日食时才出现的阿莱效应

地球时刻都在自转，大约24小时自转一圈，每小时会转过大约15°的角度。这样的旋转对于脚踏地面，随着地球转动的我们来说，根本无法感受到。那么地球上的我们怎么才能看到地球的自转呢？

傅科摆证明地球自转

如果有一种仪器可以不随着地球转动，那么把它放在北极点上，地球转动的时候，它与地球之间就会有个相对运动，在我们看来，好像是地球不动，它在缓慢转动，转动的速度也是每小时转过大约15°。

什么仪器能够不受地球转动的影响呢？架在自由支架上的陀螺仪是一个，陀螺仪的支架会随着地球转动，但是上面自转的陀螺的自转轴却会指向固定的方向，也就是陀螺并不会随着支架一起旋转，从而能显示出地球自转了多少。

除了陀螺仪外，傅科摆也是一个。傅科摆就是单摆，是法国物理学家傅科在1851年研究地球自转时用的一种单摆。他的摆锤重28千克，悬在67米长的悬挂线上，摆锤下的地面上是一个360°的角度刻度，看上去像个钟表刻度盘，可以指示单摆摆动的平面转过了多少角度。

单摆的摆动很有意思，它不仅每次摆动所用的时间相同，它在两侧摆起的高度还一样，而且摆锤和悬挂线摆动划过的平面还是固定不变的，也就是单摆总是在一个平面内摆动。这样，单摆摆动的平面就可以作为衡量地球转动的仪器。当地球转动时，单摆摆动的平面其实是没变的，但在我们看来，好像是地球并没有转动，单摆摆动的平面在转动。

用傅科摆，我们还能真切地看到地球的转动呢！把傅科摆放在一个没有窗户的封闭房间里，然后盯着傅科摆看，就能感到傅科摆摆动平面没有转动，是地球和我们在转动。就像我们坐在火车里，看窗外相邻列车启动时，往往感觉是自己坐的车在动，启动的列车没有动。这是一种错觉，实际上自己的列车并没有动，因为向另一侧窗外看时，窗外静止的景物就会告诉我们，我们坐的列车没有动。但是在这里，完全封闭的房间把外面的参照物给挡住了，人也就会产生傅科摆没转动，是自己和地球在转动的错觉。这是因为人如果没有外界的环境作为参照的话，眼睛盯着一个运动的物体时，会感觉物体没动，自己在动。

阿莱搅起

轰动世界的效应

傅科摆的故事并没有结束。莫里斯・阿莱是个著名的物理学大师，曾获得1988年诺贝尔经济学奖，他年轻的时候，非常喜欢天文物理。1954年的时候，他做了这样一个有趣的实验，这个实验持续了30个日日夜夜，这30天的时间里，阿莱一直都在巴黎实验室记录傅科摆旋转的方向和速度，想了解傅科摆是否真能忠实地反映地球的自转情况。

巧合的是，在实验期间，正好出现了一次日食。在没有日食出现时，傅科摆的摆动很正常，每小时摆动转过的角度是一样的，对于巴黎这个位置来说，傅科摆每小时转过的角度是11.3°。但是在2.5个小时的日食期间，傅科摆的转动出现明显的异常，它的摆动平面突然反方向偏转了大约13.5°，也就是说，巴黎的傅科摆是逆时针偏转，但是日食期间，它的摆动平面却突然顺时针偏转了13.5°，并在新的平面上一边摆动，一边转动，转动的速度还是每小时11.3°。而日食即将过去时，傅科摆竟然又突然逆时针偏转13.5°，也就是说，从那13.5°的偏转面又回来了。

怎么会出现这样的现象？阿莱不敢相信自己的眼睛，如果不是自己的实验过程有问题，傅科摆这种突然的转动好像说明：在日食期间，地球的自转出现了异常！

于是在1959年的日食期间，阿莱又对傅科摆在日食期间的表现进行了认真观察，结果得到了与1954年时几乎同样的结果，傅科摆在日食期间的摆动面会突然偏转约13.5°。这两次重复的实验都得到了一样的结果，是不是日食期间，单摆的摆动真的会出现异常？阿莱把实验结果发表了出来，以引起以后的科学家思考这个问题，解开这个谜团。后人把傅科摆在日食期间突然偏转的现象称为“阿莱效应”。

时隐时现的阿莱效应

阿莱效应公布于世之后的几十年里，世界各地的研究者在日食期间进行了认真的观测。诡异的是，这阿莱效应还会时隐时现。

在1961年和1970年的日食中，人们观察到了明显的阿莱效应。但是在1991年的日食期间，阿莱效应却消失了，观察者没有观察到任何异常。2001年和2002年的日食期间，阿莱效应又出现了，只是比较微弱，也就是傅科摆在日食期间，摆动面偏转的角度没有那么大。

为什么阿莱效应如此扑朔迷离？是观察工具和观察过程有问题，还是阿莱效应确实会不断变化？对于这个问题，科学家不敢下结论。日食这样的条件，科学家无法在实验室里制造，因此只能等待日食出现时才能观察，这么多年来，一直都有科学家在日食出现时测试阿莱效应，也许以后长期的观察，能够给出阿莱效应的答案。

地球快转了

还是逆转了？

如果阿莱效应真的存在，它又说明了什么？

我们知道傅科摆的转动是对地球自转的显示，傅科摆突然转过一定的角度，是不是说明地球自转也突然转过了一定的角度？这么推理，我们谁都不信，如果地球突然转动，天空的太阳也会突然前进或后退，那么多人盯着发生日食的太阳看，怎么没发现太阳转动有什么异常？如果地球突然转动，我们人也会有感觉的，就像公共汽车突然启动或刹车时，站着的人会打个趔趄一样。

既然不是地球转动出现异常，那到底是什么因素导致了阿莱效应？是不是引力异常导致的？因为日食发生时，地球、月亮、太阳在一条线上，傅科摆受到的引力会有突然的变化。这引力变化如果对傅科摆有影响的话，根据单摆的运动规律，这只会对傅科摆的摆动速度有影响，对单摆的转动不应该有什么影响。

对于阿莱效应，阿莱自己认为是因为日食发生时，地球周围的空间中，物质分布不再对称，而是有的地方密集，有的地方稀疏，这就会影响空间的弯曲程度，从而影响了傅科摆的摆动和转动。阿莱的这个解释用到了早已被科学家排除的“以太”，一种曾经被认为弥散在整个宇宙空间的物质。但是其他科学家都不认同他的想法。

另有科学家认为，可能是日食发生期间，地球温度和压力等会有较大的变化，这影响了地面的倾斜程度，从而导致了傅科摆相对地面的角度突然出现变化。且不说这种突然的变化是否会导致地面倾斜，如果真是这样的话，日食覆盖区域的地面相当于发生了一次地壳变动，那就相当于地震了！看来这解释也是不可能。

阿莱效应到底存不存在？到底是什么原因导致了阿莱效应？看来，这是一个需要长久研究的谜团。