde unter dem Pendel bewegen und damit war der Nachweis der Erdrotation gelungen.

Entsprechend des Breitengrades an dem das Pendel schwingt, wirkt sich die Erdrotation scheinbar auf die Schwingungsebene des Pendels aus. „Bei einem direkt über dem Nord- oder Südpol aufgehängten Pendel würde sich die Erde in 24 Stunden unter dem Pendel um 360 Grad drehen“, erläutert Dr. Robert Weis, der unter anderem für die Webcam zuständige Mitarbeiter am Heidelberger Kirchhoff-Institut. Am Äquator dagegen würde die Aufhängung des Pendels mit um die Erdachse herumwandern, was den Effekt der Erdrotation aufheben würde. Entsprechend der Lage Heidelbergs, zwischen dem 49. und 50. Grad nördlicher Breite, dreht sich die Schwingungsebene des Pendels scheinbar um etwa 270 Grad.

Erbaut wurde das beinahe zwölf Meter lange Foucault'sche Pendel vor fast vier Jahren durch Ekkehard Müller als Zulassungsarbeit für das Staatsexamen in Zusammenarbeit mit vielen Werkstätten auf dem Campus „Im Neuenheimer Feld“. Damit das Pendel nicht irgendwann durch den Luftwiderstand etwa zur Ruhe kommt, hat es zusätzlich noch eine Art Antrieb. Dieser besteht aus einem Magneten, der eingeschaltet wird, bevor die fast 69 Kilogramm schwere Metallkugel des Pendels den Mittelpunkt der Bodenplatte auf der sich die Metallstifte befinden erreicht. Somit wird das Pendel bei jedem Durchgang etwas beschleunigt, genau so viel, damit es nicht zur Ruhe kommt, aber auch nicht zu stark ausschlägt.

Das Foucault'sche Pendel ist übrigens nicht das einzige Pendel im Kirchhoff-Institut für Physik. Gleich gegenüber hängt ein so genanntes chaotisches Pendel, das aus drei Armen besteht, die teilweise wild umeinander kreisen. Auch dieses Pendel möchte Robert Weis gerne über eine Webcam ins Internet stellen, doch bisher ist die Technik noch nicht in der Lage derart schnelle Bewegungen wie sie das chaotische Pendel ausführt ruckelfrei im Internet zu übertragen. In absehbarer Zukunft wird jedoch auch diese Technik zu Verfügung stehen und dann gibt es mit dem chaotischen Pendel einen weiteren Kandidaten für die Top Ten der Webcams.

Stefan Zeeh

Weitere Informationen:
Dr. Robert Weis, Kirchhoff-Institut für Physik der Universität Heidelberg
Im Neuenheimer Feld 227
69120 Heidelberg
Tel. 06221 549130
weis@kip.uni-heidelberg.de
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