පෘතුවිය නිෂ්චලය, ඉර හද අතුලු තාරකා පෘතුවිය මැදිකරගත් ගෝලයක් ආකාරයෙන් පෘතුවිය වටා කරකැවෙයි. මේ පැරණි දාර්ශනිකයන් බොහෝ විට ග්‍රීසියේ විසූවන් නිර්මාණය කරගෙන තිබූ සෞරග්‍රහ මන්ඩලය පිලිබද ආකෘතියයි. ක්‍රි.පු. 310-230 අතර කාලයේ විසූ ඇරිස්ටාකස්(Aristacas) නම් විද්වතා පෘතුවිය ඇතුලු ග්‍රහවස්තු පිලිබද දැරූ මතය එකල පැවති මතයෙන් බොහෝ වෙනස් වන්නේ පෘතුවිය පිහිටි තැන සූර්යාට දීමත් පෘතුවිය සූර්යා වටා පරිභ්‍රමණය වනවා යැයි ප්‍රකාශ කිරීමත් නිසාය. ඔහුට පසුව බිහිවූ හිපාකස්(Hipparchus) හා ටොලමි(Ptolemy) වැනි දාර්ෂනිකයන් ඇරිස්ටාකස්ගේ ආකෘතිය තරයේ ප්‍රතික්ෂේප කලේ කරුණු දෙකක් හේතුවෙනි. පලමුවැන්න තරු වලට අසම්පාත කෝණයක් නොතිබීමයි. දෙවැන්න පෘතුවිය බ්‍රමණය වන්නේ නම් එය අපට නොදැනෙන්නේ ඇයි ද යන ප්‍රශ්ණයයි.
කව්ද මේ ජේන් ෆෝකල්ට්?
ජේන් ෆෝකල්ට් උපත ලැබුවේ 1819 සැප්තැම්බර් 18 වැනිදාය. ඔහු ප්‍රංශ ජාතිකයෙකි. කුඩා කල යාන්ත්‍රික සෙල්ලම් බඩු නිපදවීමේ මහත් ඇල්මක් දැක්වූ ඔහු ඉගෙන්ගත් විෂය ක්ෂේත්‍රය වූයේ වෛද්‍යය විද්‍යාවයි. නමුත් පසු කලකදී ඔහු වෛද්‍යය විද්‍යාව අතහැර භෞතික විද්‍යාව කෙරෙහි යොමු වූවා පමනක් නොව අවසානයේදී ශ්‍රේෂ්ට භෞතික විද්‍යාඥයකුද විය. ඔහුගේ කීර්ති නාමය භෞතික විද්‍යාවේ ක්ෂේත්‍ර කිහිපයක් අතර පැතිර පවතී. සූර්යා චායාරූපගත කල පලමු විද්‍යාඥයා වීම, ආලෝකයේ වේගය නිවැරදිව නිර්නය කිරීම, ප්‍රකාෂ උපකරණ වැඩි දියුණු කිරීම හා Gyroscope මූලධර්මය ඉන් කිහිපයකි. නමුත් ජේන් ෆෝකල්ට් වඩාත් ප්‍රසිද්ධ වන්නේ පෘතුවිය භ්‍රමණය වන බව පෙන්වීමට කල පරීක්ෂණයක් හේතුවෙනි.
පරීක්ෂණය කලේ මෙහෙමයි.
ජේන් තම පරීක්ෂණයට යොදා ගත්තේ සරල මූලධර්මයකි. රූපය 2 දෙස බලන්න. එහි විශාල අර්ධ ගෝලයෙන් දක්වා ඇත්තේ පෘතුවි උත්තරධ්‍රැවයයි. ඒ මත රූපයේ ආකාරයට විශාල කනු දෙකක් අධාරයෙන් විශාල අවලම්බයක් එල්වා ඇතැයි සිතන්න. අපට මෙම අවලම්භයට එක් සිරස් තලයක දෝලනය වන ලෙස බලයක් ලබා දිය හැකිය. වාත ප්‍රතිරෝධයක් නැත්නම් දෝලනය වීම විශාල කාලයක් පුරා පවතී. ඔබ මෙම ඇටවුමේ නිරීක්ෂකයා යැයි සිතන්න. පැය කිහිපයකට පසු ඔබ දකින නිරීක්ෂණය කුමක් විය හැකිද? උදාහරණයක් ලෙස අවලම්බය එය රදවා ඇති ආධාරකයේ තලයට ලම්භක තලයක දෝලනය වෙමින් පැවතියා යැයි සිතුවහොත් පැය කීපයකට පසු අවලම්භය පවතින තලය කලින් තිබූ ආකාරයෙන් වෙනස්ව පවතින බව නිරීක්ෂණය කල හැකිය. මෙවැනි නිරීක්ෂණයක් ලැබීමට නම් අවලම්බය මත බාහිර බලපෑමක් ක්‍රියාත්මකව පැවතිය යුතුය. නමුත් ඉහත විස්තර කල ආකාරයට එවැනි බාහිර බලපෑමක් නොතිබුන බවද අපි දනිමු. මේ නිසා අපට එක් නිගමනයකට එලබීමට සිදු වේ. එනම් අවලම්බයේ චලිත තලය නොවෙනස්ව තිබියදී ආධාරකය පවතින තලය වෙනස් වීමයි. නමුත් ආධාරකය පොලොවට හොදින් සම්බන්ධය. මේ නිසා පොලොවේ පිහිටීම වෙනස් විය යුතුය. ලැබුණු නිරීක්ෂණයට හේතුව අන් කිසිවක් නොව පෘතුවියේ භ්‍රමණයයි. රූපය 2 හි අවලම්බය පහල රේඛා ලෙස සටහන්ව ඇත්තේ අවලම්බ බට්ටාගේ ගමන් මාර්ගයයි.
පෘතුවිය තමා වටා එක් වටයක් ගමන් කිරීමට පැය 24 පමණ ගතවේ. එවිට පැය 24 කදී අවලම්බය මගින් අදින රේඛා සම්පූර්ණ වෟර්තයක් පුරා පැතිරෙයි. වෙනත් ආකාරයකින් කිවහොත් අවලම්බයේ තලය ආධාරකයේ තලයෙන් අංශක 360ක විස්තාපනයක් පෙන්වයි. මෙම පරීක්ෂණය පෘතුවියේ සමකය අසලදී සිදු කලහොත් කුමක් සිදු වේද? මෙවිට කලින් ආකාරයේ වෙනසක් සිදු නොවන බව පැහැදිලි වේ. එවිට පැය 24 ක් ගත වුවත් අවලම්බයේ චලිත තලය එකම වෙයි. නමුත් ප්‍රශ්ණය වන්නේ මෙම පරික්ෂණය පෘතුවියේ ඉහත ස්ථාන දෙක අතර තැනකදී සිදු කලහොත් කුමක් වේද යන්නයි. මෙවිට පෘතුවියේ උත්තරධ්‍රැවය මෙන් අවලම්බය විස්තාපනය වන කෝණය අංශක 360 නොවේ, 0 ද නොවේ. නමුත් ඒ අතර අගයකි.
ගණිතමය ලෙස විස්තර කරන්නේ නම් එම කෝණයේ අගය n= 360 sinӨ යන සම්බන්ධතාවයෙන් ලැබේ. n යනු අවලම්බ තලය පෘතිවිය එක් වටයක් භ්‍රමනය වන විට විස්තාපනය වන කෝණයයි.
ෆෝකල්ට් මූලධර්මය මගින් පෘතුවියේ භ්‍රමණය පරීක්ෂණාත්මකව පෙන්වීම සදහා සුදුසුම ස්ථානය වන්නේ පෘතුවි උත්තරධ්‍රැවයයි. නමුත් ජේන් ෆෝකල්ට් තම පරීක්ෂණය සිදු කලේ 1851 දී පැරීසියේ දේවස්ථානයකදිය. ඔහු මේ සදහා යොදා ගත් අවලම්බය 28kg ස්කන්ධයකින් යුත් ගෝලයකින් හා 67m පමණ දිග ලණුවකින් සැදි එකක් විය. මෙය අද ෆෝකල්ට් අවලම්බය (Foucault Pendulum) නමින් හදුන්වයි. ඇටවුමට ආධාරකය වූයේ දේවස්තානයේ විශාල උසකින් යුත් වහලයි. විශාල ස්කන්ධයකින් යුත් ගෝලයක් අවලම්බ බට්ටා ලෙස ගැනීමට හේතුව වූයේ වාත ප්‍රතිරෝධය නිසා ඇති විය හැකි බලපෑම අවම කිරීමටය. දේවස්තානය තුල සිදු කල නිසා ඒ බලපෑම තවත් අඩු වෙයි.
එල්ලා තැබීම සදහා විශාල දිගක් යොදාගැනීමටද හේතුවක් ඇත. ඒ දිග වැඩි වන තරමට අවලම්බයේ කාලාවර්තයද ව්ශාල වන බැවිනි. අවලම්බ තලයේ විස්තාපනය සටහන් කිරීම සදහා යොදාගත්තේ විශාල තෙත් කල වැලි පුවරුවකි. ගෝලයේ පහල කෙලවරට සම්බන්ධ කල කුඩා තුඩක් මගින් වැලි පුවරුවේ එහි චලිතය සටහන් විය.
ජේන් ෆෝකල්ට් පරීක්ෂණය සිදු කල ස්ථානය හා පරීක්ෂණ ඇටවුම
ඔබ භෞතික විද්‍යාවේදී සරල අවලම්භය ඉගෙනගෙන ඇත්නම් Foucault Pendulum හි ආවර්ත කාලය ගණනය කර බැලිය හැක.
ජේන් තම පරීක්ෂණය සිදු කල ස්ථානයට පෘතුවි සමකයේ සිට ඇති කෝණය අංශක 48.6 කි. මෙහිදී අවලම්බයේ චලිත තලය වෙනස් වූයේ කුමන කෝණයකින් දැයි ගණනය කර දක්වන්න.
පිලිතුර
n= 360 sinӨ අනුව
n= 360 sin 48.6◦
n= 360 sin 48◦ 36′
n= 270.07◦
මේ අනුව ජේන් ෆෝකල්ට් පරීක්ෂණය කල ස්ථානයේදී අවලම්බයේ භ්‍රමණ තලය පැය 24 කදී අංශක 270.07 කෝණයකින් විස්තාපනය වී ඇත.