Geleerden en straatnamen in de Watergraafsmeer – deel 7

Bron: #Dwars editie 208 – Tekst: Robert van Andel –  Illustratie: Henk Pouw

De slinger van Foucault, een Frans verhaal

De slinger van Foucault was een sensatie in het winterse Parijs van 1851. Al in de zeventiende eeuw wisten veel mensen dat de aarde om zijn as tolt. Dat was bekend uit de sterrenkunde. Maar de slinger van Foucault leverde het bewijs daarvoor zonder dat er een blik op de sterren nodig was.

Januari 1851 – Léon Foucault (1819-1868) demonstreerde in januari 1851 aan collegae-onderzoekers een opstelling in zijn kelder: een zeer forse slinger in beweging die – verbazingwekkend – te zien geeft dat het slingervlak langzaam verdraait! Ten dienste van de waarnemers legde hij een windroos precies onder de slinger. De draaiing van het slingervlak verplaatste zich traag met de wijzers van de klok mee. In 32 uur beschreef het slingervlak een volle omwenteling van 360 graden.

Februari 1851 – De 65-jarige, uiterst respectabele ingenieur, politicus en sterrenwachtdirecteur van het Observatoire de Paris, François Arago (1782-1853), die goed bekend was met het experimenteertalent van Foucault, las op 2 februari 1851 Foucault ’s toelichting bij de demonstratie van een grote slinger die in allerijl in de sterrenwacht geïnstalleerd was, precies boven de lijn van de meridiaan van Parijs:
“Bij een slinger die heen en weer beweegt aan een ophangpunt precies boven de as van een tollende bol volgt het slingervlak de draaiing van de bol niet. Als de bol in 24 uur om zijn as draait, draait de bol eenmaal onder het slingervlak door; andersom is er vanaf de bol een volledige draaiing van het slingervlak te zien. Dit is de voorstelbare situatie van een slinger boven de Noord- of Zuidpool. Bij positionering van een slinger op afstand van een van de aardpolen maakt de loodlijn van het ophangpunt van de slinger een hoek met de aardas. Hoe groter die hoek (wiskundig, hoe kleiner de sinus van die hoek) hoe trager de draaiing van het slingervlak. Voor de breedtegraad van Parijs komt dit neer op een omwenteling in 32 uur”.

Meridiaan door Parijs
Foucault en Arago hebben beiden een straatnaamvernoeming: Léon Foucault met de Foucaultstraat in de Don Boscobuurt, opzij van de Kamerlingh Onneslaan achter de Lidl-Nobelwegsupermarkt, en François Arago met de Aragohof in Middenmeer tegenover de AH-Linnaeusparkwegsupermarkt. De jonge Arago werkte samen met collega-ingenieur Jean Baptiste Biot (1774-1862) in opdracht van Laplace aan de afleiding van de standaardmeter voor het metrieke stelsel. Biot wordt naast Arago geëerd; de Biothof ligt even voorbij de Aragohof. De Nederlandse kunstenaar Jan Dibbets is de schepper van “Hommage à Arago”, een groot aantal merktekens met de naam Arago in het plaveisel langs de meridiaan door Parijs.

Spektakel
De ligging van de Foucaultstraat opzij van de Kamerlingh Onneslaan is toepasselijk. In 1879 promoveerde de latere hoogleraar experimentele natuurkunde en Nobelprijswinnaar Heike Kamerlingh Onnes op de slinger van Foucault. Hij behandelde alle technische aspecten: wrijving, luchtweerstand, torsie, ellipsneiging en hoe de slinger in gang te houden. De titel van zijn proefschrift luidde: “Nieuwe bewijzen voor de aswenteling der aarde”. Het spektakel dat de asdraaiing van de aarde zichtbaar te maken is, was ruim 20 jaar na ontdekking nog nieuws! Onnes, zelf ook een groot experimentator, bouwde in die periode een slinger met een slingerlengte van slechts twee meter, een grootse prestatie omdat op kleinere schaal mechanische verstoringen belangrijker worden!
Het fenomeen van de slingerdraaiing heeft tot prachtige opstellingen van grote slingers op vele plaatsen geleid. In het gebouw van de Verenigde Naties te New York, in 1955 in gebruik genomen, beweegt al 64 jaar een ‘slinger van Foucault’ in de entreehal met een slingerlengte van 17 meter en een slingergewicht van 100 kg. Nederland schonk deze slinger, die destijds in het Philips Nat-Lab is gebouwd.

Twee waarheden naast elkaar
Léon Foucault was een natuurkundige autodidact met een uitzonderlijke begaafdheid voor het bedenken van experimenten, het bouwen van onderzoeksopstellingen en het verbeteren daarvan. Zo verbeterde hij op jonge leeftijd het fotografietoestel van Louis Daguerre. Samen met zijn leeftijdgenoot Hippolyte Fizeau (1819-1896) deed hij metingen aan allerlei lichtbronnen, onder andere aan zonlicht en ook aan de door Herschel ontdekte infraroodwarmtestraling. Samen vonden zij proefondervindelijk met het Foucault-Fizeautoestel de vertraging van licht in vloeistof. Zij gaven hiermee steun aan de opinie van Arago dat Christiaan Huygens terecht licht als een golfverschijnsel zag, hoewel Isaac Newton net het deeltjeskarakter gepostuleerd had. Twee eeuwen lang bestond hierover debat; begin twintigste eeuw bleken beide aspecten naast elkaar waar.

Biljarten
Hippolyte Fizeau kreeg ook een straatvernoeming in de Watergraafsmeer. In De Wetbuurt loopt de Fizeaustraat van de Hugo de Vrieslaan naar de Kruislaan. Fizeau publiceerde in 1849 over zijn benadering van de lichtsnelheid met een mechanisch instrument. Op Wikipedia is onder zijn naam het experiment na te lezen met een link naar een mooie animatie. Léon Foucault verrichtte in 1862 ook metingen aan de lichtsnelheid met een iets andere opstelling – met een ronddraaiende spiegel. Hij vond een kleinere spreiding dan Fizeau, dichtbij de huidige waarde van bijna 300.000 km/sec.
Léon Foucault had, toen hij zijn slingerproeven opzette, geen weet van het werk van zijn stad- en iets oudere tijdgenoot Gustave-Gaspard Coriolis (1792-1843). Coriolis was in Parijs docent wiskunde en mechanica en daarnaast een verwoed biljarter. Hij schreef in 1835 ‘Theorie mathématique du jeu billard’ alsmede een artikel met een analyse van effecten/’krachten’ die optreden bij cirkelbewegingen. Naast de mechanica van de bekende middelpuntvliedende ‘kracht’ beschreef hij een tweede ‘kracht’, die tegenwoordig naar hem het corioliseffect genoemd wordt. Een aansprekende demonstratie van dit effect is de pirouette van ijsdansers die hun rondtollen versnellen door hun eerst gespreide armen tegen hun lichaam aan te brengen. Coriolis kreeg geen straatvernoeming in Nederland, maar wel in Parijs in het 12e arrondissement met Rue Coriolis.

IJsdansen en luchtdrukverschil
Dagelijks toont de TV bij de weersvoorspelling het Corioliseffect op kaarten met de windrichtingen: tegen de klok in rondom lagedrukgebieden en met de klok mee rondom hogedrukgebieden. Christophorus Buys Ballot (1817-1890) publiceerde in 1857 zijn beroemde wet: ‘Staande met de rug naar de wind, bevindt het lage drukgebied zich op het noordelijk halfrond links van de waarnemer en het hoge drukgebied rechts van hem’. Buys Ballot bezette als hoogleraar aan de Universiteit Utrecht verschillende leerstoelen in de natuurwetenschappen. Ook was hij initiatiefnemer en eerste directeur van het Nederlands Meteorologisch Instituut, het KNMI, te De Bilt. Hij is vernoemd in Middenmeer in de Buys Ballotstraat tussen Mariotteplein en Galileiplantsoen.
De draaiing van de slinger van Foucault, de pirouette van de ijsdanser en de draaiing van de wind rond luchtdrukverschillen zijn allemaal uitingen van het corioliseffect.

Maart 1851 – Twee maanden na de eerste slinger-draai-demonstratie thuis bij Foucault kwam de opwinding tot een hoogtepunt. In het Panthéon van Parijs, de nationale Franse eregalerij, werd een enorme slinger aan het toestromende publiek getoond. Nog steeds is deze daar te bewonderen. De opdracht daartoe kwam van Louis-Napoleon Bonaparte. Deze nationalistische, gekozen president van Frankrijk ten tijde van de Tweede Republiek was de zoon van Lodewijk-Napoleon, koning van Holland in onze Franse tijd. Louis-Napoleon bespeelde in zijn carrière handig het kenmerkende Franse heen en weer slingeren tussen revolutionaire romantiek enerzijds en hang naar grandeur anderzijds. Korte tijd later werd hij gekroond tot Napoleon III, keizer van Frankrijk.
De namen van Foucault, Fizeau, Arago en Coriolus staan in de Eifeltoren  gegrift tezamen met die van 72 andere Fransen.

Geleerden en straatnamen in de Watergraafsmeer

Deel 7: De slinger van Foucault, een Frans verhaal
Deel 6: Door meten en weten
Deel 5: Warm en koud meten in De Wetbuurt
Deel 4: Johann Keplerstraat
Deel 3: Middenmeer-Noord (deel 2)
Deel 2: Middenmeer-Noord (deel 1)
Deel 1: Linnaeus