Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

15.2: Прецесія осі Землі

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    56609

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Що говорить нам цей рух про рух Землі в космосі? Якщо у вас коли-небудь був спінінг, ви знаєте, що його вісь, як правило, залишається вишикуватися в одному напрямку - зазвичай, вертикально (ліва фігура), хоча в просторі будь-який напрямок кваліфікується.

    Прецесія вершини.
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Прецесія спінінга: вісь спина простежує поверхню конуса.

    Дайте йому підштовхнути, однак, і вісь почне дико обертатися навколо вертикалі, її рух простежуючи конус (права фігура). Прядильна Земля рухається так само, хоча шкала часу набагато повільніше - кожен спін триває день, а кожне обертання навколо конуса займає 26 000 років. Вісь конуса перпендикулярна площині екліптики.

    Прецесія земної осі.
    Малюнок\(\PageIndex{2}\): Прецесія осі Землі.

    Причиною прецесії є екваторіальна опуклість Землі, викликана відцентровою силою обертання Землі (відцентрова сила розглядається в наступному розділі). Це обертання змінює Землю з ідеальної сфери на трохи сплющену, товщу через екватор. Притягання Місяця і Сонця на опуклість - це тоді «поштовх», який робить Землю прецессом.

    Через кожен 26000-річний цикл напрямок в небі, на яке вказує вісь, йде по великому колу, радіус якого охоплює кут близько 23,50 градусів. Полюсна зірка, на яку зараз вказує вісь (в межах приблизно одного градуса), раніше була віддалена від полюса, і буде такою знову через кілька тисяч років (для вашої інформації, найближчий підхід - в 2017 році). Дійсно, «полюсна зірка», яку використовували давньогрецькі моряки, була іншою, не настільки близькою до полюса.

    Через відкриття, зроблене Гіппархом, саме слово «прецесія» вже не означає «зрушення вперед», але тепер застосовується до будь-якого руху осі обертання навколо конуса - наприклад, прецесії гіроскопа в інструменті літака або прецесії спінінгового супутника в космосі.

    Прецесія спінінгового наукового корисного навантаження (також відомого як його «конус» - від «конуса» - або його «нутація») є небажаною особливістю, оскільки вона ускладнює відстеження своїх інструментів. Для її усунення такі супутники використовують «нутаційні демпфери», невеликі трубки, частково заповнені ртуттю. Якщо супутник обертається так, як це було розроблено, ртуть просто тече до частини трубки, найбільш віддаленої від осі спина, і залишається там. Однак якщо вісь обертання перегинається, ртуть перекидається вперед і назад в трубці. Потім його тертя споживає енергію, і оскільки джерелом розколювання є прецесія осі спина, ця прецесія (дуже поступово) втрачає енергію і вмирає.

    Примітка

    У розділі на календарі ми побачили, що обертання Землі дуже поступово сповільнюється припливами, піднятими гравітацією Місяця. Цей процес трохи схожий на дію демпферів нутації: енергія припливів «втрачається» - тобто перетворюється на тепло - коли хвилі, спричинені припливами, розпадаються на березі моря, і ця втрата в кінцевому підсумку віднімається від обертального руху (а не прецесії) Землі.