Le pendule de Foucault est une grande expérience qui démontre que la Terre tourne, mais il n’a été introduit qu’en 1851. La Terre était connue pour tourner pendant plusieurs siècles auparavant, probablement stimulée par Copernic et Galilée poussant le modèle héliocentrique du système solaire au XVIe siècle.

Quelques décennies avant le pendule de Faucalt, l ' effet Coriolis a été découvert . Cela affecte (parmi d'autres systèmes de taille similaire) les ouragans, les faisant tourner dans le sens horaire / anti-horaire selon qu'ils se trouvent dans l'hémisphère sud / nord. C'est une force apparente qui apparaît dans tout cadre de référence en rotation (comme une planète en rotation). Encore une fois, cela n'aura pas aidé les premiers croyants à la «rotation de la Terre».

Les premières preuves de la rotation de la Terre étaient presque certainement l'observation du soleil, des planètes et des étoiles se déplaçant dans le ciel, puis, avec l'aide des télescopes, des autres planètes également en rotation. Bien sûr, cela vous oblige à avoir confiance que la Terre n'est pas le centre de l'univers et ne "prouve" donc pas que la Terre tourne de la même manière que l'observation du pendule de Foucault ou de l'effet Coriolis.

L'idée d'une «preuve» en physique est difficile. Une théorie telle que la `` Terre en rotation '' sera d'abord présentée simplement pour expliquer les observations anormales que les théories actuelles ne peuvent pas (comme pourquoi les autres planètes et le soleil se déplacent indépendamment des étoiles de fond si tout tourne ensemble autour de la Terre ?). Il est ensuite testé par des expériences inspirées ou prédites par la théorie (si la Terre tourne, que devons-nous nous attendre à observer?). Si tout tient, c'est accepté comme un fait. Finalement, une étincelle brillante se rend compte qu'il / elle peut démontrer que la Terre tourne avec une petite expérience astucieuse (pendule de Foucault / effet Coriolis / lancer une fusée dans l'espace) et elle s'ajoute à la montagne de preuves déjà accumulées sur le sujet.

Pendule de Foucault. Je ne sais pas comment les anciens l'ont fait, mais c'est sûrement de la pure mécanique classique.

L'animation décrit le mouvement d'un pendule de Foucault à une latitude de 30 ° N.

Je pense que le pendule de Foucault est la meilleure réponse, mais par souci de variété, j'ajouterai une autre très intéressante: le renflement équatorial affectant la figure de la Terre. C'est la "crêpe" de la planète en raison de sa rotation. Vous pouvez mesurer la géométrie de la Terre sans quitter sa surface, et constater qu'elle gonfle conformément à vos attentes si ce renflement était causé par une rotation au même rythme que celui que nous observons par rapport aux étoiles éloignées. Comme toujours, il n'y a pas de «preuve» en physique, mais c'est une preuve solide à l'appui.

Une indication indirecte que la Terre tourne est le fait que la rotation varie dans le temps. Tout d'abord, l'orientation de l'axe de la Terre change: des effets à long terme comme la précession et des variations lentes de l ' inclinaison axiale, ainsi que de petites variations à court terme comme la nutation . La précession était déjà connue dans le monde antique (Hipparque, Ptolémée, ...) et le changement d'inclinaison axiale a été reconnu par des gens comme Fracastoro (en 1538). Voir les pages du wiki pour le contexte historique.

La période de rotation de la Terre change également. Tout d'abord, la rotation ralentit, causée par l'interaction des marées entre la Terre et la Lune: la durée du jour augmente d'environ 2 millisecondes par siècle. Edmond Halley a été le premier à remarquer que la période orbitale de la Lune avait changé par rapport aux archives anciennes, et cet effet a été expliqué aux XVIIIe et XIXe siècles.

Ces jours-ci, nous sommes capables de mesurer très précisément la rotation de la Terre, et nous constatons que la rotation varie légèrement d'un jour à l'autre. En particulier, les variations des vents atmosphériques et des courants océaniques provoquent des fluctuations périodiques de l'inclinaison axiale et de la période de rotation: une fluctuation annuelle d'une amplitude de 0,34 milliseconde, une période semestrielle d'une amplitude de 0,29 milliseconde, des fluctuations sur 10 jours du ordre de 0,1 milliseconde, fluctuations dues aux événements El Niño, etc. (voir wikipedia, et aussi cet article). Les grands tremblements de terre peuvent également modifier la période de rotation de quelques microsecondes, mais ces effets s'avèrent difficiles à mesurer (voir cet article sur le tremblement de terre de 2011 au Japon).

Ces variations prouvent-elles que la Terre tourne? Pas directement, mais j'aimerais entendre les géocentristes expliquer comment l'univers entier peut changer sa rotation, non seulement sur des milliers d'années mais même au quotidien, lorsque les causes de ces variations peuvent être retracées à des événements sur Terre ou ses environs. orbite.

Une autre preuve que la Terre tourne, même si elle ne peut être mesurée qu'avec des techniques modernes: aberration

Vous connaissez tous cet effet: supposez que vous êtes debout sous la pluie, et il n'y a pas de vent. Comme la pluie tombera verticalement, vous devez tenir votre parapluie droit. Mais maintenant, commencez à courir. Ce qui se produit? De votre point de vue, la pluie ne tombera plus verticalement: vous devez incliner votre parapluie vers l'avant pour garder la tête sèche.Un phénomène similaire se produit avec la lumière: la direction dans laquelle vous voyez un faisceau de lumière dépend de votre vitesse. Cet effet est appelé aberration.

Tout ce qui concerne l ' effet Coriolis (quelques jolies images peuvent être trouvées dans le lien), c'est-à-dire que même les canons seront (pas précisément, plutôt sembleront) déviés à cause de la rotation de la Terre.

En mesurant la géométrie de la terre, nous constatons qu'elle a un renflement équatorial. Nous ne faisons aucune hypothèse sur la cause du renflement, bien que cela suggère déjà que la terre tourne comme @Mike l'a décrit.

Nous mesurons l'accélération due à la gravité aux pôles et à l'équateur. La majeure partie de la différence que nous constatons est expliquée par le renflement, mais il y a un écart de 0,3 $ \% $. L'accélération due à la gravité est plus petite sur l'équateur que ce à quoi on s'attend. Cet écart est bien expliqué en supposant que la terre tourne. En fait, en faisant cette hypothèse, nous pouvons faire un calcul approximatif de la période de la terre.

On pourrait aller jusqu'à mesurer soigneusement l'accélération due à la pesanteur le long de différentes lignes de latitude et ainsi trouver l'accélération due à la gravité en fonction de la latitude. Nous trouverions que ces mesures étaient bien décrites par un modèle dans lequel la terre aplatie tournait avec une période d'environ un jour.

Vérifions l'affirmation selon laquelle la terre tourne autour de son propre axe. Nous pouvons choisir cet axe comme étant l'axe $ z $. La terre peut être approchée par une sphère. Prenons l'exemple d'un pendule vivant quelque part à la surface de la terre, oscillant initialement sur une ligne nord-sud. La position du bob est décrite par un vecteur $ {V} = (V ^ {\ theta}, V ^ {\ phi}) $ vivant dans l'espace tangent de cette sphère. Au fur et à mesure que la terre tourne, $ V $ est transporté parallèlement le long de la courbe esquissée par la rotation de la terre, appelez-la $ \ gamma (t) = (\ theta (t), \ phi (t)) $ (un cercle). Alors l'équation obéie par $ V $ est donnée par, $$ \ nabla _ {\ dot {\ gamma (t)}} V ^ {\ alpha} = \ dot {\ theta} \ nabla _ {\ theta} V ^ {\ alpha} + \ dot {\ phi} \ nabla _ {\ phi} V ^ {\ alpha} = 0. $$ Mais comme la terre ne change que l'angle $ \ phi $, en tournant, $ \ dot {\ gamma (t )} = (0, \ dot {\ phi}) $ ($ = (0, 2 \ pi / 24 \ text {hrs}) $). L'équation du transport parallèle donne donc $$ \ nabla_ \ phi V ^ {\ theta} = 0, $$ et $$ \ nabla _ {\ phi} V ^ {\ phi} = 0. $$ Ce sont simplement les dérivées covariantes , de sorte que ces équations soient

$$ \ partial _ {\ phi} V ^ {\ theta} + \ Gamma ^ \ theta _ {\ phi \ mu} V ^ {\ mu} = 0, $$ $$ \ partial _ {\ phi} V ^ {\ phi} + \ Gamma ^ \ phi _ {\ phi \ mu} V ^ {\ mu} = 0. $$

Un calcul simple montre que le les symboles christoffel non-disparus de la sphère sont $ \ Gamma ^ {\ theta} _ {\ phi \ phi} = - \ text {sin} {\ theta} \ text {cos} {\ theta}, $ $ \ Gamma ^ {\ phi} _ {\ phi \ theta} = \ text {cot} {\ theta}. $ Ces équations deviennent des équations couplées comme suit: $$ \ partial _ {\ phi} V ^ {\ theta} - \ text {sin } \ theta \ text {cos} \ theta V ^ {\ phi} = 0, $$ $$ \ partial _ {\ phi} V ^ {\ phi} + \ text {cot} \ theta V ^ {\ theta} = 0. $$ Les découpler en résolvant pour $ V ^ {\ theta} $ dans la deuxième équation et en la branchant dans la première, nous obtenons, $$ \ partial ^ 2 _ {\ phi} V ^ {\ phi} = - \ text {sin} ^ 2 \ theta V ^ {\ phi}. $$ Ceci est facile à résoudre, et à partir de là, vous obtenez combien le pendule doit osciller directement ion de $ \ phi $, disons une période de 24 heures. Maintenant, comparez avec l'expérience.

L'effet Sagnac peut détecter une rotation absolue. Ceci est utilisé, par exemple, dans les gyroscopes laser en anneau utilisés sur les avions modernes comme dispositifs de navigation. Non seulement il est possible d'utiliser cet effet pour prouver que la terre tourne, mais sa précision de détection des variations de rotation commence à devenir compétitive avec les techniques les plus précises: voir http://www.wettzell.ifag.de /LKREISEL/G/LaserGyros.html