31 mars 1851, Paris. Une foule de curieux est attroupée au Panthéon. Pour le visiter ? Pas du tout : on leur a promis une expérience grandiose qui montre que la Terre tourne sur elle-même. Entrée libre, venez nombreux !

Philippe Benoist, Panthéon. Paris, 3^e quart du 19^e siècle, lithographie, 28 x 37,5 cm, Réserves générales des collections du CMN, photo : Philippe Berthé
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Et grandiose, ça l’est ! Le physicien Léon Foucault et l’ingénieur Gustave Froment ont installé un pendule aux dimensions démesurées. Une boule en plomb de 28 kg est suspendue à la voûte du Panthéon via un fil d’acier… long de 67 mètres ! Sur le sol se trouve un cercle de sable fin et un stylet est fixé en bas du pendule.

Pendule de Foucault, inventé en 1851, ici en 2008, Panthéon, Paris, photo : Arnaud25
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C’est l’heure du spectacle ! Foucault attrape l’immense pendule avec une corde, le décale de sa position d’équilibre jusqu’au bord du cercle et le lâche délicatement. Le pendule fait des allers-retours : il oscille. À chaque passage, le stylet laisse une trace dans le sable.

Au bout de plusieurs minutes, le doute n’est plus permis : le stylet ne repasse pas dans ses traces mais se décale à chaque oscillation. Ça ne va pas tout droit, mais ça tourne !

Regarder l'expérience réalisée sur un pendule de Foucault par l'université de Namur, 2017 (vidéo)

Mais… qui tourne ? Le pendule ou la Terre ? Pour Foucault, le pendule va droit, c’est donc la Terre ! Plaçons le pendule au pôle Nord pour mieux s’en rendre compte. Une fois lâché, il ira d’avant en arrière, dans une direction fixe. Mais le sol tourne sur lui-même, ce qui décale le tracé du stylet, jusqu’à ce que la Terre se réaligne avec le pendule après 24 heures. 

L'oscillation du pendule reste la même, malgré la Terre qui tourne sur elle-même, illustration Artips Sciences
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Reste une “petite” question : le pendule oscille dans une direction fixe certes… mais fixe par rapport à quoi ? Pas par rapport au soleil en tout cas : si on le visait avec le pendule, il finirait lui aussi par se décaler de l’axe d’oscillation, à cause de sa rotation dans la Voie Lactée.

Reconstitution de l'expérience du pendule de Foucault par Camille Flammarion et Alphonse Berget, 1902
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Non, la direction du pendule est fixe par rapport... à l’univers lui-même. Par un mécanisme encore incompris, le pendule semble “ressentir” l’influence de l’univers tout entier et s’accorder à ce repère. L’expérience de Foucault contenait un mystère bien plus grand que tout ce qu'il aurait pu imaginer... ça donne le tournis !

L'amas de la Vierge, amas de galaxies, 2020, montage photographique en champ profond, photo : Pablo Carlos Budassi
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Pour en savoir plus :

Sur le pendule et l'univers (vidéo)

Sur le tracé du pendule (vidéo)

Sur le premier lâcher du pendule

Ann Veronica Janssens, À Diderot et aux Encyclopédistes, 2022, installation d'un miroir sous le pendule de Foucault © ADAGP, Paris, 2022, photo : Jean-Pierre Dalbéra
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