Осевая прецессия


В астрономии осевая прецессия — это вызванное гравитацией, медленное и непрерывное изменение ориентации оси вращения астрономического тела . В частности, это может относиться к постепенному изменению ориентации оси вращения Земли в цикле примерно 26 000 лет. [1] Это похоже на прецессию волчка с осью, очерчивающей пару конусов , соединенных вершинами . Термин «прецессия» обычно относится только к этой самой большой части движения; другие изменения в выравнивании земной оси — нутация и полярное движение — гораздо меньше по величине.

Прецессию Земли исторически называли прецессией равноденствий , потому что точки равноденствия смещались на запад по эклиптике относительно неподвижных звезд , в противоположность годовому движению Солнца по эклиптике. Исторически [2] открытие прецессии равноденствий обычно приписывается на Западе астроному II века до н.э. Гиппарху . С улучшением способности вычислять гравитационную силу между планетами в первой половине девятнадцатого века было признано, что сама эклиптика немного сдвинулась, что было названо планетарной прецессией ., еще в 1863 году, а доминирующий компонент был назван лунно-солнечной прецессией . [3] Их сочетание было названо общей прецессией , а не прецессией равноденствий.

Лунно-солнечная прецессия вызвана гравитационными силами Луны и Солнца на экваториальной выпуклости Земли, в результате чего земная ось смещается относительно инерциального пространства . Планетарная прецессия (наступление) происходит из-за небольшого угла между силой гравитации других планет на Земле и плоскостью ее орбиты (эклиптикой), в результате чего плоскость эклиптики немного смещается относительно инерциального пространства. Лунно-солнечная прецессия примерно в 500 раз больше планетарной прецессии. [4] В дополнение к Луне и Солнцу другие планеты также вызывают небольшое смещение оси Земли в инерциальном пространстве, что делает контраст между лунно-солнечным и планетарным терминами вводящим в заблуждение, поэтому в 2006 году Международный астрономический союзрекомендовал доминирующую компоненту переименовать в прецессию экватора , а малую компоненту переименовать в прецессию эклиптики , но их совокупность по-прежнему именовать общей прецессией. [5] Многие ссылки на старые термины существуют в публикациях, предшествовавших изменению.

« Прецессия » и « шествие » — оба термина относятся к движению . «Прецессия» происходит от латинского praecedere («предшествовать, идти раньше или раньше»), а «шествие» происходит от латинского procedere («идти вперед, продвигаться»). Обычно термин «шествие» используется для описания группы объектов, движущихся вперед. Видно, что звезды, наблюдаемые с Земли, ежедневно движутся с востока на запад из-за суточного движения Земли., и ежегодно, из-за обращения Земли вокруг Солнца. В то же время можно наблюдать, как звезды слегка опережают такое движение со скоростью примерно 50 угловых секунд в год, явление, известное как «прецессия равноденствий».

При описании этого движения астрономы обычно сокращают термин до просто «прецессии». При описании причины движения физики также использовали термин «прецессия», что привело к некоторой путанице между наблюдаемым явлением и его причиной, что имеет значение, поскольку в астрономии одни прецессии реальны, а другие кажущиеся. Этот вопрос еще больше усложняется тем фактом, что многие астрономы являются физиками или астрофизиками.

Термин «прецессия», используемый в астрономии , обычно описывает наблюдаемую прецессию равноденствия (звезды движутся ретроградно по небу), тогда как термин «прецессия», используемый в физике , обычно описывает механический процесс.


Прецессионное движение Земли. Земля вращается (белые стрелки) один раз в день вокруг своей оси вращения (красные); сама эта ось вращается медленно (белый кружок), совершая оборот примерно за 26 000 лет [1]
Прецессия гироскопа . _ Подобно тому, как сила из таблицы порождает это явление прецессии во вращающемся гироскопе, гравитационное притяжение Солнца и Луны на экваториальной выпуклости Земли порождает очень медленную прецессию земной оси (см. §Причина ). Это смещенное от центра толкание или притяжение вызывает крутящий момент, а крутящий момент на вращающемся теле приводит к прецессии. Гироскоп можно анализировать по частям, и каждая часть внутри диска пытается упасть, но вращение перемещает его снизу вверх, и конечным результатом прохождения всех частиц является прецессия.
Совпадение годовых циклов апсид (ближайшее и дальнее приближение к Солнцу) и календарных дат (с указанием времен года) на четырех равноотстоящих стадиях фиктивного прецессионного цикла в 20 000 лет (а не истинного прецессионного цикла Земли в 26 000 лет). ). Даты сезона те, что на севере. Наклон фиктивной оси Земли и эксцентриситет ее орбиты преувеличены. Приблизительные оценки. Влияние слабой планетарной прецессии на показанные этапы не учитывается.
Прецессия оси Земли вокруг северного полюса эклиптики
Прецессия оси Земли вокруг южного полюса эклиптики
Прецессионное движение, наблюдаемое «снаружи» небесной сферы
25 700-летний цикл прецессии, наблюдаемый вблизи Земли. Текущая звезда северного полюса — Полярная звезда (вверху). Примерно через 8 000 лет это будет яркая звезда Денеб (слева), а примерно через 12 000 лет — Вега (слева в центре). Вращение Земли показано не в масштабе — за этот промежуток времени она на самом деле повернется более 9 миллионов раз.
Диаграмма, показывающая смещение точки весеннего равноденствия среди звезд на запад за последние 6000 лет.
Приливная сила на Земле из-за Солнца, Луны или планеты